谈谈永磁电机在新时代的掘起

伯特利数控陈生

本文的崛起是指 目前的永磁机器( p M)的用途和尺寸不断扩大,如电机 、发电机和其他设备等。时代已 经改变了永磁机器主要是小型交流(和直流)电机这一观念。

永磁无刷同步电机 的用途 已远远超越了在机床 、数控机床上的应用和相关的传统用途。例如 ,除 了外观尺寸的变化,Fa n u c公司永磁电机 的额定功率 已增至2 2 0 千瓦。永磁电机 的新 用途包括在工业流程 中的多方面应用 ,如 :混 合动力电动汽 车、磁 性(变速 )驱动器和巨 型风机专用的发电机。与感应电机相 比,其应用目标是通过减少转子损耗实现高效率。

B a l d o r E l e e tri e 公司 的R PM A C 系列永磁无刷 同步 电机是一种重要 的多用途产品。该设计结合了一个复合钢板外壳的定子和一个有 凸极、内置永磁体( I P M )的转子 ,用于提高功率密度和效率。变速电机 和专用电机营销经理R i c hS c h a e f e r 解释说 ,日尸M A C 系列产品在标准风冷情况下的额定功率目前已达到7 0 0 马力( 5 22 千瓦)。S c ha e f e r 指出,额定功率更高的电机仍用于水冷式设备,如用于钻探行业 的减速电机 ,其额定功率 为1 0 2 0 马力,可在非常紧凑的空间内产生3 5,0 0 0 l b 一f t ( 4 7,4 6O N 一m )的扭矩。

通用电气公司( G E G R ) 全球研究所开发的电力驱动 的气压机标志着 电机的功率将进一步提高。G E G 日于2 。。9 年3 月在美国能源部和其他部门分期举行的专题讨论会上介绍了一款功率为6M W 的高速驱动电机的原型。G E G R认为,效率和其它优点使永磁电机 的拓扑结构在转速达到1 5,。 。0 r P m 的情况下成为首选产品。

材料问题

永磁机器是主要通过稀土永磁材料( 通常为钦一铁一硼 ,即N d 一Fe 一B ) 产生高扭矩的。更加广泛的用途意味着无论是将少量永磁材料用于大批量产品,还是将大量永磁材料用于几台大型电机,磁铁的需求都会更大。在后一种情况下,每个单元中会产生数百磅磁铁,即使采用内置永磁体的转子设计(该设计可减少磁铁重量,从而满足转矩输出恒定的要求)也是如此。内置永磁体的设计可产生有附加磁阻转矩的部件。

用于 多兆瓦级 风力发电机 组 的永磁发 电机也需要大量磁铁。大型发 电机 制造商S w i t C hC o n tro ls & C o n v e rte rs 公司的副总裁A n d e rsT r o e d s o n 说 :“在高速发电机 中,磁铁重量为1 5 0 一2 0 0公斤( 3 3 0 一4 4 0磅)。 ”然而 ,由于产生扭矩需要直径大、极数多的电机 ,因此用于慢速直驱发电机的磁铁重量迅速增加。T r o e d s o n称 , “轴速越低 ,输 出相同功率所需的扭矩越大。大型直驱发电机中的磁铁的重量超过了2 公吨。 ”即4,4 0 0磅 !

永磁电机 用途 的增多已 经引来更多人对稀土永磁供求危机即将到来的担忧。专家们则认为情况没那么严重。T r o e d s o n称 , “我们原材料或产能正在减少。 ”他认为,需求量增加将推动制造业市场的竞争 ,这样磁铁价格不太可能上升。

B a l d o r公司的S e ha e fe r补充认 为, “我们有丰富的稀土永磁原料,但我们需要确保生产质量,并谨慎选择供应商。 ”

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