一次設(shè)備博覽會(huì)上，小Q看上了一套設(shè)備。廠家詳盡介紹設(shè)備的同時(shí)，特意強(qiáng)調(diào)了配套的永磁同步電機(jī)。小Q聽完多少有些渲染成份的推介，沉默半晌。畢竟設(shè)備因配套強(qiáng)勁的動(dòng)力核心而價(jià)格“上乘”，迫使精打細(xì)算的小Q不得不權(quán)衡利與弊、取與舍，有點(diǎn)“壓力山大”啊。今天Ms.參就借小Q購(gòu)買設(shè)備一事，與大家簡(jiǎn)單聊聊永磁同步電機(jī)。

一、配套永磁電機(jī)之必備及效果分析

設(shè)備配套永磁電機(jī)絕不只是動(dòng)力核心換裝那么簡(jiǎn)單，必須相應(yīng)更新普通電源為可控電源，與永磁電機(jī)本體一起構(gòu)成永磁電機(jī)系統(tǒng)。與常規(guī)電機(jī)系統(tǒng)相比，永磁電機(jī)系統(tǒng)通過電力電子變換器進(jìn)行變頻變壓，電機(jī)輸出軸速度和功率可寬范圍平滑調(diào)節(jié)，設(shè)備性能發(fā)生脫胎換骨般革命性提升，即隨負(fù)荷變化情況，自適應(yīng)調(diào)整設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，節(jié)能效果非常顯著。

二、永磁電機(jī)與普通電機(jī)

1、普通電機(jī)

普通電機(jī)分異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類。70%～80%的設(shè)備使用異步電機(jī)，少數(shù)大扭矩、低速設(shè)備采用同步電動(dòng)機(jī)。

異步與同步的由來

交流電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)密切相關(guān)。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度與電樞旋轉(zhuǎn)磁嚴(yán)格同步，轉(zhuǎn)速固定不變。而異步電機(jī)轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組閉合回路在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下感應(yīng)電流，在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)子載流繞組受到磁場(chǎng)電磁力的持續(xù)作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，故而有異步和感應(yīng)電機(jī)之說。

同步電機(jī)與異步電機(jī)的區(qū)別

同步機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系，n=ns=60f/p，其中f為電網(wǎng)頻率，p為電機(jī)的極對(duì)數(shù)，ns稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度或同步轉(zhuǎn)速。異步電機(jī)存在轉(zhuǎn)差率問題，轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，比同步轉(zhuǎn)速略低。

從電機(jī)結(jié)構(gòu)上看，異步電機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子或繞線轉(zhuǎn)子與定子一樣，同為三相對(duì)稱繞組。而同步電機(jī)轉(zhuǎn)子為凸極集中繞組勵(lì)磁或隱極分布繞組勵(lì)磁，勵(lì)磁電源為直流。

2、永磁電機(jī)

永磁電機(jī)分永磁直流電機(jī)和永磁交流電機(jī)兩類。

永磁直流電機(jī)包括永磁換向器電機(jī)和永磁無刷直流電機(jī)或永磁電子換向器電機(jī)。永磁交流電機(jī)則為通常所說的永磁同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)上與永磁無刷直流電機(jī)相同，驅(qū)動(dòng)原理和控制方式迥異。

三、永磁同步電機(jī)與同步電機(jī)

永磁同步電機(jī)和同步電機(jī)工作原理相同，區(qū)別在于：永磁同步電機(jī)由永磁體激磁，無勵(lì)磁繞組，不存在勵(lì)磁損耗;同步電機(jī)為電勵(lì)磁，勵(lì)磁繞組損耗和發(fā)熱情況往往是通風(fēng)散熱系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

永磁同步電機(jī)與同步電機(jī)和異步電機(jī)相比，不存在電勵(lì)磁和相應(yīng)的損耗，永磁轉(zhuǎn)子不發(fā)熱，電負(fù)荷可以選得很高，因而體積小、功率密度高。隨著新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)性能得以進(jìn)一步提升，與普通電機(jī)相比，有許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。如：

高效節(jié)能。因勵(lì)磁磁場(chǎng)由永磁體提供，永磁轉(zhuǎn)子不需要?jiǎng)?lì)磁，效率可高達(dá)90%以上。與異步電機(jī)相比，高效率運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍寬，節(jié)能顯著。尤其在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，優(yōu)勢(shì)更加明顯。

溫升低。無電勵(lì)磁意味著無損耗發(fā)熱，因此，永磁電機(jī)一般溫升很低。

起動(dòng)性能好。自啟動(dòng)永磁同步電機(jī)一般也采用異步起動(dòng)方式。正常工作時(shí)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組不起作用，可將永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計(jì)為完全滿足高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，如起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由1.8倍提升到2.5倍或更大。

對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。異步電機(jī)要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流，造成電網(wǎng)輸變電系統(tǒng)有大量無功電流，進(jìn)而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，加重輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷。同時(shí)，無功電流在電網(wǎng)即輸變電系統(tǒng)中均要消耗部分電能，造成電力電網(wǎng)運(yùn)行效率低下，再與異步電機(jī)效率低、從電網(wǎng)多吸收電能的情況疊加，電能量損失加劇，電網(wǎng)負(fù)荷愈發(fā)加重了。

在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子無電勵(lì)磁、功率因數(shù)高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有助于提高電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)或使電網(wǎng)中不再需安裝補(bǔ)償器。

永磁電機(jī)擁有寬范圍高效運(yùn)行的特點(diǎn)，在新能源汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

體積小，重量輕。高性能的超強(qiáng)永磁材料的應(yīng)用，使得永磁電機(jī)體積和重量大幅減小，功率密度至少為普通三相異步電機(jī)的1.5倍以上。