永磁电机的种类与特点

与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高，以及电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，因而应用越来越广。永磁电机采用永磁体作为磁场，不需要外界能量即可维持其磁场，而普通电机则需要电流通入才有磁场。

常规永磁电机通常分为以下五类：永磁直流电动机、异步起动永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机、调速永磁同步电动机和永磁同步发电机。永磁电机主要有以下特点。

1.永磁直流电动机

永磁直流电动机与普通直流电动机结构上的不同在于，前者取消了励磁绕组和磁极铁心，代之以永磁磁极。永磁直流电动机的特性与他励直流电动机类似，两者之间的区别在于主磁场产生的方式不同。前者磁场不可控，后者磁场可控。永磁直流电动机除了具有他励直流电动机的良好特性外，还具有结构简单、运行可靠、效率高、体积小、质量轻等特点。

2.异步起动永磁同步电动机

异步起动永磁同步电动机是具有自起动能力的永磁同步电动机，兼有感应电动机和电励磁同步电动机的特点。它依靠定子旋转磁场与笼型转子相互作用产生的异步转矩实现起动。正常运行时，转子运行在同步速，笼型转子不再起作用，其工作原理与电励磁同步电动机基本相同。

异步起动永磁同步电动机与感应电动机相比，有以下特点：

（1）转速恒定，为同步速。

（2）功率因数高，甚至为超前功率因数，从而减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格感应电动机可提高2%～8%。

（3）具有宽的经济运行范围。不仅额定负载时有较高的功率因数和效率，而且在25%～120%额定负载范围内都有较高的功率因数和效率，使轻载运行时节能效果更为显著。这类电动机一般都在转子上设置起动绕组，具有在某一频率和电压下直接起动的能力。

我国自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁同步电动机可以解决在油田应用中“大马拉小车”问题，起动转矩比感应电动机大50%～100%，可以替代大一个机座号的感应电动机，节电率在20%左右。

（4）永磁电机的体积和质量较感应电机大大缩小。例如11kW的异步电动机质量为220kg，而永磁电动机仅为92kg，相当于异步电动机质量的45.8%。(www.xing528.com)

（5）对电网影响小。感应电动机的功率因数低，电动机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网的品质因数下降，加重电网变配电设备的负担和电能损耗。而永磁电动机转子中无感应电流励磁，电动机功率因数高，提高了电网的品质因数，使电网中不再需要安装无功补偿装置。

（6）由于通常采用钕铁硼永磁材料，因此价格高；当电机设计或使用不当时，可能出现不可逆退磁。

（7）加工工艺复杂，机械强度差。

（8）电机性能受环境温度、供电电压等因素影响较大。

3.永磁无刷直流电动机

永磁无刷直流电动机用电子换向装置代替直流电动机的换向器，保留了直流电动机的优良特性。它既具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具有直流电动机起动转矩大、调速性能好的优点。由于取消了电刷换向器，因此可靠性高；损耗主要由定子产生，散热条件好；体积小、质量轻。

4.调速永磁同步电动机

调速永磁同步电动机和永磁无刷直流电动机结构上基本相同，定子上为多相绕组，转子上有永磁体。两者优点相似。它们的主要区别在于永磁无刷直流电动机根据转子位置信息实现同步，而调速永磁同步电动机需一套电子控制系统实现同步和调速。

5.永磁同步发电机

永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，与普通同步发电机不同的是，它采用永磁体建立磁场，取消了励磁绕组、励磁电源、集电环和电刷等，结构简单，运行可靠，效率高，免维护。采用稀土永磁时，气隙磁密高，功率密度高，体积小，质量轻。

但由于采用了永磁体建立磁场，因此难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率。另外，永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁，永磁体的温度系数较高，输出电压随环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压，且难以调节。