永磁同步电机在工业生产中的应用

殷艺诚

摘 要： 随着社会的发展、科学技术的不断进步，在工业生产中由于技术的迭代更新，出现了永磁同步电机。永磁同步电机的出现促进了工业技术的进步，也推动了工业的生产和革新进度。2019年12月25日，云南锡业股份有限公司老厂分公司将永磁同步电动机传动的载人竖井提升机系统应用于黑山竖井，由此，标志着国内金属非金属矿山永磁同步電机在载人竖井提升机系统上的成功运用。由于原有提升设备设施使用年限过长，配套控制系统技术落后，而永磁同步电机的更新迭代，使得性能改变，增强了寿命，保证了安全。本文就永磁同步电机的发展历程，阐述永磁同步电机在工业生产中的应用。

关键词： 永磁电机;工业生产;迭代更新

【中图分类号】TN86 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.162

1 永磁同步电机的发展路程及特性

1.1 发展历程

永磁同步电机有很多其他的名称，比如稀土永磁同步电机、永磁电机以及交流永磁同步电机等。永磁同步电机的发展是伴随着永磁材料的发展而发展的，因此同步电机的发展依赖于永磁材料的发现与研究。在永磁材料这一领域，我国可以说是很早进行永磁材料的研究与实践的国家，永磁材料其实也是一种磁场磁性的应用。我们耳熟能详的四大发明中的指南针就是运用了永磁材料的磁性指向作用。

第一台永磁同步电机是在19世纪20年代出现的，工作原理是利用天然磁铁矿石（Fe3O4的磁性进行发电;但由于材料所限，很快电力磁电机的出现就取代了天然矿石。随着科技的进一步发展，对于电流的研究，使得电机发生了新一代的更替，电流充磁器的产生、碳钢钨钢多种永磁材料的发现，都让电机在不断进步。铝镍钴永磁和铁氧体永磁逐渐被发现磁性性能较大，在微型和小型电机上进行了更广泛的应用。二十世纪60到80年代，逐渐发现了铁氧体永磁和铝镍钴永磁存在些问题，而稀土钴永磁和钕铁硼永磁可以很好的改善原有永磁材料的问题，具有更高的磁性更适合制造电机，这意味着永磁电机又进入了新的发展时期。

1.2 特性

永磁电机具有较高的功率质量比，能够提升整体的效率，产生更多的电动势能。由于产生磁性较为稳定以及极限转速和制动性能具有优势，被广泛应用于工业生产的各个领域。随着频率的改变，永磁电机的相关参数也会发生改变，能够增加在不同工业领域的适用范围。

2 永磁电机广泛的应用领域

2.1 电动汽车应用领域

电动汽车相比传统汽车，产生的污染大大减少，能够实现安全绿色出行。当前很多企业也将战略发展的目光投入到电动汽车的研发和生产方面。但研发和生产电动汽车首先就要解决电池以及驱动的问题，而在电动汽车的驱动过程中就不可避免的用到了永磁同步电动机。当前永磁同步电动机在电动汽车领域应用相当广泛。依靠磁力来产生驱动力，使得电动汽车能正常行驶。

同时，由于近来新能源汽车的势头越来越猛烈，永磁电动机的功率密度、转矩响应、调速范围、效率、再生制动、可靠性、电磁兼容、安全性等方面通过严格的调整和控制是可以达到相关标准的。

在新能源汽车领域能够促进电力节省，不浪费每一分电;永磁同步电机和相关的其它驱动器可以通过技术研发逐渐实现电驱动一体化的目标，这是未来的技术发展方向;永磁同步电机中应用的大部分是稀土矿石的永磁材料，相对成本较高，但通过技术改进降低稀土的比例，能够使得新能源汽车的整体成本降低。

永磁同步电机在电动汽车的应用方面，不仅能够提高汽车用电效率，也能够提高汽车驱动能力，总体来说在该行业有很大的发展潜力与广泛的应用市场前景。

但就目前来看，永磁同步电动机在受到高温和过载电流的一些影响，可能磁性会发生变化，这也是未来永磁同步电动机研究所需要突破的技术壁垒。

2.2 永磁同步电机在电梯上的应用

我们每天都乘坐电梯，但很少有人知道在电梯的制作以及运行维护过程中都离不开永磁同步电机的作用。

在电梯中永磁同步电机应用的是正弦波电流，简化了机械结构以及齿轮的应用，使得体积小，成为它的一个最大优势;相比于异步电动机，永磁同步电机转距波动小，更容易进行调整，能够较为快速平稳的响应频率变化，同时噪音降低，能够提高人处于电梯中的舒适度。

目前永磁同步电机在电梯上应用的发展前景是小型化和轻量化且已经基本实现。通过变化掉的频率可以改变永磁同步电机的噪声、起动转矩等。

根据相关的数据统计，永磁同步电机未来在电梯上的应用将会更加广泛，低速、大转矩的永磁同步电机应用于电梯行业应该是未来的发展方向，这一方面的技术也需要继续努力。

2.3 永磁同步电动机在泵上的应用

在工业生产中，泵是一种很关键的工业设备。无论是水源的供给还是建筑材料的供给，都不可避免的会用到泵。当然，永磁同步电机在泵上也有非常广泛的应用，能够提升驱动力，输出较大转矩。

永磁同步电动机的转速相对比较稳定，而泵的旋转叶片和转速关系密切，如果采用异步电动机尽管转速可以提高，但本身的质量会增加很多，使得泵变得笨重。但永磁同步电动机亦非如此，它具有体积小，转速稳定的优势，更适合应用于泵上。因此，永磁同步电机在泵上的应用近几年越来越广泛。

总的来说，永磁同步电机能够提升泵的转速、降低泵的体积以及节省了材料和成本，更利于工业生产。

永磁同步电机在工业方面还会有更加广泛的应用，在其他工业行业也有相关的拓展。在此不再举例。

3 总结

本文主要通过研究永磁电机的工作原理特性以及发展历程，叙述永磁电机在工业生产方面的应用来拓宽永磁发电机的研究和新的应用领域。

总体来说，永磁同步电机具有体积小、转速稳定、磁铁性能好的优势。但同时降低噪音、降低稀土的成本、提高耐高温能力、稳定的驱动转矩都是未来需要深入研究的性能领域。如果这些方面的研究取得一定的技术突破，不仅是在工业生产方面，也许生活方面也会有永磁同步电机的更多应用。

参考文献

[1] 党政.永磁同步电机匝间短路故障诊断及其容错控制研究[D].西安科技大学，2020.

[2] 卢健.五相永磁同步电机新型预测容错控制策略研究[D].江西理工大学，2020.

[3] 文枫.永磁同步电机多目标优化设计[D].大连海事大学，2020.

[4] 谢云辉.永磁同步电机的模型预测控制研究[D].安徽大学，2020.

[5] 龚书生.新颖反凸极永磁同步电机的设计[D].中国矿业大学，2020.

[6] 徐全，安家驹，胡丹，杨伟，张均富，韦兴平，陈天祥.一种永磁同步电机的未知参数分数阶识别方法[P].四川省：CN110932639A，2020-03-27.