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高性能永磁材料的發展
最近更新時間：2010-11-14
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詳細介紹：
永磁材料近年來的開發很快，現有鋁鎳鈷、鐵氧體和稀土永磁體三大類。稀土永磁體又有*代釤鈷1：5，第二代釤鈷2：17和第三釹鐵硼。鋁鎳鈷是本世紀三十年代研制成功的永磁材料，雖其具有剩磁感應強度高，熱穩定性好等優點，但它矯頑力低，抗退磁能力差，而且要用貴重的金屬鈷，成本高，這些不足大大限制了它在電機中的應用。鐵氧體磁體是本世紀五十年代初開發的永磁材料，其zui大的特點是價格低廉，有較高的矯頑力，其不足是剩磁感應強度和磁能積都較低。釤鈷稀土永磁材料在六十年代中期問世，它具有鋁鎳鈷一樣高的剩磁感應強度，矯頑力比鐵氧體高，但釤稀土材料價格較高。80年代初釹鐵硼稀土永磁材料的出現，它具有高的剩磁感應強度，高的矯頑力，高的磁能積，這些特點特別適合在電機中使用。它們不足是溫度系數大，居里點低，容易氧化生銹而需涂復處理。經過這幾年的不斷改進提高，這些缺點大多已經克服，現釹鐵硼永磁材料zui高的工作溫度已可達180℃，一般也可達150℃，已足以滿足絕大多數電機的使用要求。表1是各種永磁材料性能比較。
表1各種永磁材料的性能比較
| 永磁材料 | 剩磁（T）Br（T） | 矯頑力HcB（KA/m） | 內稟矯頑力Hcj（KA/m） | zui大磁能積（BH）m（KJ/m3） | 剩磁可逆溫度系數αB（%C） | 居里溫度Tc8（C） |
| 中等水平釹鐵硼`` | 1.26 | 967 | 955 | 310 | -0.12 | 350 |
| 較高水平的釤鈷 | 1.00 | 746 | 766 | 210 | -0.03 | 850 |
| zui高水平鋁鎳鈷 | 1.08 | 120 | 800 | 85 | -0.02 | 850 |
| zui高水平的鐵氧體 | 0.41 | 300 | 325 | 32 | -0.18 | 450 |
永磁材料的發展極大地推動了永磁同步電動機的開發應用。在同步電動機中用永磁體取代傳統的電激磁磁極的好處是：
用永磁體替代電激磁磁極，簡化了結構，消除了轉子的滑環、電刷，實現了無刷結構，縮小了轉子體積；
省去了激磁直流電源，消除了激磁損耗和發熱。
當今中小功率的同步電動機絕大多數已采用永磁式結構。
2、電力電子技術的發展大大促進了永磁同步電動機的開發應用。
電力電子技術是信息產業和傳統產業間重要的接口，是弱電與被控強電之間的橋梁。自58年世界上*個功率半導體開關晶閘管發明以來，電力電子元件已經歷了*代半控式晶閘管，第二代有自關斷能力的半導體器件（大功率晶體管GTR、可關斷晶閘管GTO、功率場效應管MOSFET）的三代復合場控器件（絕緣柵功率晶體管IGBT、靜電感應式晶體管SIT、MOS控制的晶體管MCT等）直至90年代出現的第四代功率集成電路IPM。半導體開關器件性能不斷提高，容量迅速增大，成本大降低，控制電路日趨，它極大地推動了各類電機的控制。70年代出現了通用變頻器的系列產品，可將工頻電源轉變為頻率連續可調的變頻電源，這就為交流電機的變頻調速創造了條件。這些變頻器在頻率設定后都有軟起動功能，頻率會以一定速率從零上升設定的頻率，而且此上升速率可以在很大的范圍任意調整，這對同步電動機而言就是解決了起動問題。對的自同步永磁同步電動機，高性能電力半導體開關組成的逆變電路是其控制系統的*的功率環節。
3、 規模集成電路和計算機技術的發展*改觀了現代永磁同步電動機的控制
集成電路和計算機技術是電子技術發展的代表，它不僅是高新電子信息產業的核心，又是不少傳統產業的改造基礎。它們的飛速發展促進了電機控制技術的發展與創新。
70年代人們對交流電機提出了矢量控制的概念。這種理論的主要思想是將交流電機電樞繞組的三相電流通過坐標變換分解成勵磁電流分量和轉矩電流分量，從而將交流電動機模擬成直流電動機來控制，可獲得與直流電動機一樣良好的動態調速特性。這種控制方法已經成熟，并已成功地在交流伺服系統中得到應用。因為這種方法采用了坐標變換，所以對控制器地運算速度、數據處理能力，控制地實時性和控制精度等提出了很高的要求，單片機往往都不能滿足要求。近年來各種集成化的數字信號處理器（DSP）發展很快，性能不斷改善，軟件和開發工具越來越多，出現了專門用于電機控制的高性能、低價位的DSP。集成電路和計算技術的發展對永磁同步電動機控制技術起到了重要的推動作用。