浅析现代永磁电机技术的应用

王建华

摘要：在电力拖动中，电机是十分重要的一部分。早在20世纪20年代的时候，一些研究者就做了有关异步电机和同步电机的研究，并且已经达到了一定的程度。到了20世纪90年代，发达国家和发展中国家及地区都在提倡使用绿色环保的清洁能源，而提供动力的电机作为改善清洁能源领域的热点和如何使电机更加的节能、高效被更深层次的研究与探索，从而带动了永磁电机的快速发展，并为永磁电机技术的研究创造了良好的环境。

关键词：永磁电机;新技术;新材料;电机;电力拖动

中图分类号：TH596          文献标识码：A

伴随着科技不断地快速发展，永磁电机也在不断发展和创新，为了使永磁电机可以充分发挥自身的潜能价值，相关研究永磁电机的人员就需要突破其制造材料的困境，从而推动永磁电机技术更好更快的发展，保证现代永磁电机技术可以满足市场不断变化的需求，让永磁电机可以充分发挥出自身的价值，为人们未来的工业生产和生活应用贡献出其特别的价值，从而充分体现出永磁电机技术的应用价值和效果[1]。

1 永磁电机在中国和国外应用的现状

在经济不断发展的背景下，人们对环保节能的要求越来越高，使现代永磁电机在中国和国外应用变得十分广泛。比如，在船舶电力领域和航空方面以及在人民日常可以接触到的电梯和空调方面广泛应用。永磁变频电机由于具有节能、可调速、输出扭矩大等特点，现在大量应用于选矿单位、选煤厂等重工业场合。

现阶段，稀土永磁电机已经成为第二代的制冷技术，在国外已经广泛运用到空调、冰箱中，已经变成非常普遍的技术，同时在日常使用的电风扇和洗衣机中也广泛使用稀土永磁电机。稀土永磁电机具有比较高的控制精准度，因此在空调领域采用永磁直流变频技术可以节省电能和提高效率。

2 现代永磁电机的优势和存在的问题

2.1 现代永磁电机的优势

现代永磁电机去除了励磁系统，降低了永磁电机的损伤和消耗，同时提高了工作的效率;现代永磁电机取消了励磁绕组和励磁电源，使永磁电机的结构更加简单，运行起来更加安全、可靠;与此同时，现代永磁电机的尺寸比较小，永磁电机的形状可以根据应用场景的不同做出相应的改变。

2.2 现代永磁电机存在的问题

现代永磁电机在控制方面存在一些问题，因为永磁电机主要依靠永磁体建立机电能量转换，从而满足自己的需求。但是也有一些永磁电机是特殊的，如气隙磁场永磁电机，它不需要外界的能量便可保持自身的磁场，同样也造成了外部调节、控制永磁电机磁场变得十分困难。永磁发电机很难从外部调节自身输出的电压和功率，永磁直流电动机无法再用改变励磁的方式来调节自身的转速问题;永磁电机存在不可逆退磁的问题;如果设计不全面或是使用方法不正确的话，永磁电机在温度太高或者温度太低的时候，有可能发生冲击电流产生的电枢反应，或者是在猛烈的机械震动的时，有可能发生不可逆退磁的问题;或者出现失磁的问题，导致降低永磁电机的性能，甚至有可能会导致永磁电机无法使用。另外永磁电机还存在着成本的问题，其中有一种铁氧体类型的永磁电机，尤其是微型的永磁直流电动机，因为制作时结构工艺简单、质量比较轻，实际总成本要比一般的电励磁电机低，所以被广泛地应用。但是目前稀土永磁机价格相对比较贵，所以稀土永磁电机的成本要其他电励磁电机的成本高，如果应用稀土永磁电机那么在使用时就需要用它在运行过程中节省的费用、高能效、使用寿命长等来弥补其成本高的问题。

3 现代永磁电机技术

3.1 现代永磁电机的充磁技术

现阶段中，我国目前所使用的常规永磁电机中，大多数的内容结构中的半导体器件都是把充磁技术当做基础支撑，通过这样的方式才可以更好地发挥出现代永磁电机的功能和优点。随着我国科学技术的不断发展，半导体器件方面也随之不断发展，渐渐展示出半导体器件的功能，如功率越来越大和载荷变得越来越大的话，这时就给充磁技术的发展提出了更高的要求，要求充磁技术需要不断进步，不断发展，才可以适应现代永磁电机的发展[2]。

3.2 现代永磁电机的装配技术

目前，在现代永磁电机进行装配的时候，需要使用NdFeB（钕铁硼）材料，因为NdFeB（钕铁硼）这种材料具有很高稳定性，所以有关工作人在进行装配工作的时候需要重视这个特性。NdFeB（钕铁硼）这种永磁材料自身具有高矫顽力的特点，因此在进行装配工作的时候工作人员要做到详细的装配，只要在装配的时候保证详细的装配才可以顺利地结束装配工作，这也需要装配工作人员具备很高的装配水平，同时也需要不断提高NdFeB（釹铁硼）材料装配技术水平。根据现代永磁电机需要在开路状态下才可以具有永磁的特点，需要大力推广在装配现代永磁电机时使用 NdFeB（钕铁硼）材料，进一步促进科技、材料快速发展，从而保证永磁电机工作的稳定性[3]。

