永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机，随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展．永磁电机的应用将会变得更为广泛。与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显着优点。因而应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。
下图是一个简单的永磁直流电动机的工作原理模型，两片永磁体在中心的线圈处产生磁场，线圈通以电流，受到磁场的作用会产生电磁力（左手定则），进而旋转，电机中旋转的部件叫转子，不动的部位叫定子，很明显下图的永磁体属于定子，线圈属于转子。对于旋转电机，当永磁体是定子时，形状多以外弧表贴式的瓦形磁体贴于机壳，当永磁体是转子是，形状多以内弧表贴式的瓦形磁体贴于转子铁芯，或以方片形嵌入转子铁芯，如下图。对于直线电机，永磁体主要以方形和平行四边形为主，圆筒形的直线电机也会用到轴向充磁的圆环磁钢。1、形状不会太复杂（除了一些微电机，如VCM电机），多以矩形、瓦形、扇形、面包形居多，尤其在电机设计降本的大前提下，很多会采用嵌入式的方形磁钢；2、充磁比较简单，基本上是单极充磁，装配后形成多极磁路。如果做整环，如粘接钕铁硼磁环或热压磁环，一般多采用多极辐射充磁；3、技术要求核心主要在于高温稳定性、磁通一致性和适配性，表贴式转子磁钢会要求亲胶性好，直线电机磁钢对盐雾要求会相对严格一些，风力发电磁钢对盐雾要求会更严格，驱动电机磁钢会要求高温稳定性非常好；4、磁能积高中低档都有应用，但矫顽力多数是中高档水平，目前电动汽车的驱动电机磁钢牌号多以高磁能积、高矫顽力为主，如45UH、48UH、50UH、42EH、45EH等，成熟的扩散工艺必不可少；5、分段式的粘接磁钢在高温电机领域已得到较广泛的应用，目的是提高磁钢的分段绝缘度，来降低电机运行时磁钢的涡流损耗，也有的磁钢会在表面增加环氧涂层以增加其绝缘性。1、高温稳定性。有的客户会要求测开路磁衰，有的客户会要求测半开路磁衰，电机运行时磁钢除了要承受高温还要承受交变的反向磁场，所以成品磁衰、基材高温退磁曲线是必须要测试和监控的；2、磁通一致性。磁钢作为电机转子或定子的磁场来源，如果存在一致性差异，会造成电机振动、功率降低进而影响整体电机的功能，所以电机磁钢一般都会对磁通一致性有要求，有的要求5%以内，有的要求3%甚至2%以内，对于影响磁通一致性的因素都要考虑进去，如剩磁的一致性、公差的一致性、和倒角镀层的一致性等。3、适配性。表贴式的磁钢多以瓦形为主，对于夹角、弧度常规的二次元测试方式误差较大或难以测试，这时需要考虑到其适配性，有的紧密排布的磁钢需要控制累加的缝隙，有的燕尾槽表贴的磁钢需要考虑装配的松紧度，最好能按照用户的装配方式自制仿形治具，来检验磁钢的适配性。在永磁电机的实际生产制造过程中，会将磁钢采用粘结剂固于定子或转子上，理论上分析，磁钢与配合零部件之间，可以由两者的磁力进行紧密固定，在磁钢的装配过程可以发现，两者的吸力特别大，原则上不应该出现两者的分离，但在永磁电机的实际应用过程中，还是存在磁钢脱落的事实。为了保证两者较好的配合关系，磁钢应与固定面有较好的同形关系，即两者的配合面应尽可能地一致，并采用粘结剂进行强化固定。当永磁电机运行过程中因为温度太高导致磁钢失去磁性时，磁钢本来磁性减弱或消失，导致与配合面失去吸引力，两者只能靠较好的粘合剂进行固定，电机运行过程的振动，也极有可能导致磁钢从配合零部件上移位或脱落，导致电机定子与转子发生磨擦性的碰撞，即发生定子与转子部分出现扫膛甚至损坏绕组的恶劣后果。为了充分发挥各种永磁材料的磁性能，特别是稀土永磁的优异磁性能，制造出性价比高的永磁电机，就不能简单套用传统的永磁电机或电励磁电机的结构和设计计算方法，必须建立新的设计概念，重新分析和改进磁路结构。随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展，以及电磁场数值计算、优化设计和仿真技术等现代化设计方法的不断完善，经过电机学术界和工程界的共同努力，现已在永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面取得了突破性进展，形成了以电磁场数值计算和等效磁路解析求解相结合的一整套分析研究方法和计算机辅助分析、设计软件，并正在不断完善中。永磁电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。永磁发电机难以从外部调节其输出电压和功率因数，永磁直流电动机不能再用改变励磁的办法来调节其转速。这些使永磁电机的应用范围受到了限制。但是，随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的迅猛发展，大多数永磁电机在应用中，可以不必进行磁场控制而只进行电枢控制。设计时需要把稀土永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁电机在崭新的工况下运行。如果设计或使用不当，永磁电机在过高（钕铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁）温度时，在冲击电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械震动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能降低，甚至无法使用。因而，既要研究开发适于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置，又要分析各种不同结构形式的抗去磁能力，以便在设计和制造时，采用相应措施保证永磁电机不失磁。铁氧体永磁电机，特别是微型永磁直流电动机，由于结构工艺简单、质量减轻，总成本一般比电励磁电机低，因而得到了极为广泛的应用。由于稀土永磁目前价格还比较贵，稀土永磁电机的成本一般比电励磁电机高，这需要用它的高性能和运行费用的节省来补偿。在某些场合，例如计算机磁盘驱动器的音圈电动机，采用钕铁硼永磁后性能提高，体积质量显着减小，总成本反而降低。在设计时既需根据具体使用场合和要求，进行性能、价格的比较后决定取舍，又要进行结构工艺的创新和设计优化以降低成本。
来源：今日电机
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