永磁同步電機(jī)之關(guān)于小功率永磁電機(jī)的發(fā)展概況

    19世紀(jì)20年代，世界上制造出了第一臺電機(jī)，這臺電機(jī)就是永磁體勵磁的永磁電機(jī)。但是當(dāng)時所用的永磁材料都是天然磁鐵，其磁能密度很低，因而制造出的電機(jī)體積龐大、造價較高，很快便被電勵磁所代替。后來由于鋁鎳鉆永磁材料的出現(xiàn)和鐵氧體永磁材料性能的提高，各種微型及小功率永磁電機(jī)便紛紛在市場上出現(xiàn)。

鋁鎳鉆永磁電機(jī)是一種興起較早的電機(jī)，由于鋁鎳鉆永磁體有較高的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、溫度系數(shù)小、居里溫度高、熱穩(wěn)定性好、抗氧化能力強(qiáng)、耐腐蝕強(qiáng)和加工性能好，20世紀(jì)30年代問世以來，在軍事工業(yè)的精密電機(jī)中一直占有重要地位，直流力矩電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、永磁感應(yīng)步進(jìn)電動機(jī)、低速同步電動機(jī)等方面早已取得應(yīng)用，此外精密儀器及需要更大動力的驅(qū)動機(jī)械等方面，如醫(yī)療機(jī)械、電動執(zhí)行機(jī)械、航行、軍工等方面場合也有應(yīng)用。但鋁鎳鉆永磁材料矯頑力低、退磁曲線為非線性、抗退磁能力差，因而在應(yīng)用時受到限制。另外，這種材料需要一種戰(zhàn)略物資―鉆，其價格昂貴，因而限制了這種永磁電機(jī)的發(fā)展。

在一些產(chǎn)品中，最常見的是鐵氧體勵磁的永磁直流電機(jī)，它們主要用作日常生活中的家用電器、電動玩具、汽車電器及電動工具等方面驅(qū)動電機(jī)。自從稀土永磁材料出現(xiàn)后，永磁電機(jī)應(yīng)用場合逐漸增加。 20世紀(jì)60年代后期及70年代，稀土永磁電機(jī)便開始出現(xiàn)，但這些稀土永磁電機(jī)研究與開發(fā)的重點(diǎn)基本是航空、航天和要求高性能的場合，即價格不是主要考慮因素的高科技領(lǐng)域。

到了20世紀(jì)80年代以后，鉸鐵硼永磁材料價格相對下降，欽鐵硼永磁電機(jī)研究和應(yīng)用也得到了很大發(fā)展。首先是在小功率電機(jī)及微特電機(jī)領(lǐng)域中發(fā)展最快，國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家，特別是日、美、德、英等國家投人了大量資金競相開發(fā)，不少產(chǎn)品已投人大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。生產(chǎn)的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于音響、計算機(jī)外部設(shè)備、打印機(jī)、打字機(jī)、傳真機(jī)、磁盤機(jī)、錄像機(jī)、鐘表及儀器儀表中，從所用電機(jī)種類看，小功率步進(jìn)電動機(jī)、交直流伺服電動機(jī)及音響電動機(jī)居多。小功率步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)目前以日本居于前列，日本精工·艾普生公司( SEC）用粘結(jié)鉸鐵硼永磁材料開發(fā)的小功率步進(jìn)電動機(jī)重量比原系列產(chǎn)品重量減輕40％以上，已形成中15～中55mm的16種規(guī)格的系列產(chǎn)品，主要用于辦公自動化。

伺服電機(jī)分為直流伺服和交流伺服電動機(jī)兩大類，直流伺服電動機(jī)具有較好的調(diào)速特性、機(jī)械特性和控制特性，但由于電刷和換向器使用維護(hù)不便，近年來交流伺服電動機(jī)的特性不斷改善，已有替代直流伺服電動機(jī)的趨勢，日本安川電機(jī)公司研制的新型交流伺服欽鐵硼電動機(jī)比原來的衫鉆電動機(jī)價格下降30 % -50％。

音響電動機(jī)是一種直線電動機(jī)，是精密定位控制中執(zhí)行元件，主要用于磁盤機(jī)、激光唱機(jī)、激光錄像機(jī)中，用來驅(qū)動和控制錄放頭作尋找地址用，這種電動機(jī)原來所用永磁材料是鐵氧體，應(yīng)用欽鐵硼材料后磁盤可微型化，高密度化。例如鐵氧體電動機(jī)配用14in ( 35 . 6cm）盤，而鉸鐵硼永磁電動機(jī)則配用3 . 5一2 . sin ( 8 . 89一6 . 35cm）盤，磁盤尺寸大大減小。音響電動機(jī)產(chǎn)量最大的國家仍然是美國和日本，1988年日本音響電動機(jī)產(chǎn)量為546萬臺，1990年美國驅(qū)動器產(chǎn)量約為750萬臺。

中大型永磁電機(jī)近年來也得到很大發(fā)展，但國外欽鐵硼電機(jī)在中大型功率產(chǎn)品方面報道很少，我國是在中大型欽鐵硼永磁電機(jī)方面研制比較早的國家。不論是大型永磁勵磁機(jī)，還是永磁同步電動機(jī)等方面均獲得不少成就。我國高校和科研單位，如上海電器科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司、中國科學(xué)院電工研究所、沈陽工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等單位均做出了一定的貢獻(xiàn)。

    永磁電機(jī)發(fā)展和永磁材料的發(fā)展息息相關(guān)，永磁材料發(fā)展優(yōu)勢給永磁電機(jī)發(fā)展以動力，兩者互相依存、互相促進(jìn)。兩者的發(fā)展一定會給我國電機(jī)行業(yè)帶來新的春天。