從經濟(ji)效益(yi)分析(xi)：永磁同(tong)步(bu)電動機特別(bie)適合重啟動輕運行的使(shi)用(yong)場合，推廣使(shi)用(yong)永磁同(tong)步(bu)電動機具有積極的經濟(ji)效益(yi)和(he)社會效益(yi)，對節(jie)能(neng)減排意義(yi)重大。在(zai)可靠(kao)性和(he)穩定性方面，永磁同(tong)步(bu)電動機也具有可貴的優勢。選用(yong)高效永磁同(tong)步(bu)電動機是一項一次性投資長(chang)期受益(yi)的過程。
引言
這期我們從永(yong)磁同(tong)步(bu)電動(dong)(dong)機的特點出(chu)發(fa)，結合(he)實際運用來闡述推廣(guang)永(yong)磁同(tong)步(bu)電動(dong)(dong)機的綜合(he)效益。
同步電(dian)動機(ji)(ji)相對異(yi)步電(dian)動機(ji)(ji)而言(yan)，優(you)點是高(gao)功率(lv)因素、高(gao)效率(lv)、轉(zhuan)子參(can)數(shu)可測(ce)、定轉(zhuan)子間(jian)氣(qi)隙(xi)大(da)、控制(zhi)性能好、體積小、重量輕(qing)、結構簡單、高(gao)轉(zhuan)矩/慣量比等，在石油、化(hua)工、輕(qing)紡、礦(kuang)山、數(shu)控機(ji)(ji)床、機(ji)(ji)器人(ren)等領域得到了日益(yi)廣(guang)泛的應用(yong)，正面向大(da)功率(lv)化(hua)（高(gao)轉(zhuan)速、高(gao)轉(zhuan)矩）、高(gao)功能化(hua)和微型化(hua)方面發展。
永(yong)磁(ci)(ci)同步電(dian)動(dong)(dong)機(ji)由定子(zi)(zi)和轉子(zi)(zi)組(zu)成(cheng)，定子(zi)(zi)與異步電(dian)動(dong)(dong)機(ji)相(xiang)(xiang)同，由三相(xiang)(xiang)繞(rao)組(zu)和定子(zi)(zi)鐵心組(zu)成(cheng)。轉子(zi)(zi)上安裝(zhuang)有預先磁(ci)(ci)化（充磁(ci)(ci)）過的(de)(de)永(yong)磁(ci)(ci)體，不(bu)需要外(wai)加能量(liang)就能在(zai)其周圍(wei)空(kong)間(jian)建立磁(ci)(ci)場，既簡(jian)化電(dian)機(ji)結(jie)構，又(you)節約能量(liang)。本文從永(yong)磁(ci)(ci)同步電(dian)動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)特(te)點出發(fa)，結(jie)合實際(ji)運用來(lai)闡(chan)述推廣永(yong)磁(ci)(ci)同步電(dian)動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)綜合效(xiao)益(yi)。
永磁同步電機的突出優點
（1）由(you)于轉子(zi)(zi)采用永(yong)磁(ci)體制成，因(yin)(yin)此(ci)磁(ci)通密度(du)(du)高(gao)，不需要勵磁(ci)電(dian)流，消除了(le)勵磁(ci)損耗(hao)。與異步(bu)(bu)(bu)電(dian)機相(xiang)比，減少了(le)定子(zi)(zi)邊(bian)繞組的勵磁(ci)電(dian)流和(he)轉子(zi)(zi)邊(bian)的銅、鐵損耗(hao)，大(da)幅度(du)(du)減少了(le)無(wu)功電(dian)流，由(you)于定、轉子(zi)(zi)磁(ci)勢同(tong)步(bu)(bu)(bu)，轉子(zi)(zi)鐵心無(wu)基波鐵耗(hao)，因(yin)(yin)此(ci)效率(lv)（關系有功電(dian)能）和(he)功率(lv)因(yin)(yin)素(su)（關系無(wu)功電(dian)能）都比異步(bu)(bu)(bu)電(dian)動機高(gao)。永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)(bu)(bu)電(dian)動機一般設(she)計即使在(zai)輕載運行時功率(lv)因(yin)(yin)素(su)和(he)效率(lv)也較高(gao)。（2）永磁同步(bu)電動(dong)機(ji)具有(you)較硬的機(ji)械特性，對于因(yin)負(fu)載變化(hua)引起(qi)的電機(ji)轉矩擾動(dong)具有(you)較強的承(cheng)受(shou)能力(li)。永磁同步(bu)電動(dong)機(ji)轉子鐵心可做成鏤(lou)空結構以(yi)減(jian)少轉子慣量(liang)，而(er)且啟、制動(dong)時間都比(bi)異(yi)步(bu)電動(dong)機(ji)快很(hen)多，高轉矩/慣量(liang)比(bi)使得永磁同步(bu)電動(dong)機(ji)比(bi)異(yi)步(bu)電動(dong)機(ji)更適合在快速響應的條件(jian)下運行。（3）永(yong)磁同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)(dong)機(ji)的尺寸(cun)較異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)(dong)機(ji)大幅減小，重量也相對減輕。同(tong)樣散熱條(tiao)件和絕緣材料(liao)的永(yong)磁同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)(dong)機(ji)比三相異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)(dong)機(ji)功率密度大2倍以上。
