永磁同步電機的發(fā)展基礎

① 高性能稀土永磁材料的應用
稀土永磁材料經(jīng)歷了SmCo5、Sm2Co17、Nd2Fe14B?? 三個階段?，F(xiàn)在以釹鐵硼為代表的永磁材料因其在磁學性能上表現(xiàn)優(yōu)異成為應用最廣泛的一類稀土永磁材料。永磁材料的發(fā)展帶動了永磁電機的發(fā)展。

與傳統(tǒng)的電勵磁三相感應電機相比，永磁體替代了電激磁磁極，玻璃鋼風機直連永磁電機，簡化了結構，消除了轉(zhuǎn)子的滑環(huán)、電刷，實現(xiàn)了無刷結構，縮小了轉(zhuǎn)子體積。這使得電機的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和工作效率提高，且使電機體積變小，質(zhì)量減輕，使其應用領域進一步擴大，促使電動機向更大功率方向發(fā)展。

② 新型控制理論的應用
近年來，控制算法發(fā)展很快，其中，矢量控制算法從原理上解決了交流電機的驅(qū)動策略問題，使得交流電機具有良好的控制性能。直接轉(zhuǎn)矩控制的出現(xiàn)使控制結構更加簡單，以及具有對參數(shù)變化電路棒性能強和轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應速度快的特點。間接轉(zhuǎn)矩控制技術解決了直接轉(zhuǎn)矩在低速時轉(zhuǎn)矩脈動大的問題，提高了電動機的轉(zhuǎn)速和控制精度。

③ 高性能電力電子器件和處理器的應用
現(xiàn)代電力電子技術是信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)間重要的接口，是弱電與被控強電之間的橋梁。電力電子技術的發(fā)展使驅(qū)動控制策略得以實現(xiàn)。

從政策上看，“十三五規(guī)劃”提出新能源汽車驅(qū)動電機的峰值功率密度要達到 4kw/kg，而且是產(chǎn)品級，從整個行業(yè)看，國內(nèi)目前產(chǎn)品級在 3.2-3.3kW/kg，所以還有 30%的提升空間。經(jīng)過對企業(yè)的調(diào)研以及和專家的溝通，一致認為要實現(xiàn)功率密度的提升，必須采用“扁線電機”技術，即產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)就“扁線電機”趨勢形成共識，根本原因還是在于扁線技術潛力巨大。所以扁線已經(jīng)是一個繞不開的技術路線，確定性極強。?

經(jīng)過和專家的交流，我們發(fā)現(xiàn)扁線還沒大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的根本在“風險”，主要來自以下方面：
一，工藝變化大，缺少成功經(jīng)驗。圓線，相對來說比較成熟，有傳統(tǒng)工業(yè)電機的經(jīng)驗可以借用。扁線，它的整個工藝和圓線有比較大的不同。比如說，圓線一般是先繞好線，然后把線裝到槽里，而扁線一般需要先把線做成一定的形狀，然后把線插到鐵芯里，然后還要經(jīng)過扭頭、焊接、絕緣處理等。這些工藝和以前的工藝有很大的不同。

第二，專利限制。圓線電機是一種很古老的產(chǎn)品，幾十年以來基本做法沒變。而扁線相對來說是比較新的產(chǎn)品，從有這個構想到目前為止也才十幾年的時間。國際車企和電機企業(yè)走得比較靠前，他們有一些專利對我們構成了限制。
第三，設備限制。做圓線電機，可以買到很多進口設備，甩干直連永磁電機，但是國產(chǎn)設備價錢也很便宜，而且性能也不差。但是，做扁線電機，國內(nèi)的設備供應商并不成熟，而進口產(chǎn)線的價格貴，同時進口設備在供應的反應速度上相對較慢。比如，訂一套國內(nèi)的電機產(chǎn)線半年或是八個月就能到貨。訂一條進口的產(chǎn)線談判可能需要半年，到貨還要一年。

永磁同步電機應用于設備動力是近十年來的事，目前常見到有加裝有位置編碼器的數(shù)控銑床、車床上用的伺服電機，以及注塑機上用的永磁同步電機。

永磁同步電機需要配套變頻控制器，它和普通矢量變頻器不一樣，是直流變頻技術，采用諸如模控制理論、自適應技術、閉環(huán)控制技術等無霍爾直流無刷電機控制的新技術，可以以恒功率、恒轉(zhuǎn)速、恒扭矩等工作方式工作，具有響應速度快，控制精的特點，吉林直連永磁電機，它在整個功率負載段輸出功率曲線都平坦，電機效率方面的全段也都是高效率，直連永磁電機的好處，這些都是其他電機所望塵莫及的。

永磁同步電機具有高效率，和一般常用功率的異步電機相比，效率要高很多，比單相異步電機效率高15-20%（永磁同步電機帶變頻控制器損耗），比三相異步電機的效率要高7-10%，如果三相異步電機也配用變頻控制的話，相比效率就要高11-15%。泵的效率除泵體結構的特性外，主要是電機的效率，用了高效的電機作泵動力，泵的機組效率就高了。泵體一般效率是在50-70%，如果選用效率比異步電機高10%的永磁同步電機，那泵的機組效率就能提高5-7%。

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