3.3 现代永磁电机的解析技术

在现代永磁电机的解析技术方面，需要重点关注两个方面。其一，是磁路的设计因为磁路的设计是现代永磁电机解析技术中的重点。另外一方面是对磁路设计的计算，其中计算比较常见的方式是应用FEM方法或者是通过模糊化磁路的方法进行计算。根据目前的发展情况来看，在进行现代永磁电机解析工作之前，最重要的就是做好事前准备工作。提前确定好现代永磁电机的磁路参数，才准确完成后续关于漏磁问题的精准计算，只有这样做，才能向现代永磁电机进行提供准确精良的解析工作，从而可以为后续的现代永磁电机设计工作提前做好的事前准备工作。

3.4 现代永磁电机控制技术

目前现代永磁电机的控制技术的发展方向主要是智能化和模块化，伴随着现代永磁电机技术的飞速发展，在现代科技创新的大背景下不断创新，现代永磁电机控制技术模块通常是使用的矢量控制技术。矢量控制技术一方面可以使现代永磁电机的效能快速提高，另一方面还可以扩大永磁电机的应用范围，为永磁电机向更广泛的领域发展提供了良好的技术支持。

4 永磁电机在制作的过程中遇到的问题和应用现状

目前，我国的市场正处在快速发展中，永磁电机是一种全新的产品，永磁电机未来的推广还要面对很多困难，同时也有很多问题。其中包括标准的永磁电机在我国很少，稀土永磁电机缺乏有关配件问题，这个问题严重影响到永磁电机的品质和性能等。同时，还有制作过程中的问题。

4.1 永磁电机的定子加工过程繁琐复杂

通过从横向的永磁电机制造的过程来看，永磁电机的定子加工过程比较复杂并且十分繁琐，这直接导致有关工作人员在进行加工的过程中无法保障加工的质量。虽然定子加工过程中已经改进了加工工器具的不足之处，但是改进后的效果不是十分理想;另外，特殊的加工工器具也给永磁电机定子在加工过程中添加了一些制造的成本，大大降低定子加工产生的经济效益。这个问题一方面严重影响着定子质量，另一方面也使永磁电机在安全领域产生了一些隐患。

4.2 永磁电机的工序品质不稳定

永磁体是永磁电机在制造过程中的重点之一，永磁体在制造过程中需要和转子进行精密的配合，因此，对永磁体的尺寸要求十分严格，如果永磁体的尺寸超出了规定的范围，那么很有可能会出现严重的问题，有可能会影响到转子，使永磁体和转子损坏，导致永磁电机的品质受到严重影响。

4.3 永磁电机的定子严重损坏

有关人员曾经对存在问题的半成品进行过调查，根据调查数据可以看出，大概有60%的产品不合格，不合格的原因是因为定子损坏，其中还有20%存在着无法修复的品质问题，这种情况给制造企业带来很大的材料损失。同时，还增加了永磁电机的加工成本，所以应该怎样减少定子损坏数量、提高定子品质问题，现阶段已经成为永磁电机制造过程中急需解决处理的重要问题。

5 现代永磁电机技术应用方向

5.1 增大现代永磁电机功率

根据现阶段市场行情来看，现代永磁电机可以在大功率方向快速发展的原因是，NdFeB（钕铁硼）材料和现代永磁电机相结合，与此同时，变速驱动电源容量的变大增加了可能性，通过这种方式的快速发展可以使我国现代永磁电机在电机功率方面的快速增长的可能性加大，甚至在未来的某一天可以达到上百千瓦，在转速上也有可能达到每分钟三千转。

5.2 增大转矩

通过在一些商业用船上采用推进器式的现代永磁电机发展经历作为参考，这种类型的直流发电机出现，包括后续一些使用和推广都是转矩不断变化的表现形式，转矩不断变化的原因是，永磁无刷直流电机中采用衫钻永磁这种类型的材料，正是因为这种大胆又创新的方式，使得现代永磁直流电机不光在容量上有了很大的提升，同时在转速上也同样有了很大的提升，和相同功能和相同类型的永磁电机相比，不光光容量比其他永磁电机更加大，在体积方面也比其他永磁电机更加的小并且使用方便[4]。