（4）轉(zhuan)子(zi)結(jie)構大大簡化，便于維護(hu)，提高了(le)運行(xing)的穩定性。
交流永磁(ci)伺服電(dian)機，其轉子上的磁(ci)鋼(gang)與鐵(tie)心通常(chang)采用(yong)高(gao)溫膠(jiao)粘接在一(yi)起，膠(jiao)水固(gu)化時間一(yi)般比較長(chang)，并(bing)且電(dian)機在運轉過(guo)程中，磁(ci)鋼(gang)在溫度變化、沖擊力的反復作用(yong)下(xia)有變形乃至脫落的風險。為(wei)解(jie)決這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)難(nan)題，四方研制的CM500系列重載(zai)型永磁(ci)同步電(dian)動機，將磁(ci)瓦膠(jiao)粘工藝改為(wei)由不銹鋼(gang)套機械緊固(gu)的方式，完(wan)全消(xiao)除了磁(ci)鋼(gang)松脫的風險。本項(xiang)創新(xin)應用(yong)技(ji)術(shu)已申請為(wei)專(zhuan)利，是電(dian)機轉子技(ji)術(shu)的一(yi)大(da)進步。三相(xiang)異(yi)(yi)(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)由(you)于(yu)要設計較高的(de)(de)(de)功率因素，就必(bi)需(xu)把(ba)定轉子間的(de)(de)(de)氣隙(xi)(xi)做的(de)(de)(de)很小，同(tong)時(shi)氣隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)均勻(yun)性(xing)對(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)安全運(yun)行和振(zhen)動(dong)噪聲也(ye)至關重要，對(dui)(dui)此異(yi)(yi)(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)對(dui)(dui)零部件的(de)(de)(de)形位(wei)公差和裝配同(tong)心(xin)度的(de)(de)(de)要求(qiu)就相(xiang)對(dui)(dui)嚴格，對(dui)(dui)軸(zhou)承(cheng)游隙(xi)(xi)選(xuan)擇的(de)(de)(de)自由(you)度也(ye)比(bi)較少，較大機(ji)座的(de)(de)(de)異(yi)(yi)(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)通(tong)常使用油(you)浴潤滑(hua)方(fang)式(shi)的(de)(de)(de)軸(zhou)承(cheng)，必(bi)需(xu)在規定的(de)(de)(de)工作(zuo)時(shi)間內(nei)加(jia)注潤滑(hua)油(you)，油(you)腔漏油(you)或加(jia)注不(bu)及時(shi)都會(hui)加(jia)速軸(zhou)承(cheng)失(shi)效，在三相(xiang)異(yi)(yi)(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)維(wei)修(xiu)中，軸(zhou)承(cheng)的(de)(de)(de)維(wei)護占了很大的(de)(de)(de)比(bi)例(li)。另外由(you)于(yu)三相(xiang)異(yi)(yi)(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)轉子有感應電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)存在，軸(zhou)承(cheng)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)腐蝕問題也(ye)在近幾年被很多研究者所關注。
永(yong)(yong)磁同(tong)步(bu)(bu)電(dian)(dian)動機則不(bu)(bu)存在此類問(wen)題。永(yong)(yong)磁同(tong)步(bu)(bu)電(dian)(dian)動機由于氣隙較大，以上異步(bu)(bu)電(dian)(dian)動機氣隙小而引(yin)起的(de)(de)(de)相(xiang)關(guan)問(wen)題在同(tong)步(bu)(bu)電(dian)(dian)動機上表(biao)現的(de)(de)(de)并不(bu)(bu)明顯，同(tong)時永(yong)(yong)磁同(tong)步(bu)(bu)電(dian)(dian)動機的(de)(de)(de)軸承采用帶(dai)防塵蓋的(de)(de)(de)脂(zhi)(zhi)潤(run)(run)滑軸承，軸承在出廠時已封入了適量(liang)的(de)(de)(de)優質潤(run)(run)滑脂(zhi)(zhi)，可終生(sheng)免維(wei)護。
用戶關(guan)心的(de)問題
3.1 電機壽命
