永永磁無刷電機是永磁無刷直流電機、永磁無刷交流同步電機、永磁無刷直線電機和永磁無刷力矩電機的總稱。永磁無刷電機具有不少優(yōu)點，因此已是目前微特電機發(fā)展主流。 　　一 永磁無刷電機迅速發(fā)展的原因 　　1. 技術(shù)進步推動永磁無刷電機的發(fā)展 　　面向21世紀，為滿足與地球環(huán)境共存、與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合、符合機器人要求的微特電機將得到快速發(fā)展，并將構(gòu)筑起“微特電機的新時代”。與地球環(huán)境共存，要求電機高效節(jié)能、高出力省材料、靜音舒適、無害無污染等。與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，要求電機小型化、片狀化、高速化、輕量化、高精度、高性能等。滿足機器人用電機，要求高出力、低慣量、低速大力矩、智能化等，為了滿足上述要求，國外微特電機制造公司，十分重視永磁無刷電機和驅(qū)動控制技術(shù)的研究、開發(fā)。電機進行優(yōu)化設(shè)計，合理選擇參數(shù)，減少力矩脈動和噪音，擴大調(diào)速范圍；多極集中繞組，減少繞組端部長度，拼塊式或鉸鏈式電樞沖片提高糟滿率，高效率高性能驅(qū)動控制技術(shù)的研究，高性能永磁材料的采用，使永磁無刷電機具有高效節(jié)能、高出力省材料、高可靠高性能、體積小重量輕等優(yōu)點。 　　2. 市場拉動加速永磁無刷電機的發(fā)展 　?。?）網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域使用的微特電機數(shù)量約占整個微特電機的38%，HDD主軸電機、打印機主軸電機、復印機主軸電機、計算機風機、高檔DVD主軸電機都是采用永磁無刷電機。而且是精密永磁無刷電機，由于精度要求高，均采用粘結(jié)釹鐵硼，日本83%的粘結(jié)釹鐵硼用于該類永磁無刷電機；整片電樞沖片，多極集中繞組，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。手機用的振動電機，不論是圓柱形還是鈕扣式，振動電機絕大部分還是采用有刷直流電機，但也有無刷振動電機，目前沒有得到廣泛使用。 　?。?）家電領(lǐng)域使用的電機約占整個微特電機的15%?？照{(diào)器、洗衣機、電冰箱等主要家電最早使用單相異步電動機，由于其效率低、利用率低，為了節(jié)能，上世紀90年代初采用變頻調(diào)速異步電動機，目前日本90%以上的空調(diào)器采用永磁無刷直流電機，替代異步電動機變頻調(diào)速，我國空調(diào)器制造廠也開始采用永磁無刷直流電機，以獲得更好的節(jié)能效果和節(jié)省材料。在相同的額定功率和額定轉(zhuǎn)速下，設(shè)單相異步電動機的體積和重量為100%，則永磁無刷直流電動機的體積為38%，重量為34.8%，用銅量為20.9%，用鐵量為36.5%，效率提高10%以上。為了盡可能提高效率，電機永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼，電樞沖片采用拼塊式或鉸鏈式，多極集中繞組，根據(jù)用戶使用要求電機可做成外轉(zhuǎn)子或內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)?？照{(diào)器、洗衣機、電冰箱等為主的家電將越來越多采用永磁無刷電機是發(fā)展趨勢。 　?。?）電動車領(lǐng)域使用驅(qū)動電機情況，2004年我國共生產(chǎn)電動自行車675.71萬輛，同比增長69.05%，其驅(qū)動電機大部分采用有刷直流電機，但由于直流有刷電機固有的缺點，壽命短，維修難，隨著永磁無刷直流電機價格下降，控制器可靠性提高，采用永磁無刷電機越來越多。能源緊張，環(huán)境污染日益加強，電動汽車顯示強勁的生命力，被汽車生產(chǎn)廠和消費者看好，有資料顯示，到2010年，電動汽車將占全球汽車需求量的四分之一，總量將達到2000萬輛，美國通用、日本豐田、法國雪鐵龍等大汽車公司都將電動汽車作為發(fā)展方向，我國也高度重視，被科技部列為“十五”期間國家重大攻關(guān)項目，也是“十一五”規(guī)劃中發(fā)展綠色交通的重要內(nèi)容之一。電動汽車驅(qū)動電機有有刷直流電機、變頻異步電機和永磁無刷電機，但趨向是永磁無刷電機，尤其是日本汽車制造商都采用永磁無刷電機。汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的驅(qū)動電機有有刷直流電機和永磁無刷電機，但趨向也是永磁無刷電機。凡是電動車中涉及安全等重要系統(tǒng)中用的電機采用永磁無刷電機替代有刷直流電機將是一個趨勢。電機永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼，繞組形式有集中繞組和分布繞組兩種，電機結(jié)構(gòu)有外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子兩種。至于汽車中用的一般電機目前仍然是有刷直流電機為主，自動車用的微特電機約占整個微特電機的17%。 　　（4）電梯采用永磁無刷同步電機伺服控制系統(tǒng)后，不僅具有體積小、節(jié)能、控制性能好，又容易實現(xiàn)減速直接驅(qū)動消除齒輪減速裝置，低噪聲、平層精度和舒適性都優(yōu)于以前的有刷直流電機調(diào)速和異步電機變頻調(diào)速。適合在無機房電梯中使用，因此永磁無刷同步電機驅(qū)動得到各大電梯公司的青睞。 　?。?）