淺析現代永磁電機技術的應用

王建華

摘要：在電力拖動中，電機是十分重要的一部分。早在20世紀20年代的時候，一些研究者就做了有關異步電機和同步電機的研究，并且已經達到了一定的程度。到了20世紀90年代，發達國家和發展中國家及地區都在提倡使用綠色環保的清潔能源，而提供動力的電機作為改善清潔能源領域的熱點和如何使電機更加的節能、高效被更深層次的研究與探索，從而帶動了永磁電機的快速發展，并為永磁電機技術的研究創造了良好的環境。

關鍵詞：永磁電機;新技術;新材料;電機;電力拖動

中圖分類號：TH596 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

伴隨著科技不斷地快速發展，永磁電機也在不斷發展和創新，為了使永磁電機可以充分發揮自身的潛能價值，相關研究永磁電機的人員就需要突破其制造材料的困境，從而推動永磁電機技術更好更快的發展，保證現代永磁電機技術可以滿足市場不斷變化的需求，讓永磁電機可以充分發揮出自身的價值，為人們未來的工業生產和生活應用貢獻出其特別的價值，從而充分體現出永磁電機技術的應用價值和效果[1]。

1 永磁電機在中國和國外應用的現狀

在經濟不斷發展的背景下，人們對環保節能的要求越來越高，使現代永磁電機在中國和國外應用變得十分廣泛。比如，在船舶電力領域和航空方面以及在人民日常可以接觸到的電梯和空調方面廣泛應用。永磁變頻電機由于具有節能、可調速、輸出扭矩大等特點，現在大量應用于選礦單位、選煤廠等重工業場合。

現階段，稀土永磁電機已經成為第二代的制冷技術，在國外已經廣泛運用到空調、冰箱中，已經變成非常普遍的技術，同時在日常使用的電風扇和洗衣機中也廣泛使用稀土永磁電機。稀土永磁電機具有比較高的控制精準度，因此在空調領域采用永磁直流變頻技術可以節省電能和提高效率。

2 現代永磁電機的優勢和存在的問題

2.1 現代永磁電機的優勢

現代永磁電機去除了勵磁系統，降低了永磁電機的損傷和消耗，同時提高了工作的效率;現代永磁電機取消了勵磁繞組和勵磁電源，使永磁電機的結構更加簡單，運行起來更加安全、可靠;與此同時，現代永磁電機的尺寸比較小，永磁電機的形狀可以根據應用場景的不同做出相應的改變。

2.2 現代永磁電機存在的問題

現代永磁電機在控制方面存在一些問題，因為永磁電機主要依靠永磁體建立機電能量轉換，從而滿足自己的需求。但是也有一些永磁電機是特殊的，如氣隙磁場永磁電機，它不需要外界的能量便可保持自身的磁場，同樣也造成了外部調節、控制永磁電機磁場變得十分困難。永磁發電機很難從外部調節自身輸出的電壓和功率，永磁直流電動機無法再用改變勵磁的方式來調節自身的轉速問題;永磁電機存在不可逆退磁的問題;如果設計不全面或是使用方法不正確的話，永磁電機在溫度太高或者溫度太低的時候，有可能發生沖擊電流產生的電樞反應，或者是在猛烈的機械震動的時，有可能發生不可逆退磁的問題;或者出現失磁的問題，導致降低永磁電機的性能，甚至有可能會導致永磁電機無法使用。另外永磁電機還存在著成本的問題，其中有一種鐵氧體類型的永磁電機，尤其是微型的永磁直流電動機，因為制作時結構工藝簡單、質量比較輕，實際總成本要比一般的電勵磁電機低，所以被廣泛地應用。但是目前稀土永磁機價格相對比較貴，所以稀土永磁電機的成本要其他電勵磁電機的成本高，如果應用稀土永磁電機那么在使用時就需要用它在運行過程中節省的費用、高能效、使用壽命長等來彌補其成本高的問題。

3 現代永磁電機技術

3.1 現代永磁電機的充磁技術

現階段中，我國目前所使用的常規永磁電機中，大多數的內容結構中的半導體器件都是把充磁技術當做基礎支撐，通過這樣的方式才可以更好地發揮出現代永磁電機的功能和優點。隨著我國科學技術的不斷發展，半導體器件方面也隨之不斷發展，漸漸展示出半導體器件的功能，如功率越來越大和載荷變得越來越大的話，這時就給充磁技術的發展提出了更高的要求，要求充磁技術需要不斷進步，不斷發展，才可以適應現代永磁電機的發展[2]。

3.2 現代永磁電機的裝配技術

目前，在現代永磁電機進行裝配的時候，需要使用NdFeB（釹鐵硼）材料，因為NdFeB（釹鐵硼）這種材料具有很高穩定性，所以有關工作人在進行裝配工作的時候需要重視這個特性。NdFeB（釹鐵硼）這種永磁材料自身具有高矯頑力的特點，因此在進行裝配工作的時候工作人員要做到詳細的裝配，只要在裝配的時候保證詳細的裝配才可以順利地結束裝配工作，這也需要裝配工作人員具備很高的裝配水平，同時也需要不斷提高NdFeB（釹鐵硼）材料裝配技術水平。根據現代永磁電機需要在開路狀態下才可以具有永磁的特點，需要大力推廣在裝配現代永磁電機時使用 NdFeB（釹鐵硼）材料，進一步促進科技、材料快速發展，從而保證永磁電機工作的穩定性[3]。

