永磁电机技术设计与应用第三版PDF电子书免费下载

　　在电机结构中使用永磁体（PMs）可带来以下好处：

　　•励磁系统不吸收电能，因此不存在励磁损耗，这意味着效率大幅提高

　　•与使用电磁激励相比，功率密度和/或扭矩密度更高

　　•比具有电磁激励（气隙中的磁通密度更高）的电机具有更好的动态性能

　　•简化施工和维护

　　•降低某些类型机器的价格。

　　第一个PM励磁系统早在十九世纪就被应用到电机上，例如J. Henry（1831）、H. Pixii（1832）、W. Ritchie（1833）、F. Watkins（1835）、T. Davenport（1837）、M.H. Jacobi（1839）35。当然，使用非常差质量的硬磁性材料（钢或（钨钢）很快就不鼓励使用电磁激励系统。1932年Alnico的发明复兴了永磁励磁系统，但其应用仅限于小功率和小功率直流换向器电机。目前，大多数带开槽转子的永磁直流换向器电动机使用铁氧体磁体。成本效益高且简单的直流换向器电机，定子上安装有钡或锶铁氧体PMs，在可预见的未来仍将用于道路车辆、玩具和家用设备。笼型感应电动机是20世纪最流行的电动机。近年来，随着电力电子技术和控制技术的不断发展，它们在电力传动中的应用日益广泛。它们的额定输出功率从70瓦到500千瓦不等，其中75%以1500转/分的速度运行。笼型感应电动机的主要优点是结构简单，维护简单，无换向器和滑环，价格低廉，可靠性中等。缺点是气隙小，堵转热点可能导致转子断条，效率和功率因数低于同步电动机。

　　使用永磁无刷电动机已成为比感应电动机更有吸引力的选择。稀土永磁同步电动机不仅可以改善电动机的稳态性能，而且可以提高电动机的功率密度（输出功率质量比）、动态性能和质量。稀土磁体的价格也在下降，这使得这些电机更受欢迎。半导体驱动器领域的改进意味着无刷电机的控制变得更容易，更具成本效益，在保持良好效率的同时，可以在很大的速度范围内运行电机。近年来，伺服电机技术已经从传统的直流或两相交流电机驱动转变为新型的免维护无刷三相矢量控制交流电机驱动，适用于要求快速响应、重量轻、连续转矩和峰值转矩大的所有电机应用永磁无刷电动机的磁铁安装在转子上，电枢绕组安装在定子上。因此，电枢电流不通过换向器或滑环和电刷传输。这些是需要维修的主要部件。90%的电动机的标准维护程序与滑动接触有关。在直流换向器电动机中，功率损失主要发生在转子中，这限制了热传递，从而限制了电枢绕组电流密度。在永磁无刷电机中，功率损耗几乎都在定子中，在定子中热量可以很容易地通过肋架传递，或者在大型电机中，可以使用水冷系统［9，24，223］有一个高的气隙磁通密度和速度无关的电流限制。永磁无刷电机机电驱动已成为一个更可行的选择比其感应或磁阻对应的电机大小高达10-15千瓦。此外，还成功地尝试制造额定功率在1兆瓦以上的永磁无刷电动机（德国和美国）［9，23，24，124，223，276］，高性能的稀土磁体已成功地在所有高功率密度、改善动态性能或更高效率的应用中取代铁氧体和铝镍钴磁体是最重要的。这些点是关键选择标准的典型例子是用于计算机外围应用的步进电机和用于机床或机器人的伺服电机。