永磁电机的性能特点及其问题

永磁电机中最大功率已达到 1000kW，最小直径φ0.8mm，最高转速 300000r/min，最低转速 0.01r/min。永磁电机与电励磁电机相比，具有以下特点：

1、结构简单，可靠性高

用永磁材料励磁，可将原电励磁电机中励磁用的极靴及励磁线圈由一块或多块永磁体替代，零部件大量减少，在结构上大大简化。同时由于省去了励磁用的集电环和电刷，不但改善了电机的工艺性，而且电机运行的机械可靠性大为增强，寿命增加。

2、性能优异

永磁电机，特别是采用稀土永磁材料的电机，气隙磁密可大大提高，电机指标可实现最佳设计，其直接效果就是电机体积缩小,重量减轻。不仅如此，较其它电机而言，永磁电机还具有非常优异的控制性能。这是因为：其一，由于稀土永磁材料的高性能而使电机的力矩常数、转矩惯量比、功率密度等大大提高。通过合理设计又能使转动惯量、电气及机械时间常数等指标大大降低，作为伺服控制性能的主要指标有了很大改善。其二，现代永磁电机中，永磁磁路的设计已较完善，加上稀土永磁材料的矫顽力高，因而永磁电机的抗电枢反应及其它去磁的能力大大加强，电机的控制参量随外部扰动影响大大减小。其三，由于用永磁材料取代了电励磁，减少了励磁绕组及励磁磁场的设计，因而减少了励磁磁通、励磁绕组电感、励磁电流等诸多参数，从而直接减少了可控变量或参量。综合以上各因素可以说永磁电机具有优异的可控性。

例如，目前全数字永磁交流伺服电动机调速性能非常优异，正弦波交流伺服电机的调速比最高可达 1：100000。步进电机和低速同步电机在采用永磁材料后，其输出转矩、动态响应特性等都有明显的改进和提高。因而与同规格电机相比，永磁电机的动态性能指标、稳态性能指标、控制性能指标以及可靠性指标等都比普通电机有较大的提高。

3、高效节能

永磁电机不但可减小电阻损耗，还能有效地提高功率因素。如永磁同步电机可在 25%~120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因素。300W微 电 机 专 题2006 年第 7 期 16以内的微型永磁直流电机比同规格的电励磁电机效率高 10% ~ 20%。大量使用的风机和泵类负载的电机改为永磁电机后，综合节能效果十分显著, 功率越大，励磁损耗占总损耗比例越大，因而永磁电机效率高的优点越突出。

永磁电机设计中应深入研究的问题

1、永磁材料利用率

永磁电机中，永磁材料成本占电机总成本的比例较大，因此如何节省材料，提高材料利用率是永磁电机生产厂家最关心的问题之一。理论上讲，永磁体的最大磁能积点表示磁体能对外提供的能量最大，且从去磁曲线上也能求得该最大工作点。但实际应用中绝非如此简单. 要具体研究电机的使用场合，分析电机应完成的预定功能，找出其对应的重点指标，以此来决定电机工作点选择的最佳位置，并合理确定永磁体的形状及体积，同时还必须考虑其加工工艺的影响。在综合考虑各种因素后达到电机在功能、性能、成本等各方面的最佳设计。

2、过载与退磁

磁性材料的退磁包括温度退磁、时间退磁和环境退磁等。又分可逆退磁和不可逆退磁两类。深入研究永磁材料矫顽力和内禀矫顽力与稳定工作温度的关系；温度系数对电机性能指标的影响程度以及退磁安全系数；基于磁性能变化引出的电机最高工作温度的定义；可逆退磁和不可逆退磁在电机使用温度范围内所占比例