永磁同步电动机优势与应用分析

的实现。

深圳市四方电气技术有限公司，一家立足于深圳的民营高科技企业，不仅被国家认定为高新技术企业，还荣获深圳市科技和信息局授予的软件企业认证。自2004年成立以来，四方电气专注于工业自动化产品的研发、制造、销售及服务，产品线涵盖伺服驱动器、变频器、永磁同步电机、PLC、HMI等。

公司愿景是成为“卓越的自动化产品和解决方案提供商”，为此，四方电气不断加大研发投入，优化研发布局，以保持技术的领先性和创新性，从而提升产品的核心竞争力。依托独立自主的知识产权，公司紧密贴近客户需求，提供优质的产品、解决方案和增值服务，助力产业升级。目前，四方电气的产品已广泛应用于机床、塑胶、起重、建筑、纺织、电线电缆、空压机、供水、暖通空调、食品、印刷包装等多个领域，致力于打造受人尊敬、*具创新力的行业知名品牌。

在电动机领域，永磁同步电动机以其高功率因素、高效率、易测转子参数、大定转子间气隙、优异的控制性能、小体积、轻重量、简单结构和高转矩/惯量比等优势，在石油、化工、轻纺、矿山、车辆、数控机床、机器人、航空航天等领域得到广泛应用，并正向大功率化、高功能化和微型化方向发展。皖南电机

永磁同步电动机由定子和转子构成，定子与异步电动机类似，由三相绕组和定子铁心组成。转子上安装有预先磁化（充磁）的永磁体，无需额外能量即可在周围空间建立磁场，既简化了电机结构，又节省了能量。本文从永磁同步电动机的特点出发，结合实际应用，探讨其推广的综合效益。

1. 永磁同步电动机的显著优势

（1）转子采用永磁体，磁通密度高，无需励磁电流，消除了励磁损耗。与异步电机相比，减少了定子绕组的励磁电流和转子铜、铁损耗，大幅降低了无功电流，由于定、转子磁势同步，转子铁心无基波铁耗，因此效率和功率因素都比异步电机高。永磁同步电动机即使在轻载运行时功率因素和效率也较高，如图1所示，某台永磁同步电动机与同规格异步电动机效率和功率因素的比较曲线。从电机的负载变化看，稀土永磁同步电动机在25%～120%额定功率范围内保持高功率因数和高效率运行，而一般三相异步电动机通常只能在60%~100%额定功率保持较高性能工作。

（2）永磁同步电动机转速与频率保持严格的固定关系，与异步电动机负载运行时有较大的转差率不同，具有较硬的机械特性，对负载变化引起的电机转矩扰动具有较强的承受能力。安徽皖南电机转子铁心可做成镂空结构以减少转子惯量，且启、制动时间比异步电动机快得多，高转矩/惯量比使永磁同步电动机更适合快速响应条件下的运行。

（3）永磁同步电动机尺寸比异步电动机小得多，重量也轻很多。同样散热条件和绝缘材料的永磁同步电动机比三相异步电动机功率密度大2倍以上。在大城市，设备占地面积对成本的影响逐渐被用户所重视。

（4）转子结构简化，便于维护，提高了运行稳定性。为解决磁钢在高温胶粘接过程中可能出现的变形和脱落问题，公司研制的CM500系列重载型永磁同步电动机，采用不锈钢套机械紧固方式，完全消除了磁钢松脱的风险。这一创新技术已申请专利，是电机转子技术的重大突破。

2. 永磁同步电动机的典型应用

2.1 电液伺服注塑机应用方案

传统注塑机采用三相异步电动机驱动定量泵，注塑机工作过程中，电机需要长期连续运行。通过采用伺服油泵驱动系统进行节能改造，永磁同步电动机的快速响应和大启动转矩，在注塑机需要完成注塑成型时启动，在下料和合模过程中油泵主电机停机，实现间歇零功耗，节能率*高可达85%。

2.2 铁矿干选机上的节能应用

某采矿场使用该设备，多粉尘环境。设备共使用125台电动机，扬卷设备启动时需要较大启动转矩，而正常作业时电动机长期运行在30%～50%额定功率的轻载状态。原先使用的三相异步电动机效率仅为65%左右，功率因数为0.4～0.6，造成严重的能源浪费。选用永磁同步电动机后，节能效果显著。

3. 用户关注的几个问题

3.1 电机寿命

CM500系列电机采用坚固耐用的旋转变压器或绝对式磁性编码器作为角度测量器件，满足电机高精度控制需求，同时可靠性更高。在控制精度要求不高、无过载需求的情况下，可使用无传感器矢量控制方式，降低成本。电机寿命取决于轴承的使用寿命，电机外壳采用IP54防护等级，特殊环境下可提高至IP65，能满足大部分粉尘和潮湿环境的使用要求。在保证电机轴伸安装同轴度较好、转轴径向载荷适量的情况下，电机轴承*少使用寿命在2万小时以上。散热风机使用寿命比电容运转电机长，在粉尘潮湿环境下长期运行时，需定期清除风机上附着的粘性物质，以防止风机因负荷过重而烧毁。

3.2 永磁材料的失效与防护

永磁电机的发展与永磁材料的发展密切相关。随着永磁材料性能的不断提高和完善，高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线的优异磁性材料特别适合于制造电机。特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善以及价格的逐步降低，使得永磁电机的研究和使用取得了飞速发展。永磁材料对永磁电机的重要性不言而喻，其成本占整台电机材料成本近1/4以上。公司专门对永磁材料制定了企业标准，其中重点包含耐腐蚀、一致性、高温退磁试验、线性退磁曲线试验等内容。现在的永磁材料已能在电机绕组极限允许温升下长时间运行，退磁率在2%以内。常规的永磁材料要求表面镀层承受大于24小时的盐雾试验，对氧化腐蚀较严重的环境，用户需联系厂家选用防护技术更高的永磁材料。

3.3 线圈烧坏

传统异步电机线圈烧坏故障率高达8%以上，主要与电机的热保护和电工材料品质有关。皖南电机价格表传统异步电机几乎没有热保护元件，追求产量的厂家在电机绝缘处理环节也是大打折扣，维修后的电机，绝缘处理更加薄弱。皖南电机公司CM500系列永磁同步电动机线圈内埋有热敏元件，当线圈温升达到F级绝缘极限温升105K时，驱动器通过热敏元件采集的温度信号对电机实行过热保护，确保电机安全运行。同时电机定子采用两次真空浸漆工艺，大大提高了定子合格率。

4. 结论

从经济效益分析，永磁同步电动机特别适合重启动轻运行的使用场合，推广使用永磁同步电动机具有积极的经济效益和社会效益，对节能减排意义重大。安徽皖南电机在可靠性和稳定性方面，永磁同步电动机也具有可贵的优势。因此，选用高效永磁同步电动机是一项一次性投资长期受益的过程。