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永磁同步电动机原理、试验及应用

冯宪军

【摘要】永磁同步电动机是通过自身的永磁体产生磁场,来实现电能与机械能转化

的电动机。其特点是无磁力切割,无绕组,且具有结构简单、损耗小、效率高和功率

因数高等优点。通过对比国内高压异步电动机,永磁同步电动机的工作效率能够达

到94%以上,功率因数达到95%以上,综合节能10%,这些数据无不显示出永磁同步

电动机的广阔前景。

【期刊名称】《黑龙江科技信息》

【年(卷),期】2012(000)029

【总页数】1页(P58-58)

【关键词】永磁电动机;原理;试验;节能

【作者】冯宪军

【作者单位】大唐国际张家口发电厂,河北张家口075100

【正文语种】中文

【中图分类】TM351

通过电机学我们可以知道，电机是以磁场为媒介来进行电能、机械能之间相互转化

的电磁装置，可以运用两种方法建立起转换所需的气隙磁场，其一是在电机的绕组

内接通电流来产生磁场，这类电励磁电机既需要专用的绕组和相应装置，又需要不

断地为其提供能量维持电流的流动，其二是通过永磁体产生磁场。永磁体电动机是

第二种电能与机械能转化的电机，其运用永磁体来替代电线圈励磁的电机。永磁电

动机其中的转子为永磁体，因此其发展始终和永磁材料有着密切关系。在二十世纪

六十年代到八十年代，随着拥有高深磁密度、高矫顽力、高磁能积的永磁体相继问

世，使永磁电机的发展步入一个全新的发展时期。我国作为探明稀土储量占到全球

总量的百分之八十五的稀土资源大国，在研究永磁材料这方面有着的巨大优势，同

时也为我国的永磁电机研究跟发展奠定了坚实基础。因永磁体自身的固有属性，其

在经过磁化后就无需再输入能量便能在永磁体的周围建立起永久磁场。这种方法既

简单又节能，具有损耗低、体积小、效率高等优势。在永磁同步电动机中，以三相

正弦电压方式(120°相移)施加于定子绕组上，这样在转子周围建立一个旋转磁场。

转子与旋转定子场对齐，故此，当转子与定子磁通分隔90°时转距便是最大，当磁

通对齐时转距便是零。最后，转子速度等于定子频率，因为这些缘故，这类电动机

被称为同步，电动机的转速可由调节三相电源的频率来控制。多相永磁同步电动机

是属于涡流启动、同步运转，其转子实现了稀土的永磁化因此不存在滑差、电励磁，

且转子不需要无功励磁电流。使其功率因数提高、定子电流大幅下降、铜耗量减少、

无功功率降低，其效率显著提高。因永磁电动机级弧系数比异步电动机的要高，所

以当定子结构跟电压一定的时候，永磁同步电机的平均磁感应的强度要比异步电动

机的低,使铁损耗小。因得出永磁电动机的不变损耗要小，可变损耗比异步电动机

的要低，这样的效率特性在20%～120%的额定负载范围内呈现出高效率和稳定。

节能的效果非常明显。永磁同步电动机的最大特点无磁力割线、无绕组等其在设计、

结构、制造理论上与传统的电动机存在着本质区别。综上所述，永磁同步机与以前

传统的异步电动机相比主要有以下特点:

1.1永磁同步电机的结构较为简单、体积小、重量轻，如10KW的永磁同步电机

重92KG，异步电动机重约220KG，永磁电机的重量只有异步电机的48.5%。其

应用范围十分广泛。

1.2永磁同步电机惯性低、转矩是一定的、并且响应速度快，转子不会出现发热跟

损耗的情况，对能源的利用率也高。

1.3因永磁同步电动机中转子是永磁体，不需要进行励磁，这样就减少了定子电阻

和电流损耗，电动机的效率也就更高了。

1.4随着科技的发展，在永磁同步电动机中大量使用必威体育精装版型的永磁材料钕铁硼磁体，

这样可以使转子的矫顽力、剩余磁密、最大磁能积的性能得到提高，在提高永磁同

步电动机的性能时还减小了其体积。

为了试验高压永磁同步电动机的可靠性运行、稳定性综合性能和节能效果，某电厂

对这两种电机做了试验对比，对象为电厂二单元三组一级排浆泵，高压永磁同步电

动机为某电机厂生产的TYC4002-6型的电机，原驱动电机是某电机厂生产的

JS148-6三项异步电动机。

两组电机的参数表如表1。

在不改变两组电机控制系统和工况的情况下进行试验，数据如表2，3。

依据试验结果分析：

2.1综合性能分析。根据实际测量机组壳体温度、振动及噪声等数据分析，可以得

出TYC4002-6永磁同步电动机的可靠性和稳定性均优于JS148-6异步电机。

2.2节电性能分析。在对比试验中，TYC4002-6永磁电机输出转速为1000r/min