永磁电机利用永磁体产生电机的磁场，无需励磁线圈和励磁电流。它是一种效率高、结构简单的节能电机。随着高性能永磁材料的出现和控制技术的快速发展，永磁电机的应用将变得更加广泛。

永磁电机的发展历史

永磁电机的发展与永磁材料的发展密切相关。中国是世界上最早发现永磁材料磁性并应用于实践的国家。两千多年前，中国利用永磁材料的磁性制造了指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大作用，成为中国古代四大发明之一。

19世纪20年代，世界上第一台电机是永磁电机，永磁体产生令人兴奋的磁场。但当时使用的永磁材料是天然磁铁矿，磁能密度较低。由它制成的电机很大，很快就被电励磁电机所取代。

随着各种电机的快速发展和电流磁化器的发明，人们对永磁材料的机理、成分和制造技术进行了深入的研究，相继发现了碳钢、钨钢、钴钢等各种永磁材料。特别是20世纪30年代出现的Al-Ni-Co永磁体和50年代出现的铁氧体永磁体，磁性能得到了很大的提高，各种微型和小型电机都使用永磁体进行励磁。上世纪六八十年代，稀土钴永磁体和钕铁硼永磁体相继问世。它们具有高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积、线性退磁曲线等优异的磁性能，特别适合制造电机，使永磁电机的发展进入了一个新的历史时期。

永磁电机的分类

永磁电机有很多种。按电机功能大致可分为永磁发电机和永磁电机两大类。

永磁电机可分为永磁DC电机和永磁交流电机。永磁交流电机是指具有永磁转子的多相同步电机，因此常被称为永磁同步电机。

永磁DC电机根据有无电机和换向器，可分为永磁无刷DC电机和永磁无刷DC电机。

永磁电机的特点及应用

与传统的电励磁电机相比，永磁电机，尤其是稀土永磁电机，结构简单，运行可靠。体积小，重量轻；低损耗、高效率；电机的形状和尺寸可以灵活多变。所以应用范围很广，几乎涵盖了航空空航天、国防、工农业生产和日常生活的所有领域。下面介绍几种典型永磁电机的主要特点和主要应用。

1.与传统发电机相比，稀土永磁发电机的永磁同步发电机不需要集电环和电刷装置，结构简单，降低了故障率。使用稀土永磁体后，可以提高气隙磁密，将电机转速提高到最佳值，提高功率质量比。目前，稀土永磁发电机几乎用于航空空和航天发电机。

永磁发电机也被用作大型涡轮发电机的辅助励磁器。20世纪80年代，我国成功研制出世界上最大的40千伏安~160千伏安稀土永磁辅助励磁机，并配备200兆瓦~ 600兆瓦汽轮发电机，大大提高了电站运行的可靠性。

目前，独立供电的内燃机驱动小型发电机、车用永磁发电机、风轮直接驱动的小型永磁风力发电机正在逐步普及。

2.高效永磁同步电机与感应电机相比，永磁同步电机不需要无功励磁电流，可显著提高功率因数，降低定子电流和定子电阻损耗，稳定运行时无转子铜损，从而降低风机及相应的风摩擦损耗，效率较同规格感应电机可提高2 ~ 8个百分点。目前主要应用于油田、纺织化纤行业、陶瓷玻璃行业、年运行时间较长的风机、泵类等。

3.交流伺服永磁电机和无刷DC永磁电机目前正在用变频电源和交流电机组成的交流调速系统取代DC电机调速系统。

自同步永磁电机由变频器供电的永磁同步电机和转子位置闭环控制系统组成，不仅具有电励磁DC电机优良的调速性能，而且实现了无刷。主要用于航空空航空航天、数控机床、加工中心、机器人、电动汽车、计算机外设等控制精度高、可靠性高的场合。

随着人们生活水平的不断提高，对家用电器的要求也越来越高。比如家用空调节器不仅耗电量大，还是主要的噪声源。其发展趋势是采用无级调速的永磁无刷DC电机。根据室温的变化，可以长时间自动调节到合适的速度，降低噪音和振动，让人感觉更舒适，比不调速的空调节器省电1/3。其他产品，如冰箱、洗衣机、吸尘器和风扇，正在逐渐转向无刷DC电机。

4.永磁DC电机DC电机采用永磁励磁，既保留了电励磁DC电机良好的调速和机械特性，又由于消除了励磁绕组和励磁损耗，具有结构和工艺简单、体积小、耗铜少、效率高的特点。因此，从家用电器、便携式电子设备和电动工具到需要良好动态性能的精密速度和位置传输系统，永磁DC电机被广泛使用

目前，中国汽车工业发展迅速。汽车行业是永磁电机的最大用户，电机是汽车的关键零部件。在一辆超豪华汽车中，有70多台各种用途的电机，其中大部分是低压永磁DC微电机。汽车、摩托车用起动电机采用钕铁硼永磁体和减速行星齿轮后，质量可减轻一半。

永磁电机的注意事项

1.磁路结构及设计计算

要充分发挥各种永磁材料的磁性能，特别是稀土永磁体的优异磁性能，制造高性价比的永磁电机，不可能简单套用永磁电机或电励磁电机的传统结构和设计计算方法，需要建立新的设计理念，对磁路结构进行重新分析和改进。随着计算机软硬件技术的快速发展，以及电磁场数值计算、优化设计、仿真技术等现代设计方法的不断完善，通过电机学术界和工程界的共同努力，永磁电机的设计理论、计算方法、结构技术和控制技术取得了突破性进展，形成了一整套电磁场数值计算和等效磁路解析解相结合的分析研究方法和计算机辅助分析设计软件，并在不断完善。

2.控制问题

永磁电机可以在没有外部能量的情况下保持其磁场，但从外部调节和控制其磁场也非常困难。永磁发电机很难从外部调节其输出电压和功率因数，永磁DC电机也不能再通过改变励磁来调节其转速。这些都限制了永磁电机的应用范围。然而，随着功率电子器件和控制技术的快速发展，如MOSFET、IGBT等。，在应用中，大多数永磁电机只能进行电枢控制而不能进行磁场控制。在设计中，需要结合稀土永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术，使永磁电机在新的工作条件下运行。

3.不可逆退磁

如果设计或使用不当，永磁电机在温度过高或过低时，在冲击电流引起的电枢反应下，或在剧烈的机械振动下，都可能产生不可逆的退磁或退磁，使电机性能下降，甚至无法使用。因此，有必要研究和开发适用于电机制造商的永磁材料热稳定性检查方法和装置，并分析各种结构形式的抗退磁能力，从而采取相应措施，确保永磁电机在设计和制造过程中不会失磁。

4.成本问题

铁氧体永磁电机，尤其是微型永磁DC电机，因其结构简单、重量轻、总成本低于电励磁电机而得到广泛应用。由于目前稀土永磁仍然价格昂贵，稀土永磁电机的成本普遍高于电励磁电机，需要通过其高性能和节约运行成本来补偿。例如，在某些场合，计算机磁盘驱动器的音圈电机具有改进的性能、减小的体积和质量以及降低的总成本。在设计时，要根据具体的使用场合和要求，进行性能和价格的对比，创新结构和工艺，优化设计，降低成本。