永磁電(diàn)机采用(yòng)永磁體(tǐ)生成電(diàn)机的磁场，无需励磁線(xiàn)圈也无需励磁電(diàn)流，效率高结构简单，是很(hěn)好的节能(néng)電(diàn)机，随着高性能(néng)永磁材料的问世和控制技术的迅速发展．永磁電(diàn)机的应用(yòng)将会变得更為(wèi)广泛。

永磁電(diàn)机的发展历史
永磁電(diàn)机的发展同永磁材料的发展密切相关。我國(guó)是世界上最早发现永磁材料的磁特性并把它应用(yòng)于实践的國(guó)家，两千多(duō)年前，我國(guó)利用(yòng)永磁材料的磁特性制成了指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大的作用(yòng)，成為(wèi)我國(guó)古代四大发明之一。
19世纪20年代出现的世界上第一台電(diàn)机就是由永磁體(tǐ)产生励磁磁场的永磁電(diàn)机。但当时所用(yòng)的永磁材料是天然磁铁矿石（Fe3O4），磁能(néng)密度很(hěn)低，用(yòng)它制成的電(diàn)机體(tǐ)积庞大，不久被電(diàn)励磁電(diàn)机所取代。
随着各种電(diàn)机迅速发展的需要和電(diàn)流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理(lǐ)、构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢、钨钢（最大磁能(néng)积约2.7 kJ/m3）、钴钢（最大磁能(néng)积约7.2 kJ/m3）等多(duō)种永磁材料。特别是20世纪30年代出现的铝镍钴永磁（最大磁能(néng)积可(kě)达85 kJ/m3）和50年代出现的铁氧體(tǐ)永磁（最大磁能(néng)积现可(kě)达40 kJ/m3），磁性能(néng)有(yǒu)了很(hěn)大提高，各种微型和小(xiǎo)型電(diàn)机又(yòu)纷纷使用(yòng)永磁體(tǐ)励磁。永磁電(diàn)机的功率小(xiǎo)至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业生产和日常生活中得到广泛应用(yòng)，产量急剧增加。相应地，这段时期在永磁電(diàn)机的设计理(lǐ)论、计算方法、充磁和制造技术等方面也都取得了突破性进展，形成了以永磁體(tǐ)工作图图解法為(wèi)代表的一套分(fēn)析研究方法。但是，铝镍钴永磁的矫顽力偏低（36～160 kA/m），铁氧體(tǐ)永磁的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它们在電(diàn)机中的应用(yòng)范围。一直到20世纪60年代和80年代，稀土钴永磁和钕铁硼永磁（二者统称稀土永磁）相继问世，它们的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能(néng)积和線(xiàn)性退磁曲線(xiàn)的优异磁性能(néng)特别适合于制造電(diàn)机，从而使永磁電(diàn)机的发展进入一个新(xīn)的历史时期。

永磁電(diàn)机的特点及应用(yòng)
与传统的電(diàn)励磁電(diàn)机相比，永磁電(diàn)机，特别是稀土永磁電(diàn)机具有(yǒu)结构简单，运行可(kě)靠；體(tǐ)积小(xiǎo)，质量轻；损耗小(xiǎo)，效率高；電(diàn)机的形状和尺寸可(kě)以灵活多(duō)样等显着优点。因而应用(yòng)范围极為(wèi)广泛，几乎遍及航空航天、國(guó)防、工农业生产和日常生活的各个领域。下面介绍几种典型永磁電(diàn)机的主要特点及其主要应用(yòng)场合。