3.3 現代永磁電機的解析技術

在現代永磁電機的解析技術方面，需要重點關注兩個方面。其一，是磁路的設計因為磁路的設計是現代永磁電機解析技術中的重點。另外一方面是對磁路設計的計算，其中計算比較常見的方式是應用FEM方法或者是通過模糊化磁路的方法進行計算。根據目前的發展情況來看，在進行現代永磁電機解析工作之前，最重要的就是做好事前準備工作。提前確定好現代永磁電機的磁路參數，才準確完成后續關于漏磁問題的精準計算，只有這樣做，才能向現代永磁電機進行提供準確精良的解析工作，從而可以為后續的現代永磁電機設計工作提前做好的事前準備工作。

3.4 現代永磁電機控制技術

目前現代永磁電機的控制技術的發展方向主要是智能化和模塊化，伴隨著現代永磁電機技術的飛速發展，在現代科技創新的大背景下不斷創新，現代永磁電機控制技術模塊通常是使用的矢量控制技術。矢量控制技術一方面可以使現代永磁電機的效能快速提高，另一方面還可以擴大永磁電機的應用范圍，為永磁電機向更廣泛的領域發展提供了良好的技術支持。

4 永磁電機在制作的過程中遇到的問題和應用現狀

目前，我國的市場正處在快速發展中，永磁電機是一種全新的產品，永磁電機未來的推廣還要面對很多困難，同時也有很多問題。其中包括標準的永磁電機在我國很少，稀土永磁電機缺乏有關配件問題，這個問題嚴重影響到永磁電機的品質和性能等。同時，還有制作過程中的問題。

4.1 永磁電機的定子加工過程繁瑣復雜

通過從橫向的永磁電機制造的過程來看，永磁電機的定子加工過程比較復雜并且十分繁瑣，這直接導致有關工作人員在進行加工的過程中無法保障加工的質量。雖然定子加工過程中已經改進了加工工器具的不足之處，但是改進后的效果不是十分理想;另外，特殊的加工工器具也給永磁電機定子在加工過程中添加了一些制造的成本，大大降低定子加工產生的經濟效益。這個問題一方面嚴重影響著定子質量，另一方面也使永磁電機在安全領域產生了一些隱患。

4.2 永磁電機的工序品質不穩定

永磁體是永磁電機在制造過程中的重點之一，永磁體在制造過程中需要和轉子進行精密的配合，因此，對永磁體的尺寸要求十分嚴格，如果永磁體的尺寸超出了規定的范圍，那么很有可能會出現嚴重的問題，有可能會影響到轉子，使永磁體和轉子損壞，導致永磁電機的品質受到嚴重影響。

4.3 永磁電機的定子嚴重損壞

有關人員曾經對存在問題的半成品進行過調查，根據調查數據可以看出，大概有60%的產品不合格，不合格的原因是因為定子損壞，其中還有20%存在著無法修復的品質問題，這種情況給制造企業帶來很大的材料損失。同時，還增加了永磁電機的加工成本，所以應該怎樣減少定子損壞數量、提高定子品質問題，現階段已經成為永磁電機制造過程中急需解決處理的重要問題。

5 現代永磁電機技術應用方向

5.1 增大現代永磁電機功率

根據現階段市場行情來看，現代永磁電機可以在大功率方向快速發展的原因是，NdFeB（釹鐵硼）材料和現代永磁電機相結合，與此同時，變速驅動電源容量的變大增加了可能性，通過這種方式的快速發展可以使我國現代永磁電機在電機功率方面的快速增長的可能性加大，甚至在未來的某一天可以達到上百千瓦，在轉速上也有可能達到每分鐘三千轉。

5.2 增大轉矩

通過在一些商業用船上采用推進器式的現代永磁電機發展經歷作為參考，這種類型的直流發電機出現，包括后續一些使用和推廣都是轉矩不斷變化的表現形式，轉矩不斷變化的原因是，永磁無刷直流電機中采用衫鉆永磁這種類型的材料，正是因為這種大膽又創新的方式，使得現代永磁直流電機不光在容量上有了很大的提升，同時在轉速上也同樣有了很大的提升，和相同功能和相同類型的永磁電機相比，不光光容量比其他永磁電機更加大，在體積方面也比其他永磁電機更加的小并且使用方便[4]。