整個(ge)電機(ji)(ji)的壽命(ming)取(qu)決(jue)于軸(zhou)(zhou)承的使(shi)用壽命(ming)，電機(ji)(ji)外(wai)殼采用IP54的防護等級，特殊環(huan)境下(xia)可以提高至(zhi)IP65，滿足大(da)部分粉(fen)塵(chen)和潮(chao)濕(shi)環(huan)境的使(shi)用要求(qiu)。在保證電機(ji)(ji)軸(zhou)(zhou)伸安裝(zhuang)同軸(zhou)(zhou)度較(jiao)好，轉軸(zhou)(zhou)徑向載(zai)荷適(shi)量的情況下(xia)，電機(ji)(ji)軸(zhou)(zhou)承最少(shao)使(shi)用壽命(ming)在2萬小時(shi)(shi)以上。其(qi)次(ci)是散熱風機(ji)(ji)的壽命(ming)，風機(ji)(ji)采用的是單相220V罩(zhao)極(ji)馬達，使(shi)用壽命(ming)比電容運轉電機(ji)(ji)長(chang)。在粉(fen)塵(chen)潮(chao)濕(shi)環(huan)境下(xia)長(chang)期運行時(shi)(shi)，需定期清除風機(ji)(ji)上附著的粘性物質，以防止風機(ji)(ji)因負荷過重而(er)燒毀。
3.2 永(yong)磁材(cai)料的失效與保護
永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)料(liao)(liao)對(dui)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)電機的(de)(de)重要(yao)性不言而(er)喻(yu)，其成本(ben)占整臺電機材(cai)料(liao)(liao)成本(ben)近(jin)1/4以(yi)上。對(dui)此(ci)四方對(dui)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)料(liao)(liao)制定了企業標準，其中包含(han)耐(nai)腐(fu)蝕、一(yi)致性、高(gao)溫退磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)試(shi)驗、線性退磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)曲線試(shi)驗等內容。現在的(de)(de)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)料(liao)(liao)已(yi)能在電機繞組極限允許溫升下長時間運行，退磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)率在2%以(yi)內。常規的(de)(de)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)料(liao)(liao)要(yao)求表面鍍(du)層承受大于24小時的(de)(de)鹽(yan)霧試(shi)驗，對(dui)氧化(hua)腐(fu)蝕較嚴重的(de)(de)環境，用戶需聯系廠(chang)家選用防護技(ji)術(shu)更高(gao)的(de)(de)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)料(liao)(liao)。
3.3線圈燒壞(huai)
傳(chuan)統的異步電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)線(xian)圈燒壞故障率(lv)高達(da)(da)8%以(yi)上，主要與電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)的熱(re)保護(hu)和電(dian)(dian)(dian)(dian)工材料的品質(zhi)有關。本公(gong)司CM500系(xi)列永磁同步電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)線(xian)圈內埋有熱(re)敏(min)元(yuan)件(jian)，當(dang)線(xian)圈溫升(sheng)達(da)(da)到F級絕(jue)緣極限溫升(sheng)105K時，驅動(dong)器通過熱(re)敏(min)元(yuan)件(jian)采集的溫度(du)信號對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)實行過熱(re)保護(hu)，確保電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)安全運行，同時電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)定(ding)子采用兩(liang)次(ci)真空浸漆工藝，大(da)大(da)提高了定(ding)子合格率(lv)。
結語
從經(jing)濟(ji)效(xiao)益分析：永(yong)磁(ci)(ci)同(tong)步電(dian)動(dong)機(ji)特別(bie)適合(he)重(zhong)啟動(dong)輕運行的(de)(de)(de)使用(yong)場合(he)，推廣使用(yong)永(yong)磁(ci)(ci)同(tong)步電(dian)動(dong)機(ji)具(ju)有積極的(de)(de)(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益和(he)社(she)會(hui)效(xiao)益，對節能減排意(yi)義(yi)重(zhong)大。在可(ke)靠性(xing)和(he)穩定性(xing)方面，永(yong)磁(ci)(ci)同(tong)步電(dian)動(dong)機(ji)也具(ju)有可(ke)貴的(de)(de)(de)優勢(shi)。選用(yong)高效(xiao)永(yong)磁(ci)(ci)同(tong)步電(dian)動(dong)機(ji)是(shi)一(yi)項(xiang)一(yi)次性(xing)投資(zi)長期受益的(de)(de)(de)過(guo)程。