永磁同步電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

殷藝誠(chéng)

摘?要： 隨著社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中由于技術(shù)的迭代更新，出現(xiàn)了永磁同步電機(jī)。永磁同步電機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，也推動(dòng)了工業(yè)的生產(chǎn)和革新進(jìn)度。2019年12月25日，云南錫業(yè)股份有限公司老廠(chǎng)分公司將永磁同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的載人豎井提升機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于黑山豎井，由此，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)金屬非金屬礦山永磁同步電機(jī)在載人豎井提升機(jī)系統(tǒng)上的成功運(yùn)用。由于原有提升設(shè)備設(shè)施使用年限過(guò)長(zhǎng)，配套控制系統(tǒng)技術(shù)落后，而永磁同步電機(jī)的更新迭代，使得性能改變，增強(qiáng)了壽命，保證了安全。本文就永磁同步電機(jī)的發(fā)展歷程，闡述永磁同步電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 永磁電機(jī);工業(yè)生產(chǎn);迭代更新

【中圖分類(lèi)號(hào)】TN86?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.162

1?永磁同步電機(jī)的發(fā)展路程及特性

1.1?發(fā)展歷程

永磁同步電機(jī)有很多其他的名稱(chēng)，比如稀土永磁同步電機(jī)、永磁電機(jī)以及交流永磁同步電機(jī)等。永磁同步電機(jī)的發(fā)展是伴隨著永磁材料的發(fā)展而發(fā)展的，因此同步電機(jī)的發(fā)展依賴(lài)于永磁材料的發(fā)現(xiàn)與研究。在永磁材料這一領(lǐng)域，我國(guó)可以說(shuō)是很早進(jìn)行永磁材料的研究與實(shí)踐的國(guó)家，永磁材料其實(shí)也是一種磁場(chǎng)磁性的應(yīng)用。我們耳熟能詳?shù)乃拇蟀l(fā)明中的指南針就是運(yùn)用了永磁材料的磁性指向作用。

第一臺(tái)永磁同步電機(jī)是在19世紀(jì)20年代出現(xiàn)的，工作原理是利用天然磁鐵礦石（Fe3O4的磁性進(jìn)行發(fā)電;但由于材料所限，很快電力磁電機(jī)的出現(xiàn)就取代了天然礦石。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)于電流的研究，使得電機(jī)發(fā)生了新一代的更替，電流充磁器的產(chǎn)生、碳鋼鎢鋼多種永磁材料的發(fā)現(xiàn)，都讓電機(jī)在不斷進(jìn)步。鋁鎳鈷永磁和鐵氧體永磁逐漸被發(fā)現(xiàn)磁性性能較大，在微型和小型電機(jī)上進(jìn)行了更廣泛的應(yīng)用。二十世紀(jì)60到80年代，逐漸發(fā)現(xiàn)了鐵氧體永磁和鋁鎳鈷永磁存在些問(wèn)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(wèn)題，具有更高的磁性更適合制造電機(jī)，這意味著永磁電機(jī)又進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。

1.2?特性

永磁電機(jī)具有較高的功率質(zhì)量比，能夠提升整體的效率，產(chǎn)生更多的電動(dòng)勢(shì)能。由于產(chǎn)生磁性較為穩(wěn)定以及極限轉(zhuǎn)速和制動(dòng)性能具有優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著頻率的改變，永磁電機(jī)的相關(guān)參數(shù)也會(huì)發(fā)生改變，能夠增加在不同工業(yè)領(lǐng)域的適用范圍。

2?永磁電機(jī)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1?電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域

電動(dòng)汽車(chē)相比傳統(tǒng)汽車(chē)，產(chǎn)生的污染大大減少，能夠?qū)崿F(xiàn)安全綠色出行。當(dāng)前很多企業(yè)也將戰(zhàn)略發(fā)展的目光投入到電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)和生產(chǎn)方面。但研發(fā)和生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)首先就要解決電池以及驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題，而在電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)過(guò)程中就不可避免的用到了永磁同步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)前永磁同步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛。依靠磁力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，使得電動(dòng)汽車(chē)能正常行駛。

同時(shí)，由于近來(lái)新能源汽車(chē)的勢(shì)頭越來(lái)越猛烈，永磁電動(dòng)機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、調(diào)速范圍、效率、再生制動(dòng)、可靠性、電磁兼容、安全性等方面通過(guò)嚴(yán)格的調(diào)整和控制是可以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的。

在新能源汽車(chē)領(lǐng)域能夠促進(jìn)電力節(jié)省，不浪費(fèi)每一分電;永磁同步電機(jī)和相關(guān)的其它驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)技術(shù)研發(fā)逐漸實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)一體化的目標(biāo)，這是未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向;永磁同步電機(jī)中應(yīng)用的大部分是稀土礦石的永磁材料，相對(duì)成本較高，但通過(guò)技術(shù)改進(jìn)降低稀土的比例，能夠使得新能源汽車(chē)的整體成本降低。