1、 稀土永磁发電(diàn)机永磁同步发電(diàn)机与传统的发電(diàn)机相比不需要集電(diàn)环和電(diàn)刷装置，结构简单，减少了故障率。采用(yòng)稀土永磁后还可(kě)以增大气隙磁密，并把電(diàn)机转速提高到最佳值，提高功率质量比。当代航空、航天用(yòng)发電(diàn)机几乎全部采用(yòng)稀土永磁发電(diàn)机。其典型产品為(wèi)美國(guó)通用(yòng)電(diàn)气公司制造的150 kVA 14 极 12 000 r/min～21 000 r/min和100 kVA 60 000 r/min的稀土钴永磁同步发電(diàn)机。國(guó)内研发的第一台稀土永磁電(diàn)机即為(wèi)3 kW 20 000 r/min的永磁发電(diàn)机。

永磁发電(diàn)机也用(yòng)作大型汽轮发電(diàn)机的副励磁机，80年代我國(guó)研制成功当时世界容量最大的40 kVA～160 kVA稀土永磁副励磁机，配备200 MW～600 MW汽轮发電(diàn)机后大大提高電(diàn)站运行的可(kě)靠性。
目前，独立電(diàn)源用(yòng)的内燃机驱动小(xiǎo)型发電(diàn)机、車(chē)用(yòng)永磁发電(diàn)机、风轮直接驱动的小(xiǎo)型永磁风力发電(diàn)机正在逐步推广。
2 、高效永磁同步電(diàn)动机永磁同步電(diàn)动机与感应電(diàn)动机相比，不需要无功励磁電(diàn)流，可(kě)以显着提高功率因数（可(kě)达到1，甚至容性），减少了定子電(diàn)流和定子電(diàn)阻损耗，而且在稳定运行时没有(yǒu)转子铜耗，进而可(kě)以减小(xiǎo)风扇（小(xiǎo)容量電(diàn)机甚至可(kě)以去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格感应電(diàn)动机可(kě)提高2～8个百分(fēn)点。而且，永磁同步電(diàn)动机在25%～120%额定负载范围内均可(kě)保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能(néng)效果更為(wèi)显着。这类電(diàn)机一般都在转子上设置起动绕组，具有(yǒu)在某一频率和電(diàn)压下直接起动的能(néng)力。目前主要应用(yòng)在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和年运行时间長(cháng)的风机水泵等领域。

我國(guó)自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁同步電(diàn)动机在油田应用(yòng)中可(kě)以解决“大马拉小(xiǎo)車(chē)”问题，起动转矩比感应電(diàn)动机大50%～100%，可(kě)以替代大一个机座号的感应電(diàn)动机，节電(diàn)率在20%左右。
纺织化纤行业中负载转动惯量大，要求高牵入转矩。合理(lǐ)设计永磁同步電(diàn)动机的空载漏磁系数、凸极比、转子電(diàn)阻、永磁體(tǐ)尺寸和定子绕组匝数可(kě)以提高永磁電(diàn)机的牵入性能(néng)，促使它应用(yòng)于新(xīn)型的纺织和化纤工业。
大型電(diàn)站、矿山(shān)、石油、化工等行业所用(yòng)几百千瓦和兆瓦级风机、泵类用(yòng)電(diàn)机是耗能(néng)大户，而目前所用(yòng)電(diàn)机的效率和功率因数较低，改用(yòng)钕铁硼永磁后不仅提高了效率和功率因数，节约能(néng)源，且為(wèi)无刷结构，提高了运行的可(kě)靠性。目前1 120kW永磁同步電(diàn)动机是世界上功率最大的异步起动高效稀土永磁電(diàn)机，效率高于96.5%（同规格電(diàn)机效率為(wèi)95%），功率因数0.94，可(kě)以替代比它大1～2个功率等级的普通電(diàn)动机。3 、交流伺服永磁電(diàn)动机和无刷直流永磁電(diàn)动机现在越来越多(duō)地用(yòng)变频電(diàn)源和交流電(diàn)动机组成交流调速系统来替代直流電(diàn)动机调速系统。在交流電(diàn)动机中，永磁同步電(diàn)机的转速在稳定运行时与電(diàn)源频率保持恒定的关系，使得它可(kě)直接用(yòng)于开环的变频调速系统。这类電(diàn)机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可(kě)以不设置起动绕组，而且省去了電(diàn)刷和换向器，维护方便。
