PM机器的崛起

这种“崛起”与《终结者3》的传奇无关，它指的是当今永磁机械(电机、发电机和其他设备)的应用范围和物理尺寸的不断扩大。时代已经改变了PM机器主要由小型交流(和直流)电机组成的概念。

永磁无刷同步电机已经远远超出了机床、CNC和相关的传统应用。即使在这里，规模也有所增长，例如发那科有限公司的额定功率达到了220千瓦。较新的PM机器应用包括通用工业过程，电动混合动力汽车，磁(变速)驱动器，以及大型风力涡轮机的发电机。与感应电机相比，其目标是通过削减转子损耗来提高效率。

一个值得注意的通用产品开发是Baldor Electric的RPM交流系列PM同步电机。该设计结合了层压钢框架定子和突出极，内部PM (IPM)转子的功率密度和效率(见在线参考1)。Rich Schaefer，变速和特种电机的营销经理，解释说，RPM AC系列额定值现在可达700马力(522千瓦)的标准风冷版本。Schaefer指出，水冷机组的额定功率更高，例如为钻井行业开发的减速电机，额定功率为1020 hp，能够在非常紧凑的空间内产生35,000 lb-ft (47,460 N-m)扭矩。

GE全球研究院的一项电力驱动气体压缩机的开发预示着未来动力的进一步增长。GEGR介绍了一个6兆瓦，高速驱动电机原型在2009年3月车间由美国能源部和其他(见在线参考文献2)。效率和其他优点使PM机器拓扑首选超过15,000 rpm速度，GEGR说。

材料问题

永磁机械依靠所谓的稀土磁铁材料——典型的钕铁硼(Nd-Fe-B)——来实现高扭矩生产。更广泛的应用意味着对磁铁的需求更大，无论是用于大批量产品的少量使用，还是用于较少大型机器的大量使用。后者转化为每个单元数百磅磁铁，即使采用IPM转子设计，也减少了给定扭矩输出所需的磁铁重量。IPM设计产生了一个额外的磁阻扭矩组件。

用于多兆瓦级风力涡轮机的同步永磁发电机也对磁铁有很大的需求。“在高速发电机中，磁铁的重量在150-200公斤(330-440磅)范围内，”安德斯·特罗德森说，他是开关控制和转换器公司的副总裁，一家大型发电机制造商。然而，由于大直径的机器和产生扭矩所需的磁极数量，低速直接驱动发电机的磁铁重量会飙升(参见在线参考文献3)。“轴转速越低，相同输出功率所需的扭矩就越高，”Troedson说。一台大型直驱发电机的磁体质量超过2公吨。这超过了4400磅!

永磁机械应用的增长引发了人们对稀土磁铁供需危机的最初担忧。专家们认为情况不那么严重。“我们并没有耗尽原材料或生产能力，”卓德森指出。他认为需求的增长将刺激制造业竞争，因此磁铁价格不太可能加速上涨。

“稀土磁铁原料储量丰富。我们需要确保稳定的生产质量和谨慎的供应商选择，”Baldor的Schaefer补充道。

作者信息

弗兰克·j·巴托斯，体育老师控制工程咨询编辑器。联络他的地址是braunbart@sbcglobal.net．

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