1永磁同步电机发展概况永磁电机是利用永磁体产生的磁场来进行机械能和电能相互转换的电磁装置[3-7]。早在19世纪20年代世界上出现的第一台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁电机，不过当时采用磁能密度很低的天然磁铁（Fe3O4）作为永磁体，因此电机的体积颇为庞大，不久即被电励磁电机所取代。65247

随着人们对永磁材料的机理、构成和制造技术逐渐深入的研究，特别是1967年，美国道尔顿大学Strnat教授采用烧结法制成了第一块钴基稀土永磁体，从而使永磁电机的发展进入一个全新的历史时期。这种稀土永磁体的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线等优异磁性能使其特别适合于永磁电机的应用，所以在70年代引起了从事电机及驱动系统技术的学者和研究人员以及产业界的普遍注意和重视。英国学者Merrin最先提出了永磁式交流电机的设计方案，德国西门子公司首次研制成功了著名的内嵌式转子结构永磁电机。高磁能积的永磁材料工业的进步和发展极大地促进了永磁电机的发展。1983年日本住友金属株式会社和美国通用汽车公司分别研制成功第三代稀土永磁体钕铁硼（NdFeB），这种材料由钕、铁、硼三种元素构成，采用铁取代了昂贵的金属钴，因此这种稀土永磁体具有相对低廉的价格。在钕铁硼永磁材料出现之后，世界各国的学者和产业界的研究开发重点逐渐转移到工业和民用电机应用领域。

永磁同步电机的发展与永磁材料工业的发展密切相关，随着稀土永磁材料的出现和发展，永磁电机的发展可以大致分为三个阶段：

（1）20世纪60年代后期和70年代，由于稀土钴永磁价格昂贵，研究开发重点是航空、航天用电机和要求高性能而价格不是主要因素的高科技领域；

（2）20世纪80年代，特别是1983年出现价格相对较低的钕铁硼永磁后，国内外的研究开发重点转移到工业和民用电机上。稀土永磁的优异磁性能，加上电力电子器件和微机技术的迅猛发展，不仅使许多传统的电励磁电机纷纷采用稀土永磁电机来替代，而且可以实现传统的电励磁电机所难以达到的高性能；论文网

（3）进人20世纪90年代，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低以及电力电子器件的进一步发展，加上永磁电机研究开发经验的逐步成熟，除了大力推广和应用已有研究成果，使永磁电机在国防、工农业生产和日常生活等各个方面获得越来越广泛的应用外，稀土永磁电机的研究开发进入一个新阶段。一方面，向大功率化（高转速、高转矩）、高功能化和微型化方向发展，目前，稀土永磁电机的单台容量已达MW级，最高转速已超过300 000 r/min，最低转速低于0.01 r/min，最小电机外径只有0.8 mm，长l.2 mm。另一方面，促使永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面的研究工作出现崭新的局面，有关的学术论文和科研成果大量涌现，形成了以电磁场数值计算和等效磁路解析求解相结合的一整套分析研究方法和计算机辅助设计软件。

我国占有世界80%以上的稀土资源蕴藏量，在开发高磁场永磁材料方面具有得天独厚的有利条件，目前我国一大批科研单位和高等院校积极参加到高磁场永磁材料的应用和开发研究工作中，并取得了丰硕的研究成果。

2 永磁同步电机的特点与优点

在永磁同步电机中，转子的直流励磁绕组被永磁体取代，消除了励磁铜耗，转子惯性更低和转子结构更加坚固，同时永磁同步电机与传统的发电机相比，不需要集电环和电刷装置，结构简单，减少了故障率。采用稀土永磁后还可以增加大气隙磁密，并把电机转速提高到最佳值。这些原因使其具有了普通电机所不具备的特点：即轻型化、高性能化和高效节能。