变频器供電(diàn)的永磁同步電(diàn)动机加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁電(diàn)动机，既具有(yǒu)電(diàn)励磁直流電(diàn)动机的优异调速性能(néng)，又(yòu)实现了无刷化，主要应用(yòng)于高控制精度和高可(kě)靠性的场合，如航空、航天、数控机床、加工中心、机器人、電(diàn)动汽車(chē)、计算机外围设备等。
现已研制成宽调速范围、高恒功率调速比的钕铁硼永磁同步電(diàn)动机和驱动系统，调速比高达1：22 500，极限转速达到9 000 r/min。永磁同步電(diàn)动机高效、小(xiǎo)振动、低噪声、高转矩密度的特点在電(diàn)动車(chē)、机床等驱动装置中是最理(lǐ)想的電(diàn)动机。
随着人民(mín)生活水平的不断提高，对家用(yòng)電(diàn)器的要求越来越高。例如家用(yòng)空调器，既是耗電(diàn)大件，又(yòu)是噪声的主要来源，其发展趋势是使用(yòng)能(néng)无级调速的永磁无刷直流電(diàn)动机。它既能(néng)根据室温的变化，自动调整到适宜的转速下長(cháng)时间运转，减少噪声和振动，使人的感觉更為(wèi)舒适，还比不调速的空调器节電(diàn)1/3。其他(tā)如電(diàn)冰箱、洗衣机、除尘器、风扇等也在逐步改用(yòng)无刷直流電(diàn)动机。
4 、永磁直流電(diàn)动机直流電(diàn)动机采用(yòng)永磁励磁后，既保留了電(diàn)励磁直流電(diàn)动机良好的调速特性和机械特性，还因省去了励磁绕组和励磁损耗而具有(yǒu)结构工艺简单、體(tǐ)积小(xiǎo)、用(yòng)铜量少、效率高等特点。因而从家用(yòng)電(diàn)器、便携式電(diàn)子设备、電(diàn)动工具到要求有(yǒu)良好动态性能(néng)的精密速度和位置传动系统都大量应用(yòng)永磁直流電(diàn)动机。500 W以下的微型直流電(diàn)动机中，永磁電(diàn)机占92%，而10 W以下的永磁電(diàn)机占99%以上。
目前，我國(guó)汽車(chē)行业发展迅速，汽車(chē)工业是永磁電(diàn)机的最大用(yòng)户，電(diàn)机是汽車(chē)的关键部件，一辆超豪华轿車(chē)中，各种不同用(yòng)途的電(diàn)机达70余台，其中绝大部分(fēn)是低压永磁直流微電(diàn)机。汽車(chē)、摩托車(chē)用(yòng)起动机電(diàn)动机，采用(yòng)钕铁硼永磁并采用(yòng)减速行星齿轮后，可(kě)使起动机電(diàn)动机的质量减轻一半。

永磁電(diàn)机的分(fēn)类
永磁電(diàn)机种类繁多(duō)。根据電(diàn)机功能(néng)大致可(kě)分(fēn)為(wèi)永磁发 電(diàn)机和永磁電(diàn)动机两大类 。
永磁 電(diàn)动机又(yòu)可(kě)分(fēn)為(wèi)永磁直流電(diàn)动机和永磁交流電(diàn)动机。而永磁交流電(diàn)动机指的是带有(yǒu)永磁转子的多(duō)相同步電(diàn)动机，所以常被称為(wèi)永磁 同步電(diàn)动机 (PMSM)。
永磁直流電(diàn)动机如果按有(yǒu)无 電(diàn)剧和 换向器来分(fēn)．又(yòu)可(kě)分(fēn)為(wèi)永磁有(yǒu)刷直流電(diàn)动机和永磁无刷 直流 電(diàn)动机 (BLDCM )。
