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稀土永磁电机的优势

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2017-01-24

同步电机

  稀土永磁电机是在 Y 系列电机的基础上,将电机转子嵌人稀土永磁材料而成 ,与普通电机相比,具有以下优点 :

  (1)体积小,重量轻,耗材少。由于稀土永磁材料的高磁能积和高矫顽力,实现了电机磁路系统的小型化、轻量化; 表 1 为天津安全电机公司生产的两种技术指标相同但所用永磁材料不同的直流电机体积与重量参数的比较。可以看出钕铁硼永磁电机与铝镍钴永磁电机相比,电机的体积和重量大大减小和降低。  

  在相同功率下,ZYN40型稀土永磁直流电动机与铝镍钴电机相比,缩小一个机座号,重量和体积分别为铝镍钴电机的70%和68%;与铁氧体电机相比,缩小两个机座号,重量和体积分别为铁氧体电机的 40%和36:与 SZ系列电励磁电机相比,缩小两个机座号,重量和体积为电励磁电机的40%      

   (2)效率高。一是由于磁路系统的小型化,绕组亦趋小,从而减少了电机的铜损和铁损,效率提高;二是在转子上嵌人稀土永磁材料后,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子绕组无感生电流,不存在转子电阻和磁滞损耗;三是定子电流中无励磁电流分量,功率因数高,定子电流小,定子侧铜损下降,提高了电机效率。有人曾分析过 】,一台 20000r/min以上的高速有刷电动机,输出功率 316W,效率 69%,即损耗为 31%。其中,励磁铜损 6%,励磁铁损 3%,电枢铜损 3%,电刷损耗8%,电枢铁损 8%,机械损耗 2%,杂散损耗 1%。稀土永磁电机的优势  大量使用的感应电动机,如冰箱压缩机、空调、洗衣机、风扇等用的电动机,若输出功率 l 18.4W,效率 83%,其损耗 17%,包括初级绕组铜损 6%,铁损 7%,次级铜损和杂散损耗共占4%:当输出功率为 420W、效率 85%时,损耗 15%,它包括初级绕组铜损 6%,铁损 4%,次级铜损和杂散损耗 5%。

  如果使用永磁体产生磁场(作转子),不使用电刷整流子,构成永磁电动机(无刷电动机),损耗就只有 电枢绕组的铜损、电枢铁心的铁损和机械损耗。因此 ,有刷电动机特有的电刷损耗、有刷电动机和感应电动机中由初级电流励磁引起的次级铜损都可以消除,从而会大大提高电动机的效率。  

  (3)功率因数高。在稀土永磁电机转子中无感应电流励磁,定子绕组呈现阻性负载,电机的功率因数近于 1;减小了定子电流,进一步提高了电机的效率。同时功率因数的提高,提高了电网的品质因数,减少了输变电线路的损耗,输变电容量也可降低,节省电网投资。  

  (4)起动力矩大。在需要大启动转矩的设备(如油田抽油机电机)中,可以用较小容量的稀土永磁电机替代较大容量的Y系列电机,如用 37kW 永磁电机代替 45~55kW 的Y系列电机,较好地解决了“大马拉小车”的现象,节省了设备的投入费用,提高了系统的运行效能。  

  (5)力能指标好。异步电动机在低负载率 (即不在额定点运行)的情况下,效率和功率因数下降严重。Y系列电机在 60%的负荷下工作时,效率下降15%,功率因数下降30%,力能指标下降4o%。而永磁电机的效率和功率因数下降甚微,当电机只有20%负荷时,其力能指标仍为满负荷的 80%以上。永磁电动机的效率在较大的负载变化范围平坦变化保持高效率,节能效果突出。尤其对油田抽油机类启动负载大、运行负载小的电机,节能效果更好。  

  (6)温升低。转子绕组中不存在铜损,定子绕组中几乎不存在无功电流,这样电机温升低。电励磁电机由绕组提供励磁电流,因受到励磁线圈温升的限制,励磁绕组占据空间较大,而高性能的稀土永磁体励磁可以缩小励磁空间和提供较高的气隙平均磁密,因而在相同的体积情况下可以提高电机的出力 J。  

  (7)可大气隙化,便于构成新型磁路。  

  (8)电枢反应小,抗过载能力强。

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