5.3 永磁電機實現智能化

從現階段現代永磁電機發展狀況來看，采用網絡進行控制和控制中心的進行控制，是現階段現代永磁電機達到智能化的主要方式之一，這種方法一方面可以在一定程度節約勞動力，另一方面還可以在實際工作中提升永磁電機的工作效率，從而推動了現代永磁電機向更好更快的方向發展。另外，現代永磁電機實現智能化還體現在另外幾個方面，比如，協助管理工作人員盡早地發現故障和問題，這樣可以為解決故障和問題節約很多時間，現代永磁電機的智能化發展既可以充分保證電機工作時的效率，還可以提高現代永磁電機的安全性能和穩定性能。

6 提高永磁電機制造品質的基本方式

根據現代永磁電機產品的質量特點來看，現代永磁電機的質量主要由組成零部件的品質和裝配技術品質決定，因此提高永磁電機制造品質的主要方式有以下這兩種：

6.1 提高加工設備的精度

提高加工設備的精度主要是為了降低在永磁電機制造過程中產生誤差等問題，所以，可以使用現代化精度高的加工機床，現代化精度高的加工機床基本上都配備了可靠性能比較高傳感器檢測機構，同時現代化精度高的加工機床也配備神經網絡的控制系統，從而可以對加工過程中的狀態進行有效的檢測，并且優化處理加工過程參數，以及可以對加工過程中存在的問題進行及時的補償和更正[5]。

6.2 重視制造過程中的質量問題

在永磁機電制造過程中，需要重視質量問題，那么可以通過使用統計質量控制等方式提高質量，對制造過程中的大量產品離線和在線進行測量。統計質量控制指的是通過采用數理統計的方法，對現代永磁電機的零部件生產的特點進行分析，并判別零部件的生產穩定性，從而判斷和區別誤差的性質，與此同時，還需要控制界限的規定、抽樣中的方案。建模質量控制指的是建立起現代永磁電機加工的過程中的有關模型，建模質量控制可以分成基礎型和實際應用型，在建立模型的時候，可以通過方程描述方式或者隨機公式方式，來決定建模過程中的不穩定和輸出參數是否有出現偏離的問題，從而替代建模過程中的輸出和輸入。

7 永磁電機技術在日常生活中的實際應用

7.1 永磁機電技術運用到家電市場中

永磁電機技術運用到家電市場中的表現在VCD、DVD以及電腦中，目前已逐漸形成了產業化的發展，并且已經逐漸擴大到多相變速驅動中，舉個例子，人們日常生活中用的變頻空調，就是通過采用現代永磁電機技術后，從而提高了空調的運行效率，逐漸減小空調的電機體積，同時把空調帶來噪聲也減到最小。

7.2 永磁機電技術運用電梯市場中

永磁電機變速系統運用到電梯市場中大概已經有快10年的時間，舉個例子，通過使用低速型的稀土永磁電機當做電梯的曳引機，通過使用稀土永磁電機可以節約電梯使用20%左右的電能。現代永磁電機通常運用在一些負載變化較大、對速度調節要求比較高的變速驅動系統領域中。

7.3 永磁機電技術運用到工礦企業中

隨著永磁電機的發展，目前大扭矩永磁電機得到了很好的發展，特別是永磁變頻電機的成功投放市場使重型工礦企業有了新的選擇。由于永磁電機輸出扭矩夠大所以減少了機械變速器使用及轉速可控可以在低轉速下運行故而取消液力耦合器的應用，從而節約了企業購買相關設備成本，并且減少了對以上兩種設備的維護人員降低了安全風險，所以永磁變頻電機在很多工礦企業中很受歡迎。由于其具有變頻調速功能，這樣給用戶提高生產效率，節約電能提供了有力保障，所以現代永磁變頻電機是將來工礦企業進行設備升級的必要選擇。

8 結論

綜上所述，現代永磁電機技術隨著科技的進步和時間的推移發展出更多的技術類型，其中包含提到的裝配、解析、充磁等技術。隨著現代科學技術水平的不斷提高現代永磁技術將會向著科技化、智能化等方向發展同時促進新型材料在永磁電機上的應用。現代永磁電機技術的革新發展一方面可以使現代永磁電機能夠更好用于工礦企業中，另一方面也可以促進現代永磁電機向更好的方向發展為人們的生活提供更加高效環保的動力源，從而推動社會科學技術進步和環境保護發展的雙贏[6，7]。

參考文獻

[1] 黃蘇融，錢慧杰，張琪，等.現代永磁電機技術研究與應用開發[J].電機與控制應用，2018（1）：4-9.

[2] 李訓杰，耿連發.現代永磁電動機交流伺服系統的發展和應用[J].電機技術，2019（5）：24-26.

[3] 張麗麗.現代永磁電機技術的應用及開發問題研究[J].機電信息，2014（9）：102-103.

[4] 白剛.現代永磁電機技術的應用分析[J].山東工業技術，2018（14）：27-27.

[5] 閆萍，吳夢艷.現代永磁電機技術的研究[J].防爆電機，2018（2）：55-56.

[6] 梁昌勇.我國用永磁發電機的發展前景及現狀[J].微電機，2000（2）：18-19.

[7] 張繼鵬，劉慧博.現代永磁電機在風力發電系統中的應用[J].現代制造技術與裝備，2016（4）：135-136.