低速永磁同步电动机应用现状及其发展趋势分析

兰栋

摘 要：低速永磁同步电动机具有工作性能稳定、体积小、低速扭矩大的特点，随着技术的成熟与生产制造水平的不断提升，当前其在各行各业中的应用也变得越来越普遍。立足于低速永磁同步电动机的研究现状，首先介绍了低速永磁同步电动机的特点，其次对该类型电动机的应用现状进行了分析，最后结合上述内容对于低速永磁同步电动机的发展趋势进行了分析与判断，也希望能够为该类型电动机的应用与发展创设条件。

关键词：低速永磁同步电动机；应用现状；发展趋势

中图分类号：TM341 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）14-0151-02

Abstract： Low-speed permanent magnet synchronous motor （LPMSM） has the characteristics of stable performance， small size and large low-speed torque. With the maturity of technology and the continuous improvement of manufacturing level， its application in various industries is becoming more and more common. Based on the current research situation of low speed permanent magnet synchronous motor， the characteristics of low speed permanent magnet synchronous motor are introduced， and the application status of this type of permanent magnet synchronous motor is analyzed. Finally， the development trend of low-speed permanent magnet synchronous motor is analyzed and judged， and it is hoped to create conditions for the application and development of this type of permanent magnet synchronous motor.

Keywords： low-speed permanent magnet synchronous motor； application status； development trend

隨着我国现代化建设水平的不断提升，当前国家对于能源的需求也在持续增大。限于目前国家能源结构压力以及环境保护方面的压力，利用清洁能源开展现代化建设成为了迫在眉睫的需求。其中，电能的来源相对广泛且廉价，使用电动机为人们的生产生活提供能源也就成为了新的发展热点。为了更好的介绍低速永磁同步电动机的应用趋势，本文首先就低速永磁同步电动机的特点简要分析如下。

1 低速永磁同步电动机特点分析

永磁同步电动机的工作原理与传统电动机类似，其均是通过定子产生磁场的方式来带动转子工作，唯一不同之处在于激励方式不同。目前，随着科学技术的不断发展，当前低速永磁同步电动机低速大扭矩、功率高、体积小以及可靠性强的优势逐渐显现出来，现就详细内容分析如下。

1.1 低速大扭矩

低速永磁电动机在激励方式上要优于传统电动机，优于其磁路设计更为多样性，所以在结构设计方面也较为简单。一般来说，传统的感应电动机存在启动最小转矩，而转矩的倍数也普遍小于1，相比之下低速永磁同步电动机属于变频启动，其本身就不存在最低转矩倍数的限制，这样一来就可以在较为有限的负载内获得更多的转矩，以此实现顺利启动。在一些特殊工况条件下，为了获得更高的工作扭矩，传统的电动机不得不通过提升功率的方式来启动，这样一来就需要浪费更多的电能，而低速永磁同步电动机却不需要这样来启动，两者的启动扭矩在同等条件下的差距甚至高达15倍之多。

1.2 效率、功率高

传统感应电动机在运转过程中必然会出现定子电阻与电流的损耗，这会在很大程度上导致其电转化效率下降。一般来说，在同等工况条件下，永磁电动机的整体工作效率比传统感应电动机高出至少5%，而从负载范围和功率因数等方面进行比较的话，低速永磁同步电动机的优势则更加明显，这个优势在负载率较低的情况下表现的更加普遍，这样一来就表明低速永磁同步电动机的适应性更强，综合节能优势更大，这对于普通应用于各大行业提供了技术基础与前提。

1.3 体积小、可靠性强

由于启动扭矩具有一定的优势再加上电动机的内部结构相对简单，低速永磁同步电动机与传统感应电动机相比具有更小的体积，甚至在同等功率下其体积和重量只有传统电动机的一半作用。另外，由于内部结构简单，拆装方面，低速永磁同步电动机的整体后期维护成本也相对较小，这些内容都在客观上提升了其应用范围与覆盖面，也在一定程度上解决了传统电动机应用的限制与束缚。除此之外，由于低速永磁同步电动机的机械减速传动装置被取消，所以其降低了设备的磨损与零部件松动所带来的问题，更是大大提升了传动系统的整体稳定性，这也在客观上提升了系统的可靠性，为降低维修成本，提升全寿命周期的应用效果创设了条件。

1.4 噪声相对较低

低速永磁同步电动机通过优化结构实现了减速机、机械减速装置的去除，同时也就相应降低了由于皮带传动所带来的震动，因此也在一定程度上降低了噪声的影响，算是变相提升了该类型电动机的应用范围，可以被应用于一些对于静音要求较高的设备与产品当中。

