1. 技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)永磁無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展
面向21世紀(jì),為滿足與地球環(huán)境共存、與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合、符合機(jī)器人要求的微特電機(jī)將得到快速發(fā)展,并將構(gòu)筑起“微特電機(jī)的新時(shí)代”。與地球環(huán)境共存,要求電機(jī)高效節(jié)能、高出力省材料、靜音舒適、無(wú)害無(wú)污染等。與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,要求電機(jī)小型化、片狀化、高速化、輕量化、高精度、高性能等。滿足機(jī)器人用電機(jī),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(guó)外微特電機(jī)制造公司,十分重視永磁無(wú)刷電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)。電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),合理選擇參數(shù),減少力矩脈動(dòng)和噪音,擴(kuò)大調(diào)速范圍;多極集中繞組,減少繞組端部長(zhǎng)度,拼塊式或鉸鏈?zhǔn)诫姌袥_片提高糟滿率,高效率高性能驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究,高性能永磁材料的采用,使永磁無(wú)刷電機(jī)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(diǎn)。
2. 市場(chǎng)拉動(dòng)加速永磁無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展
(1)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域使用的微特電機(jī)數(shù)量約占整個(gè)微特電機(jī)的38%,HDD主軸電機(jī)、打印機(jī)主軸電機(jī)、復(fù)印機(jī)主軸電機(jī)、計(jì)算機(jī)風(fēng)機(jī)、高檔DVD主軸電機(jī)都是采用永磁無(wú)刷電機(jī)。
(2)家電領(lǐng)域使用的電機(jī)約占整個(gè)微特電機(jī)的15%。
(3)電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域使用驅(qū)動(dòng)電機(jī)情況,2004年我國(guó)共生產(chǎn)電動(dòng)自行車(chē)675.71萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)69.05%,其驅(qū)動(dòng)電機(jī)大部分采用有刷直流電機(jī),但由于直流有刷電機(jī)固有的缺點(diǎn),壽命短,維修難,隨著永磁無(wú)刷直流電機(jī)價(jià)格下降,控制器可靠性提高,采用永磁無(wú)刷電機(jī)越來(lái)越多。
(4)電梯采用永磁無(wú)刷同步電機(jī)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(shí)現(xiàn)減速直接驅(qū)動(dòng)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(jī)調(diào)速和異步電機(jī)變頻調(diào)速。
(5)高速高精度加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng),目前主要還是用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲桿結(jié)構(gòu),上世紀(jì)90年代初開(kāi)始,應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),由于其與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,有一系列的優(yōu)點(diǎn),速度提高30倍,加速度提高10倍,最大達(dá)10g,剛度提高7倍。
(6)其他領(lǐng)域包括武裝裝備、機(jī)器人、宇航等微特電機(jī)。
3. 相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步為永磁無(wú)刷電機(jī)發(fā)展提供了基礎(chǔ)
永磁無(wú)刷電機(jī)是集新型永磁材料、電力電子、集成電路、計(jì)算機(jī)及電機(jī)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(wú)刷電機(jī)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(wú)刷電機(jī)提供高剩磁感應(yīng)強(qiáng)度、高矯頑力、高磁能積的永磁體,對(duì)其溫度系數(shù)大,居里點(diǎn)低,容易氧化生銹的不足,不斷在改進(jìn)提高,現(xiàn)釹鐵硼永磁材料最高工作溫度可達(dá)180℃,一般也可達(dá)到150℃,通過(guò)涂覆處理解決氧化生銹問(wèn)題。永磁無(wú)刷電機(jī)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(dá)到2.3萬(wàn)噸,我國(guó)生產(chǎn)1.4萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2010年全球產(chǎn)量將達(dá)到9萬(wàn)噸,我國(guó)生產(chǎn)5萬(wàn)噸。隨著電力電子技術(shù)和產(chǎn)品一代一代更新,半導(dǎo)體開(kāi)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(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,現(xiàn)已有不少電機(jī)專(zhuān)用集成塊,近幾年出現(xiàn)專(zhuān)門(mén)用于電機(jī)控制的高性能、低價(jià)位的數(shù)字信號(hào)處理器DSP、集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展對(duì)永磁無(wú)刷電機(jī)控制技術(shù)起到有力的推動(dòng)作用,為永磁無(wú)刷電機(jī)發(fā)展提供了基礎(chǔ)。
4. 我國(guó)應(yīng)重視永磁無(wú)刷電機(jī)的 研究、開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化