永磁同步電機之磁電機的主要特點和應用

與傳統(tǒng)的電勵磁電機相比，永磁電機，特別是稀土水磁電機具有結(jié)構簡單，運行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗少，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。因而應用范圍極為廣泛，幾乎遍及骯空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領域。下面介紹幾種典型永磁電機的主要特點及其主要應用場合。

2 · l永磁同步發(fā)電機

永磁同步發(fā)電機不需要勵磁繞組和直流勵磁電源，也就取消了容易出問題的集電環(huán)和電刷裝置，成為無刷電機，因此，結(jié)構簡單，運行更為可靠。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密，并把電機轉(zhuǎn)速提高到最佳值。這些都可以縮小電機體積，減輕質(zhì)量，提高功率質(zhì)量比。目前，航天用高速稀土永磁同步發(fā)電機的功率質(zhì)量比可高達20kw / kg 。這特別適合于航空、航天（在現(xiàn)代高空、高速飛行中，每kg設備約需15一20kg的輔助質(zhì)量來支持）和其他要求高可靠性和高功率質(zhì)量比的場合。因而現(xiàn)代航空、航天用發(fā)電機幾乎全部采用稀土鉆永磁發(fā)電機。其典型產(chǎn)品為美國通用電氣公司制造的15okvA14極12000一Zl000r / min和lookvA60000r / min的稀土鉆水磁同步發(fā)電機。

稀土永磁發(fā)電機的另一重要應用是用作大型汽輪發(fā)電機的副勵磁機。我國于80年代初期率先研制成功4 ?！?60kvA稀土永磁發(fā)電機，用以配備200 ? 600MW汽輪發(fā)電機后大大提高了電站運行的可靠性，深受國內(nèi)外電力運行部門的歡迎。以75kvA 、 3000r /min的稀土鉆水磁發(fā)電機為例，固有電壓調(diào)整率只有，78 %，空載線電壓波形正弦性畸變率只有。．7％。每kVA的用鉆量僅為相應規(guī)格鋁鎳鉆永磁發(fā)電機的50 . 24％。在風力發(fā)電、余熱發(fā)電、小型水力發(fā)電、小型內(nèi)燃發(fā)電機組等場合也正在逐步推廣應用永磁發(fā)電機。圖11為國產(chǎn)第一臺稀土永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構圖，轉(zhuǎn)速高達2 。 。 00r / min 。永磁發(fā)電機制成后難以調(diào)節(jié)磁場以控制其輸出電壓和功率因數(shù)，從而限制了它的應用范圍。

2 · 2高效永磁同步電動機

永磁同步電動機與憾應電動機相比，不需要無功勵磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)（可達到1 、甚至容性），咸少了定子電流和定子電阻損耗，而且在穩(wěn)定運行時沒有轉(zhuǎn)子電阻損耗，進而可以因總損耗降低而減小風扇（小容量電機甚至可以去掉風扇）和相應的風摩損耗，從而使其效率比同規(guī)格感應電動機可提高2 ? 8個百分點。而且，永磁同步電動機在25％一120％額定負載范圍內(nèi)均可保待較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運行時節(jié)能效果更為顯著。這類電機一般都在轉(zhuǎn)子上設置起動繞組具有在某一頻率和電壓「直接起動的能力．又稱為異步起動永磁同步電動機。由于鈔鐵硼永磁同步電動機價格比同規(guī)格的感應電動機貴1倍左右，應用前需進行經(jīng)濟比較分析．目前主要應用于紡織化纖工業(yè)、陶瓷玻璃工業(yè)和年運行時間長的風機、水泵等。圖12為高效水磁同步電動機結(jié)構示意圖。

我國許多高校和科研單位自1980年開始就紛紛進行高效永磁同步電動機的研制，取得了明顯的節(jié)能效果。特別是0 skw紡織專用水磁同步電動機，效率高達91 %，功率因數(shù)高于。．95，節(jié)電率高達10％以上，已經(jīng)進行批量生產(chǎn)并獲得用戶部門的一致好評。

此外，與電勵磁同步電動機相比，永磁同步電動機省去了勵磁功率，提高了效率，簡化了結(jié)構，實現(xiàn)了無刷化。特別是10 。一w電動機，還可省去勵磁柜，急成本增加不多，成為高效水磁同步電動嘰的又一重要應用場合。我國已制成了110kw和250kw的永磁同步電動機。以110kw8極電動機為例，其效率高達95寫，功率因數(shù)為0．916，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為152，永磁體用量為0 15kg / kw 。與永磁發(fā)電機一樣，永磁同步電動機制成后也難以調(diào)節(jié)磁場以控制其功率因數(shù)和無功功率，需要從其他方面采取措施