永磁微特電機(jī)發(fā)展動(dòng)向
王海黎(長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院)
【摘 要】介紹國(guó)外近期研制的一種新型稀土感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并指出國(guó)內(nèi)外永磁微特電機(jī)的發(fā)展動(dòng)向。
【敘 詞】永磁電機(jī)微電機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)向
1概述
高性能稀土磁鐵問(wèn)世已有10余年了，人們一直在研究取代采用舊式鐵氧體磁鐵和鋁鐵鎳鈷永磁合金的電動(dòng)機(jī)。由于永磁微特電機(jī)具有效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作特性優(yōu)良、易于控制和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已廣泛用于家用電器、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、儀器儀表及數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域。特別是近年來(lái)稀土永磁成本的降低以及高性能永磁體的出現(xiàn)，永磁式微特電機(jī)越來(lái)越占有極其重要的地位。當(dāng)前，全世界永磁式微特電機(jī)年產(chǎn)量在30億臺(tái)左右，其中日本的永磁式微特電機(jī)年產(chǎn)量就突破了20億臺(tái)，1993年產(chǎn)量達(dá)25億臺(tái)。
近年來(lái)，隨著家用電器、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、視聽(tīng)設(shè)備的發(fā)展，我國(guó)對(duì)永磁式微特電機(jī)的需求量也在急劇增加。
2一種新型的稀土磁鐵感應(yīng)電動(dòng)
2．1結(jié)構(gòu)
日本在近期研制成功一種應(yīng)用稀土磁鐵的新型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，內(nèi)裝電磁減速齒輪，適合低速、高轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)。這種電動(dòng)機(jī)適合于損耗小、功率高、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。
圖1為電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，這種電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的特征是，面向電樞一側(cè)的氣隙部分有薄薄的****磁鐵。
2．2推力與轉(zhuǎn)矩
圖1中的電機(jī)電樞1腳用圖2表示。****磁鐵的磁動(dòng)勢(shì)將磁場(chǎng)臨界能轉(zhuǎn)換成虛擬的電流im。
式中n——導(dǎo)體匝數(shù)／電樞腳數(shù)
ia——電樞電流瞬時(shí)值
br——磁鐵剩余磁通密度
z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)
l——?dú)庀渡疃?/div>
m——相數(shù)
λ——轉(zhuǎn)子齒的齒距
n——電樞腳數(shù)／相
同樣，轉(zhuǎn)矩丁可用下式表示：
式中r——轉(zhuǎn)子半徑
3永磁微特電機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)向
我國(guó)微特電機(jī)制造業(yè)始于50年代末期，主要是為滿足軍工配套需要而研制的。首先進(jìn)行研制的是我國(guó)航空電子設(shè)備用的直流伺服電動(dòng)機(jī)系列。發(fā)展至今，按照微特電機(jī)的原理與應(yīng)用來(lái)分類，已有一般結(jié)構(gòu)永磁直流電動(dòng)機(jī)、永磁平滑電樞直流電動(dòng)機(jī)、永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)、永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、永磁步進(jìn)電機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)等，其中很多品種國(guó)內(nèi)產(chǎn)量還很低，有的甚至還處于研制的階段。比如交流永磁伺服電動(dòng)機(jī)，目前以日本的發(fā)展最快，1990年交流伺服電動(dòng)機(jī)已達(dá)60萬(wàn)臺(tái)，且從總趨勢(shì)來(lái)看是交流取代直流，發(fā)展我國(guó)的交流伺服電動(dòng)機(jī)也勢(shì)在必行。
隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，稀土永磁在儀器儀表中的應(yīng)用以及快淬釹鐵硼永磁設(shè)備的研制、第四代釤鐵氮?dú)湎⊥劣来挪牧系难兄贫紩?huì)促進(jìn)我國(guó)永磁微特電機(jī)的發(fā)展，“八五”期間我國(guó)對(duì)微特電機(jī)的需求量每年可達(dá)2～3億臺(tái)，其中70 ～80 是永磁微特電機(jī)。
西方一些主要工業(yè)化國(guó)家往往將家庭擁有的微電機(jī)臺(tái)數(shù)來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)及生活水平。美國(guó)平均每個(gè)家庭擁有量超過(guò)50臺(tái)，日本家庭超過(guò)40臺(tái)，而我國(guó)既使是城市，居民家庭的擁有量也并不多，工業(yè)自動(dòng)化程度還很低。按世界貿(mào)易額統(tǒng)計(jì)，工業(yè)自動(dòng)化微特電機(jī)占22 ，計(jì)算機(jī)外設(shè)、音響用微特電機(jī)占58 ，家用電器用微特電機(jī)占8 ，軍用微特電機(jī)占12 9／6。
我國(guó)的永磁微特電機(jī)事業(yè)與國(guó)外先進(jìn)水平相比尚有一定的差距。但也說(shuō)明，隨著我國(guó)磁性材料工業(yè)的發(fā)展、工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，微特電機(jī)具有大量需求的潛力，市場(chǎng)極其廣闊。
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