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稀土永磁电机

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充分利用我国稀土资源

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充分利用我国稀土资源

发布日期:2018-06-13 作者:承德盛乾特种电机制造有限公司 点击:


符合国情的开展才是最好的开展方法,稀土永磁电机顺应了我国的国情,为我国的开展供给了巨大动力。

我国是稀土大国,稀土资源丰富,稀土永磁产值己居国际首位,但稀土永磁产值的三分之二用于出口,在国内出售的三分之一中用于电机的比例很低,而高功能稀土水磁电机却跟着计算机、飞机、数控机床等产品很多进。仅数控机床因电机和传动操控体系不合要求而每年进口22亿美元以上。依据国情,近期内要点开发运用下列四类高功能稀土永磁电机:


1、高效永磁电机

动力缺少是国际件难题,各国都在开发动力的同时重视开发高效节能电机。1991年英国执行了一项1200万英磅的研讨计划, 旨在开发一种高效电动机,其功率较一般电动机进步3%,1992年,美国动力政策法规定: 从l 997年10月24日后只出产高效电动机,大部分一般功率电动机将不再出产:2002年10月后将出产高功率电动机,2007年10月将出产技能上到达极根,经济上可行的最高功率电动机。采纳的技能办法是用好资料 (低损耗的硅钢片、铜线、轴承和电扇),多用资料(20%-30%)和进步加工精度来开展高效异步电动机本钱添加20%-40%,经济办法由电力公司给予补助,每出产1KW电机补助12—16美元。每年约补助6—8亿美元。但悉数改为高效电机后,每年节约电费达170亿美元。

我国因为国产资料的功能与国外有较大距离,短期内异步电动机的功率难以到达要求,并且异步电动机的磁场是由定子侧供给无功电流树立的,功率因数进步困难,而运用我国资源优势的钕铁硼永磁开发高效永磁电动,则其功率能够超越美国对高功率电动机的要求。以11KW4极电机的功率为例, 我国现在通用的Y系列电机为88%,美国规定高效电机为91%,最高功率电机为92.4%,而沈阳工业大学特种电机研讨所开发的永磁同步电动机功率高达93.2%。

我国每年出产电能的60%左右耗费于各种类型电动机中,查询发现当时电能耗费糟蹋严峻的一个重要原因是电动机装备不合理,即遍及存在着“大马拉小车”现象,据原机电工业部对12个厂1181台电机和北京某纺织厂5261台电机运用情况查询,处于75%以上负载运作的电动机仅占18.1%,50-75%负载的占35.6%,49%以下负载的占46.3%。而一般异步电动机在低于50%负载时功率和功率因数急剧下降。例如油田用 14型抽油机所配电动机为55KW8级,而常常用在16KW左右(负载率为29%),此刻功率低于60%,功率因数低于0.40。又如用量大的5KW水泵、所配电动机功率为7.5KW,常常动作在3Kw左右(负载率为40%),机组工作功率仅38%,进一步剖析标明。其所以装备不合理,首要是该类负载需求高的起动转矩或高的过载才能,而异步电动机的起动 转矩和过载才能有限。

国内已有多家单位对此进行攻关,开宣布多种高效电机,沈阳工业大学特种电机研讨地点完结国家863计划重大项目《钕铁硼电机产品运用开发》过程中,在制约钕铁硼永磁电机开展的有可能失磁和本钱高级关键问题上取得了重大突破,使电机技能功能和经济指标有显著进步:起动转矩进步到3.4倍以上,可替代比它大1-2个功率等级的异步电动机,并且轻载时功率和功率因数仍很高,节电率为l0%-20%。所开发的37KW8级电机在辽河油田沈阳采油厂试验, 替代原75KW8级电机,起动顺畅,工作电流只要原有的1/3,节电效果显著。永磁电机所增本钱能够在1年内用节电费用回收。

“十五”期间,要点处理南北极电机种类开展问题,因为南北极电极转速高,风磨损大,有必要改进电扇,削减损耗,以保证南北极电机功率。美国现在就开端研讨功率到达极限,经济可行的最高功率电机,并于2007年投入出产。我们要开发比美国最高功率电机高出 1%—1.5%电机, 因而除在电磁规划方面进行改造之外,还要在电机壳体及轴承方面进行研讨,以到达上述方针。


2. 调速永磁同步电动机和无刷直流电动机

跟着电力电子技能的迅猛开展和器材价格的不断下降,人们越来越多地用变频电源和沟通电动机组成沟通调速体系来替代直流电动机调速体系。在沟通电动机中,永磁同步电动机的转速在安稳工作时与电源频率坚持稳定的联络,这一因有特性使得它可直接用于开环的变频调速体系,特别适用于同一变频电源供电的多台电机要求准确同步的传动体系中,这能够简化操控体系,还能够完成无刷动作,并且较高的功率和功率因数能够削减价格昂贵的配套变频电源的容量,因而在各种调速体系中的运用越来越广泛,这类电机一般由变频器频率的逐渐升高来起动,在转子能够不设置起动绕组。

