隨著20世紀70年代稀土永磁材料的發(fā)展，稀土永磁電機得到廣泛認可和推崇。它勵磁性能優(yōu)異、穩(wěn)定、損耗低、質(zhì)量輕、功率密度大，遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)電機。近年來，稀土電磁材料性能及工藝再上新臺階，電力電子與電力傳動技術(shù)、自動控制技術(shù)高速發(fā)展，永磁同步電機性能得以更加改善。

永磁同步電機的技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

1 永磁同步電機的發(fā)展基礎(chǔ)

① 高性能稀土永磁材料的應(yīng)用

現(xiàn)今使用很廣的稀土永磁材料以釹鐵硼為代表。永磁材料的發(fā)展帶動了永磁電機的發(fā)展。與傳統(tǒng)電勵磁三相感應(yīng)電機相比，永磁體替代了電激磁磁極，簡化了結(jié)構(gòu)，消除了轉(zhuǎn)子的滑環(huán)、電刷，實現(xiàn)了無刷結(jié)構(gòu)，縮小了轉(zhuǎn)子體積，提高了電機功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和工作效率。

② 新型控制理論的應(yīng)用

矢量控制算法從原理上解決了交流電機的驅(qū)動策略問題，使得交流電機具有良好的控制性能。直接轉(zhuǎn)矩控制的出現(xiàn)使控制結(jié)構(gòu)更加簡單，以及具有對參數(shù)變化電路棒性能強和轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)速度快的特點。間接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)解決了直接轉(zhuǎn)矩在低速時轉(zhuǎn)矩脈動大的問題，提高了電動機的轉(zhuǎn)速和控制精度。

③ 高性能電力電子器件和處理器的應(yīng)用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)間重要的接口，是弱電與被控強電之間的橋梁。電力電子技術(shù)的發(fā)展使驅(qū)動控制策略得以實現(xiàn)。比如20世紀70年代出現(xiàn)的通用變頻器系列產(chǎn)品，它們能將工頻電源轉(zhuǎn)換成頻率連續(xù)可調(diào)的變頻電源，就解決了同步電動機的啟動問題。

2 國內(nèi)外永磁同步電機的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，在永磁同步電機本體上出現(xiàn)了很多高端電機，比如六相永磁同步電動機。用它為艦船提供動力，其體積比傳統(tǒng)的直流電機小近60%，損耗降低近20%；用于艦船推進的永磁同步電動機大安裝容量達38MW；我國已經(jīng)研制出的3MW高速度永磁風(fēng)力發(fā)電機。

現(xiàn)在的永磁同步電機正向著擁有更大的調(diào)速范圍和更高的精度控制發(fā)展，具有高性能的永磁材料得到青睞。

現(xiàn)階段的永磁同步電動機技術(shù)

1 永磁同步電機設(shè)計技術(shù)

內(nèi)置式永磁電機具有效率高、功率因數(shù)大、單位功率密度大、弱磁擴速能力強和動態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點，成為驅(qū)動電機的理想選擇。永磁體提供永磁電機的全部勵磁磁場，齒槽轉(zhuǎn)矩會加大電機運行時的震動和噪聲。過大的齒槽轉(zhuǎn)矩會使電機速度控制系統(tǒng)的低速性能及位置控制系統(tǒng)的高精度定位受到影響，所以在電機設(shè)計時，應(yīng)盡量通過電機優(yōu)化來減小齒槽轉(zhuǎn)矩。

經(jīng)研究，減小齒槽轉(zhuǎn)矩的一般方法有改變極弧系數(shù)，減小定子的槽口寬度，斜槽、極槽配合，改變磁極位置、尺寸和形狀等。但應(yīng)該注意，在減小齒槽轉(zhuǎn)矩時，可能會對電機的其他性能造成影響，比如電磁轉(zhuǎn)矩可能會隨之變小。所以在設(shè)計時，要盡量平衡好各種因素，使電機性能達到很好的狀態(tài)。

2 永磁同步電機仿真技術(shù)

永磁電機中永磁體的存在給設(shè)計人員計算參數(shù)帶來了難度，比如空載漏磁系數(shù)的設(shè)計、極弧系數(shù)的設(shè)計。一般利用有限元分析軟件計算優(yōu)化永磁電機各項參數(shù)。有限元軟件能使電機參數(shù)計算很，且利用它分析電機參數(shù)對性能的影響是非?？尚诺?。

3 永磁同步電機控制技術(shù)

提高電機驅(qū)動系統(tǒng)性能對工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展同樣具有重要意義，它使系統(tǒng)處于的性能驅(qū)動，其基本特點體現(xiàn)在速度較小方面，尤其是在快速啟動、靜止加速等情況下，能夠輸出較大轉(zhuǎn)矩；而在高速行駛時，可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的恒功率調(diào)速控制。

永磁同步電動機發(fā)展趨勢

今后永磁同步電機將會朝著2個主要方向發(fā)展：

①辦公自動化設(shè)備、簡易數(shù)控機床、計算機外圍設(shè)備、家用電器及對性能要求不高的工業(yè)運動控制等領(lǐng)域的簡易、低成本伺服系統(tǒng)；

②高精度數(shù)控機床、機器人、特種加工設(shè)備精細進給驅(qū)動，以及航空、航天用的高性能全數(shù)字化、智能化、柔性化的伺服系統(tǒng)。