永磁同步電機在工業生產中的應用

殷藝誠

摘?要： 隨著社會的發展、科學技術的不斷進步，在工業生產中由于技術的迭代更新，出現了永磁同步電機。永磁同步電機的出現促進了工業技術的進步，也推動了工業的生產和革新進度。2019年12月25日，云南錫業股份有限公司老廠分公司將永磁同步電動機傳動的載人豎井提升機系統應用于黑山豎井，由此，標志著國內金屬非金屬礦山永磁同步電機在載人豎井提升機系統上的成功運用。由于原有提升設備設施使用年限過長，配套控制系統技術落后，而永磁同步電機的更新迭代，使得性能改變，增強了壽命，保證了安全。本文就永磁同步電機的發展歷程，闡述永磁同步電機在工業生產中的應用。

關鍵詞： 永磁電機;工業生產;迭代更新

【中圖分類號】TN86?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.162

1?永磁同步電機的發展路程及特性

1.1?發展歷程

永磁同步電機有很多其他的名稱，比如稀土永磁同步電機、永磁電機以及交流永磁同步電機等。永磁同步電機的發展是伴隨著永磁材料的發展而發展的，因此同步電機的發展依賴于永磁材料的發現與研究。在永磁材料這一領域，我國可以說是很早進行永磁材料的研究與實踐的國家，永磁材料其實也是一種磁場磁性的應用。我們耳熟能詳的四大發明中的指南針就是運用了永磁材料的磁性指向作用。

第一臺永磁同步電機是在19世紀20年代出現的，工作原理是利用天然磁鐵礦石（Fe3O4的磁性進行發電;但由于材料所限，很快電力磁電機的出現就取代了天然礦石。隨著科技的進一步發展，對于電流的研究，使得電機發生了新一代的更替，電流充磁器的產生、碳鋼鎢鋼多種永磁材料的發現，都讓電機在不斷進步。鋁鎳鈷永磁和鐵氧體永磁逐漸被發現磁性性能較大，在微型和小型電機上進行了更廣泛的應用。二十世紀60到80年代，逐漸發現了鐵氧體永磁和鋁鎳鈷永磁存在些問題，而稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁可以很好的改善原有永磁材料的問題，具有更高的磁性更適合制造電機，這意味著永磁電機又進入了新的發展時期。

1.2?特性

永磁電機具有較高的功率質量比，能夠提升整體的效率，產生更多的電動勢能。由于產生磁性較為穩定以及極限轉速和制動性能具有優勢，被廣泛應用于工業生產的各個領域。隨著頻率的改變，永磁電機的相關參數也會發生改變，能夠增加在不同工業領域的適用范圍。

2?永磁電機廣泛的應用領域

2.1?電動汽車應用領域

電動汽車相比傳統汽車，產生的污染大大減少，能夠實現安全綠色出行。當前很多企業也將戰略發展的目光投入到電動汽車的研發和生產方面。但研發和生產電動汽車首先就要解決電池以及驅動的問題，而在電動汽車的驅動過程中就不可避免的用到了永磁同步電動機。當前永磁同步電動機在電動汽車領域應用相當廣泛。依靠磁力來產生驅動力，使得電動汽車能正常行駛。

同時，由于近來新能源汽車的勢頭越來越猛烈，永磁電動機的功率密度、轉矩響應、調速范圍、效率、再生制動、可靠性、電磁兼容、安全性等方面通過嚴格的調整和控制是可以達到相關標準的。

在新能源汽車領域能夠促進電力節省，不浪費每一分電;永磁同步電機和相關的其它驅動器可以通過技術研發逐漸實現電驅動一體化的目標，這是未來的技術發展方向;永磁同步電機中應用的大部分是稀土礦石的永磁材料，相對成本較高，但通過技術改進降低稀土的比例，能夠使得新能源汽車的整體成本降低。

永磁同步電機在電動汽車的應用方面，不僅能夠提高汽車用電效率，也能夠提高汽車驅動能力，總體來說在該行業有很大的發展潛力與廣泛的應用市場前景。

但就目前來看，永磁同步電動機在受到高溫和過載電流的一些影響，可能磁性會發生變化，這也是未來永磁同步電動機研究所需要突破的技術壁壘。

2.2?永磁同步電機在電梯上的應用

我們每天都乘坐電梯，但很少有人知道在電梯的制作以及運行維護過程中都離不開永磁同步電機的作用。

在電梯中永磁同步電機應用的是正弦波電流，簡化了機械結構以及齒輪的應用，使得體積小，成為它的一個最大優勢;相比于異步電動機，永磁同步電機轉距波動小，更容易進行調整，能夠較為快速平穩的響應頻率變化，同時噪音降低，能夠提高人處于電梯中的舒適度。

目前永磁同步電機在電梯上應用的發展前景是小型化和輕量化且已經基本實現。通過變化掉的頻率可以改變永磁同步電機的噪聲、起動轉矩等。

根據相關的數據統計，永磁同步電機未來在電梯上的應用將會更加廣泛，低速、大轉矩的永磁同步電機應用于電梯行業應該是未來的發展方向，這一方面的技術也需要繼續努力。

2.3?永磁同步電動機在泵上的應用

在工業生產中，泵是一種很關鍵的工業設備。無論是水源的供給還是建筑材料的供給，都不可避免的會用到泵。當然，永磁同步電機在泵上也有非常廣泛的應用，能夠提升驅動力，輸出較大轉矩。

永磁同步電動機的轉速相對比較穩定，而泵的旋轉葉片和轉速關系密切，如果采用異步電動機盡管轉速可以提高，但本身的質量會增加很多，使得泵變得笨重。但永磁同步電動機亦非如此，它具有體積小，轉速穩定的優勢，更適合應用于泵上。因此，永磁同步電機在泵上的應用近幾年越來越廣泛。

總的來說，永磁同步電機能夠提升泵的轉速、降低泵的體積以及節省了材料和成本，更利于工業生產。

永磁同步電機在工業方面還會有更加廣泛的應用，在其他工業行業也有相關的拓展。在此不再舉例。

3?總結

本文主要通過研究永磁電機的工作原理特性以及發展歷程，敘述永磁電機在工業生產方面的應用來拓寬永磁發電機的研究和新的應用領域。

總體來說，永磁同步電機具有體積小、轉速穩定、磁鐵性能好的優勢。但同時降低噪音、降低稀土的成本、提高耐高溫能力、穩定的驅動轉矩都是未來需要深入研究的性能領域。如果這些方面的研究取得一定的技術突破，不僅是在工業生產方面，也許生活方面也會有永磁同步電機的更多應用。

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