变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环操控体系构成自同步永磁电动机,既具有电励磁直流电动机的优异调速功能,又完成了无刷化,这在要求高操控精度和高牢靠性的场合,如航空、航天、数控机床、加工中心、机器人、电动轿车、计算机外围设备和家用电器等方面都获得了广泛运用。其间反电动势波形和供电电流波形都是矩形波小的电动机、一般又称为无刷直流电动机;反电动势波形和供电电流波形都是正弦波的电动机,称为正弦波永磁同步电动机,简称永磁同步电机。美国制成驱动航天飞机升降副冀用的12.6KW、900r/min稀土永磁无刷直流电动机,功率为95%,仅重7.65kg,法国开发的100KW无刷直流电动机,在线圈端侧装入逆变器,总重只要28Kg,我国也已批量出产数控机床用的稀土永磁无刷直流电动机,调速比高达1:10000。

电动轿车是当时轿车开展的新方向,一些发达国家每年均投入很多经费用于研发和开发,其间电机和传动体系是电动轿车的心脏,稀土永磁电机以其体积小、功率高、功能优异而成为各国研发新一代电动轿车的首选计划。特别是跟着电力电子技能和集成操控技能的高速开展,为制作功能优异的无刷直流电机发明了基本条件,它除了具有一般直流电机的良好机械特性外,因为用电子换向替代换向,还具有牢靠性高,便于高速工作、无火及电磁搅扰,很小需求保护和良好操控特性等优点,电动车用电机的开发运用, 不只关于我国轿车工业的开展和生活环境的改进具有重要意义。也是21世纪开展的干流, 是电机学科研讨和开展的方向。

跟着人民生活水平的不断进步,对家用电器的要求越来越高,例如家用空调器,既是耗电大件, 又是噪声的首要来历,其开展趋势是运用能无极调速的永磁无刷直流电动机。在日本,无级调速的空调已占商场分额的70%以上,它既能依据室温的改变,自动调整到适合的转速下长时间工作,削减了噪声和振荡,使人的感觉更为舒适,还比不调速的空调器节电1/3。其它如电冰箱、洗衣机、除尘器、电扇等也在逐渐改用无刷直流电动 机。

跟着运用场合的不同,无刷直流电动机的功率规模很宽,小的只要几W、几十W,大的几十KW、几百KW,在国外是仅次于VCM 的稀土永磁第二大类用永,在国内也有很大的需求量,也有多家单位进行开发,因电力电子器材不配套和电机功能尚有距离, 现在实践运用还不多,但有很大的国内潜在商场。 “十五”期间,要点研发空调、电动车、医疗机械范畴的无刷直流电机。


3. 计算机用音围电机与磁盘驱动器

1998年我国计算机产值达1000万台,并且以年添加20%速度开展。但作为计算机的首要配件,磁盘驱动器,却长时间依靠从国外进口,没有完成国产化,每年均匀用去外汇达10亿美元以上,相当我国出口钕铁硼磁体价值10倍。

磁盘驱动器在国外也有宽广商场,并且我国有很强的竞争力,现在我国宁波韵声集团公司已与IBM、MaXtor、seagate及wistech 等公司进行联络,有的国外公司供给了产品图纸和样品,韵声公司已试制了800只样品 (包含音圈电机、臂、磁头)并送交国外进行检测。钕铁硼永磁资料,在国外约有40%用于磁盘驱动器。商场价格HAS(音圈电机、臂、 磁头三件总成)为33美元。该项目有广泛的开展前景,但技能难度很大。


4. 永磁发电机

永磁同步发电机不需求励磁绕组和直流励磁电源、也就取消了易出故障的集电环和电刷装置、成为无刷电机,因而结构简略,动行牢靠,选用稀土永磁后还能够添加气隙磁密,并把转速进步到最佳值。这些都能够缩小电机体积,减轻质量。现代航空、航天用发电机几乎悉数选用稀土钴永磁发电机,国内在用作大型汽轮发电机的副励磁机上已取得令国外注目的成果。现在,在风力发电机、余热发电、小型水力发电机和小型内燃发电机组等场合也正在逐渐推广运用永磁发电机。特别是我国地域宽广,山区、边远地区、移动施工部队、沿海渔民等都需求很多小型发电机。仅新疆一地每年出售数万台,这也是一个很大的潜在商场。当时技能上的困难首要是因为钕铁硼永磁资料的一致性差、温度系数大,使发电电势不安稳,需求从资料和电机规划两方面采纳办法。


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