5.3 永磁电机实现智能化

从现阶段现代永磁电机发展状况来看，采用网络进行控制和控制中心的进行控制，是现阶段现代永磁电机达到智能化的主要方式之一，这种方法一方面可以在一定程度节约劳动力，另一方面还可以在实际工作中提升永磁电机的工作效率，从而推动了现代永磁电机向更好更快的方向发展。另外，现代永磁电机实现智能化还体现在另外几个方面，比如，协助管理工作人员尽早地发现故障和问题，这样可以为解决故障和问题节约很多时间，现代永磁电机的智能化发展既可以充分保证电机工作时的效率，还可以提高现代永磁电机的安全性能和稳定性能。

6 提高永磁电机制造品质的基本方式

根据现代永磁电机产品的质量特点来看，现代永磁电机的质量主要由组成零部件的品质和装配技术品质决定，因此提高永磁电机制造品质的主要方式有以下这两种：

6.1 提高加工设备的精度

提高加工设备的精度主要是为了降低在永磁电机制造过程中产生误差等问题，所以，可以使用现代化精度高的加工机床，现代化精度高的加工机床基本上都配备了可靠性能比较高传感器检测机构，同时现代化精度高的加工机床也配备神经网络的控制系统，从而可以对加工过程中的状态进行有效的检测，并且优化处理加工过程参数，以及可以对加工过程中存在的问题进行及时的补偿和更正[5]。

6.2 重视制造过程中的质量问题

在永磁机电制造过程中，需要重视质量问题，那么可以通过使用统计质量控制等方式提高质量，对制造过程中的大量产品离线和在线进行测量。统计质量控制指的是通过采用数理统计的方法，对现代永磁电机的零部件生产的特点进行分析，并判别零部件的生产稳定性，从而判断和区别误差的性质，与此同时，还需要控制界限的规定、抽样中的方案。建模质量控制指的是建立起现代永磁电机加工的过程中的有关模型，建模质量控制可以分成基础型和实际应用型，在建立模型的时候，可以通过方程描述方式或者随机公式方式，来决定建模过程中的不稳定和输出参数是否有出现偏离的问题，从而替代建模过程中的输出和输入。

7 永磁电机技术在日常生活中的实际应用

7.1 永磁机电技术运用到家电市场中

永磁电机技术运用到家电市场中的表现在VCD、DVD以及电脑中，目前已逐渐形成了产业化的发展，并且已经逐渐扩大到多相变速驱动中，举个例子，人们日常生活中用的变频空调，就是通过采用现代永磁电机技术后，从而提高了空调的运行效率，逐渐减小空调的电机体积，同时把空调带来噪声也减到最小。

7.2 永磁机电技术运用电梯市场中

永磁电机变速系统运用到电梯市场中大概已经有快10年的时间，举个例子，通过使用低速型的稀土永磁电机当做电梯的曳引机，通过使用稀土永磁电机可以节约电梯使用20%左右的电能。现代永磁电机通常运用在一些负载变化较大、对速度调节要求比较高的变速驱动系统领域中。

7.3 永磁机电技术运用到工矿企业中

随着永磁电机的发展，目前大扭矩永磁电机得到了很好的发展，特别是永磁变频电机的成功投放市场使重型工矿企业有了新的选择。由于永磁电机输出扭矩够大所以减少了机械变速器使用及转速可控可以在低转速下运行故而取消液力耦合器的应用，从而节约了企业购买相关设备成本，并且减少了对以上两种设备的维护人员降低了安全风险，所以永磁变频电机在很多工矿企业中很受欢迎。由于其具有变频调速功能，这样给用户提高生产效率，节约电能提供了有力保障，所以现代永磁变频电机是将来工矿企业进行设备升级的必要选择。

8 结论

综上所述，现代永磁电机技术随着科技的进步和时间的推移发展出更多的技术类型，其中包含提到的装配、解析、充磁等技术。随着现代科学技术水平的不断提高现代永磁技术将会向着科技化、智能化等方向发展同时促进新型材料在永磁电机上的应用。现代永磁电机技术的革新发展一方面可以使现代永磁电机能够更好用于工矿企业中，另一方面也可以促进现代永磁电机向更好的方向发展为人们的生活提供更加高效环保的动力源，从而推动社会科学技术进步和环境保护发展的双赢[6，7]。

参考文献

[1] 黄苏融，钱慧杰，张琪，等.现代永磁电机技术研究与应用开发[J].电机与控制应用，2018（1）：4-9.

[2] 李训杰，耿连发.现代永磁电动机交流伺服系统的发展和应用[J].电机技术，2019（5）：24-26.

[3] 张丽丽.现代永磁电机技术的应用及开发问题研究[J].机电信息，2014（9）：102-103.

[4] 白刚.现代永磁電机技术的应用分析[J].山东工业技术，2018（14）：27-27.

[5] 闫萍，吴梦艳.现代永磁电机技术的研究[J].防爆电机，2018（2）：55-56.

[6] 梁昌勇.我国用永磁发电机的发展前景及现状[J].微电机，2000（2）：18-19.

[7] 张继鹏，刘慧博.现代永磁电机在风力发电系统中的应用[J].现代制造技术与装备，2016（4）：135-136.