永磁同步電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用方面，不僅能夠提高汽車(chē)用電效率，也能夠提高汽車(chē)驅(qū)動(dòng)能力，總體來(lái)說(shuō)在該行業(yè)有很大的發(fā)展?jié)摿εc廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)前景。

但就目前來(lái)看，永磁同步電動(dòng)機(jī)在受到高溫和過(guò)載電流的一些影響，可能磁性會(huì)發(fā)生變化，這也是未來(lái)永磁同步電動(dòng)機(jī)研究所需要突破的技術(shù)壁壘。

2.2?永磁同步電機(jī)在電梯上的應(yīng)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(yùn)行維護(hù)過(guò)程中都離不開(kāi)永磁同步電機(jī)的作用。

在電梯中永磁同步電機(jī)應(yīng)用的是正弦波電流，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)以及齒輪的應(yīng)用，使得體積小，成為它的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì);相比于異步電動(dòng)機(jī)，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)距波動(dòng)小，更容易進(jìn)行調(diào)整，能夠較為快速平穩(wěn)的響應(yīng)頻率變化，同時(shí)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(jī)在電梯上應(yīng)用的發(fā)展前景是小型化和輕量化且已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)。通過(guò)變化掉的頻率可以改變永磁同步電機(jī)的噪聲、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等。

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，永磁同步電機(jī)未來(lái)在電梯上的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛，低速、大轉(zhuǎn)矩的永磁同步電機(jī)應(yīng)用于電梯行業(yè)應(yīng)該是未來(lái)的發(fā)展方向，這一方面的技術(shù)也需要繼續(xù)努力。

2.3?永磁同步電動(dòng)機(jī)在泵上的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)中，泵是一種很關(guān)鍵的工業(yè)設(shè)備。無(wú)論是水源的供給還是建筑材料的供給，都不可避免的會(huì)用到泵。當(dāng)然，永磁同步電機(jī)在泵上也有非常廣泛的應(yīng)用，能夠提升驅(qū)動(dòng)力，輸出較大轉(zhuǎn)矩。

永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)比較穩(wěn)定，而泵的旋轉(zhuǎn)葉片和轉(zhuǎn)速關(guān)系密切，如果采用異步電動(dòng)機(jī)盡管轉(zhuǎn)速可以提高，但本身的質(zhì)量會(huì)增加很多，使得泵變得笨重。但永磁同步電動(dòng)機(jī)亦非如此，它具有體積小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，更適合應(yīng)用于泵上。因此，永磁同步電機(jī)在泵上的應(yīng)用近幾年越來(lái)越廣泛。

總的來(lái)說(shuō)，永磁同步電機(jī)能夠提升泵的轉(zhuǎn)速、降低泵的體積以及節(jié)省了材料和成本，更利于工業(yè)生產(chǎn)。

永磁同步電機(jī)在工業(yè)方面還會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用，在其他工業(yè)行業(yè)也有相關(guān)的拓展。在此不再舉例。

3?總結(jié)

本文主要通過(guò)研究永磁電機(jī)的工作原理特性以及發(fā)展歷程，敘述永磁電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用來(lái)拓寬永磁發(fā)電機(jī)的研究和新的應(yīng)用領(lǐng)域。

總體來(lái)說(shuō)，永磁同步電機(jī)具有體積小、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、磁鐵性能好的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)降低噪音、降低稀土的成本、提高耐高溫能力、穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩都是未來(lái)需要深入研究的性能領(lǐng)域。如果這些方面的研究取得一定的技術(shù)突破，不僅是在工業(yè)生產(chǎn)方面，也許生活方面也會(huì)有永磁同步電機(jī)的更多應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]?黨政.永磁同步電機(jī)匝間短路故障診斷及其容錯(cuò)控制研究[D].西安科技大學(xué)，2020.

[2]?盧健.五相永磁同步電機(jī)新型預(yù)測(cè)容錯(cuò)控制策略研究[D].江西理工大學(xué)，2020.

[3]?文楓.永磁同步電機(jī)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].大連海事大學(xué)，2020.

[4]?謝云輝.永磁同步電機(jī)的模型預(yù)測(cè)控制研究[D].安徽大學(xué)，2020.

[5]?龔書(shū)生.新穎反凸極永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2020.

[6]?徐全，安家駒，胡丹，楊偉，張均富，韋興平，陳天祥.一種永磁同步電機(jī)的未知參數(shù)分?jǐn)?shù)階識(shí)別方法[P].四川?。篊N110932639A，2020-03-27.