当今世界，现代電(diàn)力電(diàn)子學(xué)理(lǐ)论和技术正在大发展．電(diàn)力電(diàn)子器件，如 MOSFET、IGBT、MCT 等的不断问世，控制装置发生根本性变化。自 1971年 F·BlascEke提出交流電(diàn)机矢量控制原理(lǐ)之后，矢量控制技术的发展开创 了交流伺服传动控制 的新(xīn)纪元，丽各种高性能(néng)微处理(lǐ)器的不断推 出，进一步加速了交流伺服系统取代直流伺服系统的发展。交辩I伺服系统取代直流伺服系统已成必然趋势。然而，具有(yǒu)正弦波反電(diàn)势的永磁同步電(diàn)动机 (PMSM)和具有(yǒu)梯形波反電(diàn)势的无刷直流電(diàn)动机 (BLIX~)因其本身卓越 的性能(néng)必将会成為(wèi)发展高性能(néng)交流伺服系统的主流 。


永磁電(diàn)机的相关注意事项
1 、磁路结构和设计计算
為(wèi)了充分(fēn)发挥各种永磁材料的磁性能(néng)，特别是稀土永磁的优异磁性能(néng)，制造出性价比高的永磁電(diàn)机，就不能(néng)简单套用(yòng)传统的永磁電(diàn)机或電(diàn)励磁電(diàn)机的结构和设计计算方法，必须建立新(xīn)的设计概念，重新(xīn)分(fēn)析和改进磁路结构。随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展，以及電(diàn)磁场数值计算、优化设计和仿真技术等现代化设计方法的不断完善，经过電(diàn)机學(xué)术界和工程界的共同努力，现已在永磁電(diàn)机的设计理(lǐ)论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面取得了突破性进展，形成了以電(diàn)磁场数值计算和等效磁路解析求解相结合的一整套分(fēn)析研究方法和计算机辅助分(fēn)析、设计软件，并正在不断完善中。
2、 控制问题
永磁電(diàn)机制成后不需外界能(néng)量即可(kě)维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极為(wèi)困难。永磁发電(diàn)机难以从外部调节其输出電(diàn)压和功率因数，永磁直流電(diàn)动机不能(néng)再用(yòng)改变励磁的办法来调节其转速。这些使永磁電(diàn)机的应用(yòng)范围受到了限制。但是，随着MOSFET、IGBT等電(diàn)力電(diàn)子器件和控制技术的迅猛发展，大多(duō)数永磁電(diàn)机在应用(yòng)中，可(kě)以不必进行磁场控制而只进行電(diàn)枢控制。设计时需要把稀土永磁材料、電(diàn)力電(diàn)子器件和微机控制三项新(xīn)技术结合起来，使永磁電(diàn)机在崭新(xīn)的工况下运行。
3、 不可(kě)逆退磁问题
如果设计或使用(yòng)不当，永磁電(diàn)机在过高（钕铁硼永磁）或过低（铁氧體(tǐ)永磁）温度时，在冲击電(diàn)流产生的電(diàn)枢反应作用(yòng)下，或在剧烈的机械震动时有(yǒu)可(kě)能(néng)产生不可(kě)逆退磁，或叫失磁，使電(diàn)机性能(néng)降低，甚至无法使用(yòng)。因而，既要研究开发适于電(diàn)机制造厂使用(yòng)的检查永磁材料热稳定性的方法和装置，又(yòu)要分(fēn)析各种不同结构形式的抗去磁能(néng)力，以便在设计和制造时，采用(yòng)相应措施保证永磁電(diàn)机不失磁。
4 、成本问题
铁氧體(tǐ)永磁電(diàn)机，特别是微型永磁直流電(diàn)动机，由于结构工艺简单、质量减轻，总成本一般比電(diàn)励磁電(diàn)机低，因而得到了极為(wèi)广泛的应用(yòng)。由于稀土永磁目前价格还比较贵，稀土永磁電(diàn)机的成本一般比電(diàn)励磁電(diàn)机高，这需要用(yòng)它的高性能(néng)和运行费用(yòng)的节省来补偿。在某些场合，例如计算机磁盘驱动器的音圈電(diàn)动机，采用(yòng)钕铁硼永磁后性能(néng)提高，體(tǐ)积质量显着减小(xiǎo)，总成本反而降低。在设计时既需根据具體(tǐ)使用(yòng)场合和要求，进行性能(néng)、价格的比较后决定取舍，又(yòu)要进行结构工艺的创新(xīn)和设计优化以降低成本。