永磁无刷电机引领微型特种电机新时代

1. 技术革新引领永磁无刷电机迈向新时代

　　步入21世纪，为了实现与地球和谐共生、融入网络、满足机器人应用需求的微型特种电机，将迎来快速发展的新纪元，从而开启“微型特种电机新时代”。与地球环境和谐共生，电机需具备高效节能、高输出力、低材料消耗、静音舒适、无污染等特性；融入网络要求电机小型化、薄片化、高速化、轻量化、高精度、高性能。安徽皖南电机针对机器人应用，电机需具备高输出力、低惯性、低速大扭矩、智能化等特点。皖南电机价格表为满足这些需求，国际微型特种电机制造商高度重视永磁无刷电机及其驱动控制技术的研究与开发。通过优化电机设计、合理选型参数，降低扭矩波动和噪音，拓宽调速范围；采用多极集中绕组，缩短绕组端部长度，拼块式或铰链式电枢冲片提高填充率，研究高效高性能的驱动控制技术，应用高性能永磁材料，使永磁无刷电机展现出高效节能、高输出力省材、高可靠性高性能、体积小重量轻等优势。

　　2. 市场需求助力永磁无刷电机加速升级

　　（1）网络领域，微型特种电机约占整体市场的38%，硬盘主轴电机、打印机主轴电机、复印机主轴电机、计算机风机、高端DVD主轴电机等均采用永磁无刷电机。特别是精密永磁无刷电机，因精度要求高，普遍采用粘结钕铁硼，日本83%的粘结钕铁硼用于此类电机；整片电枢冲片，多极集中绕组，外转子结构。手机振动电机，无论是圆柱形还是纽扣式，大部分仍采用有刷直流电机，但也有无刷振动电机，但尚未普及。

　　（2）家电领域，电机约占微型特种电机市场的15%。空调、洗衣机、电冰箱等主要家电*初使用单相异步电动机，因其效率低、利用率低，为节能，上世纪90年代初开始采用变频调速异步电动机。目前，日本90%以上的空调采用永磁无刷直流电机替代异步电动机变频调速，我国空调制造厂也开始采用永磁无刷直流电机，以实现更好的节能效果和材料节省。在相同额定功率和额定转速下，单相异步电动机的体积和重量为100%，永磁无刷直流电动机的体积为38%，重量为34.8%，用铜量为20.9%，用铁量为36.5%，效率提高10%以上。为提高效率，电机永磁体采用烧结钕铁硼，电枢冲片采用拼块式或铰链式，多极集中绕组，根据用户需求，电机可设计为外转子或内转子结构。空调、洗衣机、电冰箱等家电将越来越多采用永磁无刷电机，成为发展趋势。

　　（3）电动车领域，2004年我国电动自行车产量达675.71万辆，同比增长69.05%，其驱动电机大部分采用有刷直流电机，但因其固有缺点，寿命短、维修困难，随着永磁无刷直流电机价格下降，控制器可靠性提高，采用永磁无刷电机越来越多。能源紧张、环境污染加剧，电动汽车展现出强大生命力，受到汽车厂商和消费者的青睐。有资料显示，到2010年，电动汽车将占全球汽车需求量的四分之一，总量将达到2000万辆。美国通用、日本丰田、法国雪铁龙等大型汽车公司都将电动汽车作为发展方向，我国也高度重视，列为“十五”期间国家重大攻关项目，也是“十一五”规划中发展绿色交通的重要内容之一。电动汽车驱动电机包括有刷直流电机、变频异步电机和永磁无刷电机，但趋势是永磁无刷电机，尤其是日本汽车制造商普遍采用永磁无刷电机。汽车电动助力转向系统中的驱动电机也有有刷直流电机和永磁无刷电机，但趋势也是永磁无刷电机。在电动车安全等重要系统中，采用永磁无刷电机替代有刷直流电机将成为趋势。电机永磁体采用烧结钕铁硼，绕组形式有集中绕组和分布绕组两种，电机结构有外转子和内转子两种。汽车中的一般电机目前仍以有刷直流电机为主，摩托车用的微型特种电机约占整体市场的17%。

　　（4）电梯采用永磁无刷同步电机伺服控制系统后，不仅体积小、节能、控制性能好，还易于实现减速直接驱动，消除齿轮减速装置，低噪音、平层精度和舒适性均优于以往的有刷直流电机调速和异步电机变频调速。适合在无机房电梯中使用，因此永磁无刷同步电机驱动受到各大电梯公司的青睐。

　　（5）高速高精度加工机床的进给驱动，目前主要还是使用传统的旋转伺服电机加精密高速滚珠丝杆结构。上世纪90年代初开始，应用直线电机直接驱动，因其与传统结构相比具有一系列优点，速度提高30倍，加速度提高10倍，*大可达10g，刚度提高7倍。尽管直线电机直接驱动存在一些缺点和问题，如控制难度大、磁干扰、成本较高等，但总体趋势是直线电机驱动占比重会越来越大，未来可能成为机床进给驱动的主体。皖南电机由于永磁无刷同步式直线伺服电机效率高、推力密度大、可控性好等优点，尽管其对隔磁防尘要求高、装配较困难，但现在已成为机床用直线电机的主流。

　　（6）其他领域包括武装装备、机器人、宇航等微型特种电机。这些领域使用的电机品种繁多，如美国军用微型特种电机有5000多个品种，年产量仅300万台。随着机器人、宇航事业的发展，对微型特种电机的需求量将增加，要求也提高。这些领域的伺服驱动类电机也向永磁无刷电机发展，如美国研制和生产军用、宇航用微型特种电机的主要企业科尔摩根公司，拥有两个永磁交流伺服电动机系列，M系列有5个机座号，47个品种，功率从0.54～15.7kW，转速从900～1200r/min，连续转矩从0.89～115N·m，峰值转矩2.41～326.8N·m；MT系列有4个机座号，24个品种，功率从0.231～6.7kW，转速从1500～6000r/min，连续转矩从0.44～46.8N·m，峰值转矩从1.25～115.4N·m。MT系列产品比M系列产品体积更小，效率更高，转动惯量更小，接线插头可旋转，进一步提高武器装备的快速性、小型化、可靠性和可维护性，满足武器装备伺服控制系统的要求，广泛应用于雷达、宇航等领域。美国已将永磁无刷电机用于装甲车作为驱动源，替代有刷直流电机，提高了装甲车性能。德国西门子公司和芬兰ABB公司生产的额定功率3820kW、额定电压2800V、额定转速135r/min的电机应用于豪华游轮、破冰船、工程船等吊舱式推进器，现正在推广到潜艇，替代有刷直流电动机，提高潜艇性能。皖南电机价格表