永磁电机的“高大上”体现在哪些方面？

2018/5/7 14:36:38 来源： 作者

　　一次设备博览会上，小Q看上了一套设备。厂家详尽介绍设备的同时，特意强调了配套的永磁同步电机。小Q听完多少有些渲染成份的推介，沉默半晌。毕竟设备因配套强劲的动力核心而价格“上乘”，迫使精打细算的小Q不得不权衡利与弊、取与舍，有点“压力山大”啊。今天Ms.参就借小Q购买设备一事，与大家简单聊聊永磁同步电机。

　　一、配套永磁电机之必备及效果分析

　　设备配套永磁电机绝不只是动力核心换装那么简单，必须相应更新普通电源为可控电源，与永磁电机本体一起构成永磁电机系统。与常规电机系统相比，永磁电机系统通过电力电子变换器进行变频变压，电机输出轴速度和功率可宽范围平滑调节，设备性能发生脱胎换骨般革命性提升，即随负荷变化情况，自适应调整设备经济运行，节能效果非常显著。

　　二、永磁电机与普通电机

　　1、普通电机

　　普通电机分异步电机和同步电机两大类。70%～80%的设备使用异步电机，少数大扭矩、低速设备采用同步电动机。

　　异步与同步的由来

　　交流电机转速与电枢旋转磁场密切相关。同步电机的转子速度与电枢旋转磁严格同步，转速固定不变。而异步电机转速总是低于旋转磁场转速，转子绕组闭合回路在旋转磁场的作用下感应电流，在磁场中转子载流绕组受到磁场电磁力的持续作用，带动转子旋转，故而有异步和感应电机之说。

　　同步电机与异步电机的区别

　　同步机稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系，n=ns=60f/p，其中f为电网频率，p为电机的极对数，ns称为旋转磁场速度或同步转速。异步电机存在转差率问题，转速接近于同步转速，比同步转速略低。

　　从电机结构上看，异步电机的鼠笼转子或绕线转子与定子一样，同为三相对称绕组。而同步电机转子为凸极集中绕组励磁或隐极分布绕组励磁，励磁电源为直流。

　　2、永磁电机

　　永磁电机分永磁直流电机和永磁交流电机两类。

　　永磁直流电机包括永磁换向器电机和永磁无刷直流电机或永磁电子换向器电机。永磁交流电机则为通常所说的永磁同步电机，结构上与永磁无刷直流电机相同，驱动原理和控制方式迥异。

　　三、永磁同步电机与同步电机

　　永磁同步电机和同步电机工作原理相同，区别在于：永磁同步电机由永磁体激磁，无励磁绕组，不存在励磁损耗；同步电机为电励磁，励磁绕组损耗和发热情况往往是通风散热系统的薄弱环节。

　　永磁同步电机与同步电机和异步电机相比，不存在电励磁和相应的损耗，永磁转子不发热，电负荷可以选得很高，因而体积小、功率密度高。随着新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机性能得以进一步提升，与普通电机相比，有许多独特优势。如：

　　高效节能。因励磁磁场由永磁体提供，永磁转子不需要励磁，效率可高达90%以上。与异步电机相比，高效率运行转速范围宽，节能显著。尤其在低转速运行时，优势更加明显。

　　温升低。无电励磁意味着无损耗发热，因此，永磁电机一般温升很低。

　　起动性能好。自启动永磁同步电机一般也采用异步起动方式。正常工作时永磁同步电机转子绕组不起作用，可将永磁电机转子绕组设计为完全满足高起动转矩的要求，如起动转矩倍数由1.8倍提升到2.5倍或更大。

　　对电网运行的影响。异步电机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网输变电系统有大量无功电流，进而使电网的品质因数下降，加重输变电设备及发电设备的负荷。同时，无功电流在电网即输变电系统中均要消耗部分电能，造成电力电网运行效率低下，再与异步电机效率低、从电网多吸收电能的情况叠加，电能量损失加剧，电网负荷愈发加重了。

　　在永磁电机转子无电励磁、功率因数高的独特优势，有助于提高电网的品质因数或使电网中不再需安装补偿器。

　　永磁电机拥有宽范围高效运行的特点，在新能源汽车领域得到广泛应用。

　　体积小，重量轻。高性能的超强永磁材料的应用，使得永磁电机体积和重量大幅减小，功率密度至少为普通三相异步电机的1.5倍以上。