高速高精度加工機床的進給驅(qū)動，目前主要還是用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)伺服電機加精密高速滾珠絲桿結(jié)構(gòu)，上世紀90年代初開始，應(yīng)用直線電機直接驅(qū)動，由于其與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，有一系列的優(yōu)點，速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍。當然直線電機直接驅(qū)動也存在一些缺點和問題，如控制難度大、磁干擾、成本較高等，但是總的趨勢直線電機驅(qū)動占比重會越來越大，很有可能將來成為機床進給驅(qū)動的主體。由于永磁無刷同步式直線伺服電機效率高，推力密度大，可控性好等優(yōu)點，盡管其對隔磁防塵要求高和裝配較困難，但現(xiàn)在已成為機床用直線電機的主流。 　　（6）其他領(lǐng)域包括武裝裝備、機器人、宇航等微特電機。這些使用領(lǐng)域選用各類電機，品種規(guī)格繁多，如美國軍用微特電機有5000多個品種，年生產(chǎn)量只有300萬臺。隨著機器人、宇航事業(yè)的發(fā)展，對微特電機的需求量將增加，要求也提高。這些領(lǐng)域的伺服驅(qū)動類電機也向永磁無刷電機發(fā)展，如美國研制和生產(chǎn)軍用、宇航用微特電機骨干單位科爾摩根公司，有兩個永磁交流伺服電動機系列，M系列有5個機座號，47個品種，功率從0.54～15.7kW，轉(zhuǎn)速從900～1200r/min，連續(xù)轉(zhuǎn)矩從0.89～115N·m，峰值轉(zhuǎn)矩2.41～326.8N·m；MT系列有4個機座號，24個品種，功率從0.231～6.7kW，轉(zhuǎn)速從1500～6000r/min，連續(xù)轉(zhuǎn)矩從0.44～46.8N·m，峰值轉(zhuǎn)矩從1.25～115.4N·m。MT系列產(chǎn)品比M系列產(chǎn)品體積更小，效率更高，轉(zhuǎn)動慣量更小，接線插頭可旋轉(zhuǎn)，進一步提高武器裝備的快速性、小型化、可靠性和可維性，滿足武品裝備伺服控制系統(tǒng)的要求，廣泛用于雷達、宇航等領(lǐng)域。美國已將永磁無刷電機用于裝甲車作為驅(qū)動源，代替有刷直流電機，提高了裝甲車性能。德國西門子公司和芬蘭ABB公司生產(chǎn)的額定功率3820kW，額定電壓2800V，額定轉(zhuǎn)速135r/min的電機使用在豪華游輪、破冰船、工程船等吊艙式推進器，現(xiàn)正在推廣到潛艇，替代有刷直流電動機，提高潛艇性能。 　　3. 相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進步為永磁無刷電機發(fā)展提供了基礎(chǔ) 　　永磁無刷電機是集新型永磁材料、電力電子、集成電路、計算機及電機技術(shù)于一體的產(chǎn)品，相關(guān)行業(yè)技術(shù)發(fā)展，是永磁無刷電機發(fā)展的基礎(chǔ)。80年代初釹鐵硼稀土永磁材料的出現(xiàn)及高速發(fā)展，為永磁無刷電機提供高剩磁感應(yīng)強度、高矯頑力、高磁能積的永磁體，對其溫度系數(shù)大，居里點低，容易氧化生銹的不足，不斷在改進提高，現(xiàn)釹鐵硼永磁材料最高工作溫度可達180℃，一般也可達到150℃，通過涂覆處理解決氧化生銹問題。永磁無刷電機大部分采用粘結(jié)或燒結(jié)釹鐵硼，釹鐵硼永磁材料2005年全球產(chǎn)量將達到2.3萬噸，我國生產(chǎn)1.4萬噸，預計2010年全球產(chǎn)量將達到9萬噸，我國生產(chǎn)5萬噸。隨著電力電子技術(shù)和產(chǎn)品一代一代更新，半導體開關(guān)器件性能不斷提高，容量不斷增大，成本不斷降低。大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已有不少電機專用集成塊，近幾年出現(xiàn)專門用于電機控制的高性能、低價位的數(shù)字信號處理器DSP、集成電路和計算機技術(shù)快速發(fā)展對永磁無刷電機控制技術(shù)起到有力的推動作用，為永磁無刷電機發(fā)展提供了基礎(chǔ)。 　　二 我國應(yīng)重視永磁無刷電機的 研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化 　?。?）我國改革開放后，經(jīng)濟得到了迅速發(fā)展，但是，是高消耗的粗放型經(jīng)濟發(fā)展，我國提出了“十一五”期末單位國內(nèi)總產(chǎn)值能源消耗降低20%左右的目標，也提出了建設(shè)節(jié)約型社會，國家發(fā)改委編制的中期能源節(jié)約規(guī)劃中將永磁電機作為節(jié)能推廣產(chǎn)品，因為電力的60%左右消耗在電機上。因此我們應(yīng)該積極加速各類永磁無刷電機的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。 　?。?）我國是稀土材料儲藏大國，我們理應(yīng)加強稀土永磁材料的應(yīng)用研究，提高稀土材料的性能。 　?。?）我國除有稀土永磁材料豐富的優(yōu)勢外，還有永磁無刷電機人才資源，政府應(yīng)制定相應(yīng)地優(yōu)惠政策，實現(xiàn)政府推動下的產(chǎn)學研的聯(lián)合，充分發(fā)揮各方面人才優(yōu)勢，進行聯(lián)合開發(fā)、聯(lián)合攻關(guān)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，打造出有自主知識產(chǎn)權(quán)的各類永磁無刷電機品牌。 　?。?）我國使用的精密永磁交流伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)絕大部分依整進口，據(jù)不完全統(tǒng)計每年進口費用2億美元左右，我們有責任迅速實現(xiàn)各類永磁無刷電機產(chǎn)業(yè)化，形成真正的商品，替代進口，改變依賴進口的局面，使我國不僅是微特電機生產(chǎn)大國，又是微特電機技術(shù)強國。