2 低速永磁同步电动机的应用现状

2.1 发展历程

永磁电动机最早出现于1831年，但是受限制于永磁材料的性能要求，其在近百年的时间内没有得到发展。随着20世纪30年代后铁氧体材料以及铝镍钴材料的出现与发展，永磁体才重新得到重视，永磁电动机也得以发展。在早期，科学家虽然认识到了永磁体在电动机设计中应用的价值，但是依然会由于造价等方面的问题受到推广压力和限制，但是随着时代的不断发展，永磁体的制造成本有所下滑，再加上国家对于低速永磁同步发电机技术研究日益成熟，这才使得今天的低速永磁同步发电机得以与世人见面，并应用于各个行业与领域当中。

2.2 应用领域

在上文中我们对于低速永磁同步电动机的优势与特点进行了分析和介绍，其不但可靠性强、效率高，同时还具有扭矩高以及噪声小的特点，但是唯一的问题就是成本较高。目前，低速永磁同步电动机主要被应用于电动车辆、石油开采、电梯与冶金等行业当中，其中德国与法国将永磁同步电机应用于低地板车与高速列车当中，而日本在电梯等领域中的应用较为成熟。除此之外，由于低速永磁同步电动机省去了机械减速设备，所以其对于机械维护与保养的要求较低，这也使得其在各种直驱运行的行业中得以推广并使用，比如说在电梯中，其效率与可靠性就远远高于常规电动机。

3 低速永磁同步电动机的发展趋势

低速永磁同步电动机具有广阔的市场前景，其在各行各业中的应用也极其广泛。结合其目前发展现状以及应用特点，笔者认为未来低速永磁同步电动机的发展趋势将主要集中在以下几个主要方面。

3.1 专用化

目前，隨着低速永磁直驱系统的发展，低速永磁同步电动机可以实现脱离减速机与多级皮带的限制，既有效降低了噪音，也解决了皮带摩擦所带来的各种问题。为了更好的分析低速永磁同步电动机的发展，就必须重视其专业化的应用方面。首先，当前大多数的工业设备都需要使用减速机以及其他机械减速设备来减速，从而帮助其实现驱动负载的效果，这样一来不但对于行业技术人员的专业技术水平要求较高，同时还存在多级减速所带来的能源消耗、噪声问题等等。这样一来，低速永磁同步发电机的优势就显现了出来，其较小的体积以及良好的应用灵活性，能适应各种不同情况的工况条件，同时运行价格相对合理、持续高效。但是，目前我国的低速永磁同步电动机的发展还处于普遍性、大众性较强的特点，针对于某一个或者几个行业的电动机数量较少，整体设计水平与质量也不足，所以其应用受到了一定的局限性。相信随着时代的不断发展，专用化将成为低速永磁同步电动机的重要发展方向，通过专用化发展也可以帮助各大企业持续优化产业配置，研发出更多更符合低速永磁同步电动机的设备与工艺。

3.2 高性能化

随着我国工业水平的不断崛起，当前各大企业对于电动机也提出了更为苛刻的要求。一般来说，我们在印象中将电动机作为简单提供动力输出的单元，但是当前其被提出了许多性能方面的要求。例如在航天航空器的设计与开发当中，发电机就必须具有较强的可靠性与稳定性，而在化纤行业以及智能加工行业当中，发电机不但要具有较为平稳的线性输出能力，还需要具有较高的调速精准性，以此来满足越来越高的精密制造需求与要求。高性能化不但表现在电动机全寿命周期的设计与优化，同时还存在于后期的维护、维修、养护等各个环节当中。低速永磁同步电动机作为区别于传统电动机的设备，其在上述内容中都具有一定的优势，所以其高性能化的道路也会比传统电动机走的更远。

3.3 轻量化

从我国工业产品的发展阶段上来看，目前各大企业都在倡导环境友好、材料节约的相关内容，而轻量化更是各大行业竞相发展的方向之一。从结构上来看，低速永磁同步电动机的体积小、质量轻，结构相对简单，所以在一些特殊行业中的应用具有不可替代的优势与价值。比如在数控机床设计、地下煤矿的深层挖掘、医疗器械以及便携式机电产品当中都具有广泛的应用空间。就目前来看，尽管低速永磁同步电动机在体积方面具有优势，但是依然没有达到“轻量化”的标准，所以这也是该类型电动机未来发展的主要方向。

3.4 机电一体化

高性能永磁电动机在性能方面具有一定的优势，通过与电子技术、微电子控制技术相结合，就可以产生良好的融合性，进而生产出新型机电一体化产品，这样的产品既符合未来工业发展的方向与需求，同时也符合我国建设高精尖制造型企业的客观要求，所以笔者认为机电一体化依然是未来低速永磁同步电动机重要的发展趋势与方向。

4 结束语

综上所述，低速永磁同步电动机具有效率高、可靠性强以及噪声相对较低的特点，随着我国对于电能综合利用需求的不断增加，其应用的广泛性也得到了进一步拓展。立足于低速永磁同步电动机的发展现状，笔者认为其未来也将向着产品专用化、高性能化以及轻量化的方向发展，同时与其他行业结合进而出现机电一体化的发展趋势，最终实现低速永磁同步电动机的广泛应用与发展。

参考文献：

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