永磁发电机与常规励磁发电机的特点比较

发电机已经有了200余年的发展历程。现在的励磁发电机单机容量早已超过600MW，甚至机壳外径达到25m，转子线速度达到了45m/s。目前世界各国不论是火电、水电还是核电用的发电机基本都是励磁发电机。常规励磁发电机技术成熟，理论完善，实践经验丰富，技术条件齐全。

永磁发电机虽然诞生较早，但发展很慢。直到20世纪中期，由于较理想的磁综合性能的永磁体研发成功并商品化生产之后，才有了小型永磁发电机的发展。小功率永磁发电机用在小型拖拉机的照明、摩托车点火的磁电机、手摇电话的振铃用永磁发电机等。1973年，世界发生了石油危机，能源短缺，工业发达国家开始利用风能发电。这些功率不大的风电机组基本上都采用了永磁发电机。与此同时，磁综合性能较好的永磁体，诸如稀土钴、钕铁硼等永磁体先后问世，才使永磁发电机得到了快速发展。永磁发电机之所以得以快速发展的另一个原因，是它被风电机组广泛应用，永磁发电机有了被应用的市场。尤其进入21世纪，甚至出现了风轮直接驱动多机永磁发电机的称作直驱式风电机组的尝试。如图6-1所示。

常规励磁发电机的磁极是由励磁绕组通以励磁电流形成的，它可以通过改变励磁电流来改变磁极的磁感应强度。而永磁发电机的磁极是永磁体，它的磁极的磁感应强度基本上是不变的，它不会像改变励磁电流而改变气隙磁密那样改变其气隙磁密。而且目前永磁体磁极的磁感应强度也只有0.5T左右，比常规励磁发电机的磁极的磁感应强度低。这也是永磁发电机目前达不到几十MW、几百MW功率的主要原因。

常规励磁发电机可以通过改变励磁电流来改变气隙磁密而改变发电机的输出功率，而永磁发电机则办不到。因为永磁发电机的永磁体磁极的磁感应强度基本上是不变的，是不可以调整的，在这方面，永磁发电机尚不如常规励磁发电机。

就发电机的功率而言，常规的励磁发电机大功率单机容量达到600MW的已问世多年，而永磁发电机单机容量达到3MW的却不多见。就发电机大功率而言，目前，永磁发电机尚不如常规励磁发电机。

但是，永磁发电机具有其独到的常规励磁发电机所不具有的特点，因而自21世纪以来，永磁发电机得到了广泛的应用和快速发展。

永磁发电机与常规励磁发电机相比有如下优点：

1.永磁发电机节能，其效率和功率因数比常规励磁发电机高

常规励磁发电机的磁极是由励磁绕组通过励磁电流形成的，这不仅要消耗励磁功率，还会在转子中由于励磁电流产生铜损耗和铁损耗，而永磁发电机则没有这些损耗。因而，永磁发电机效率和功率因数比常规励磁发电机高2%～8%和0.02～0.05。(www.xing528.com)

2.永磁发电机比常规励磁发电机重量轻、结构简单、故障率低

常规励磁发电机不仅有励磁绕组，往往主发电机同轴还拖动一个励磁发电机，重量也大，结构复杂，故障率相对较高。而永磁发电机既没有励磁绕组也没有励磁发电机，重量比常规励磁发电机轻40%以上。同时，永磁发电机结构简单，简单到只需维护轴承的程度，故障率比常规励磁发电机低，并且维修方便、容易。

3.永磁发电机比常规励磁发电机温升低、噪声小

由于永磁发电机没有常规励磁发电机所必须有的励磁绕组所造成的铜损耗和铁损耗，因而永磁发电机比常规励磁发电机温升低2～10℃，并且噪声低2～10dB。

4.永磁发电机可以做到多极低转速，尤其适合风电机组用发电机

励磁发电机由于有励磁绕组，转子内难以容纳多极绕组，因而常规励磁发电机做不到多极低转速。而永磁发电机可以做到多极低转速，可以做到60极、72极甚至84极，这是常规励磁发电机所做不到的。

5.多极永磁发电机用在风电机组上会大大提高风电机组的寿命并大幅度降低风电成本

多极永磁发电机用在风电机组上，会大幅度降低增速器的增速比，从而大幅度降低增速器的制造成本。比如风电机组风轮转速20r/min，用1500r/min的常规励磁发电机，它的增速器的增速比为1∶75。用60极永磁发电机，它的增速比为1∶5。用60极永磁发电机的增速器是常规1500r/min励磁发电机增速器寿命的15倍，不仅提高了风电机组增速器的寿命，而且大幅度降低了风电机组制造成本和用户的使用成本，即大幅度降低了风电成本。风电成本的降低又会进一步促进风电的发展。