【文章內(nèi)容簡介】 0萬臺(tái)以上。美國通用汽車公司對(duì)汽車用稀土永磁電機(jī)的發(fā)展極為樂觀，該公司年需釹鐵硼電機(jī)達(dá)2億臺(tái)之多。歐共體決定撥?？钗忻绹茽柕麓髮W(xué)專題研制釹鐵硼電機(jī)。日本是生產(chǎn)釹鐵硼永磁體的大國，一直壟斷永磁電動(dòng)機(jī)市場。近年國外開發(fā)了一種可實(shí)現(xiàn)小型低速、大轉(zhuǎn)矩化的電動(dòng)機(jī)，即便HD電機(jī)（High Density Motor），它采用高性能稀土永磁材料和特殊磁回路的DD電動(dòng)機(jī)（Direct Drive Motor）與小型高性能伺服驅(qū)動(dòng)器組合而成。電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)部分、軸承、轉(zhuǎn)子位置輸出部分構(gòu)成，直接和轉(zhuǎn)子連接。在HD電機(jī)的磁回路中，外轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌有片狀的高性能稀土永磁，在電機(jī)內(nèi)藏有電磁減速齒輪，達(dá)到低速大轉(zhuǎn)矩的目的。與傳統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)比較，其鐵心利用率提高了2倍多，輸出轉(zhuǎn)矩高2倍。這種電機(jī)在立式磨床的主軸驅(qū)動(dòng)、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。稀土永磁電機(jī)的發(fā)展方向是微型化和超薄型化。由于釹鐵硼的最大磁能積高，特別是能制成超薄型，從而使過去難以做到的超微薄型結(jié)構(gòu)電機(jī)得以實(shí)現(xiàn)。如國外用在小型立體聲單放機(jī)，薄型錄像機(jī)中的片狀無刷直流電機(jī)，轉(zhuǎn)子采用釹鐵硼，磁場方向?yàn)檩S向，控制部分印制在一塊板上，實(shí)現(xiàn)了高度集成化模塊，大大提高了電機(jī)可靠性。在高溫、高真空等特殊環(huán)境下，釤鈷永磁電機(jī)的應(yīng)用仍占主導(dǎo)地位。釤鈷永磁體由于具有工作溫度高，溫度系數(shù)小以及耐腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，因而在宇航設(shè)備、原子能設(shè)備、水下機(jī)器人、NC機(jī)床等特殊環(huán)境下應(yīng)用廣泛。英國MuiheadVaetric公司開發(fā)的潛水艇雷達(dá)無線驅(qū)動(dòng)用永磁電機(jī)，其絕緣等級(jí)為H級(jí)（180℃），電機(jī)由帶有霍爾傳感器的無刷直流電機(jī)，編碼器和溫度傳感器三部分組成，功率達(dá)800W，在轉(zhuǎn)速80r/min的情況下。美國西蒙茲精密產(chǎn)品公司用小型釤鈷永磁發(fā)電機(jī)作為航空點(diǎn)火系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電源，以滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)格的振動(dòng)及高溫環(huán)境要求，在F15戰(zhàn)斗機(jī)和F100噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上均有應(yīng)用。德國西門子公司研制開發(fā)的用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)就是釤鈷永磁電機(jī)。瑞士Interelectric公司研制的高性能空心杯轉(zhuǎn)子永磁直流電動(dòng)機(jī)有S、A、RE、F四大系列，直徑從10～75mm，品種達(dá)數(shù)千種，并配有精密齒輪和編碼器、測速機(jī)等各類組合電機(jī)。三、無刷直流電動(dòng)機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合的機(jī)電一體化新型微電機(jī)。它是一種最有前途的電動(dòng)機(jī)。無刷直流電動(dòng)機(jī)的主要特征是具有與普通有刷直流電流電動(dòng)機(jī)相似的機(jī)械特性以及必須有電子換向電路。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)徹底取消了機(jī)械換向器和電刷，而又具備傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)相同的線性機(jī)械特性，調(diào)速范圍寬，起動(dòng)力矩大，效率高等優(yōu)點(diǎn)，又具有如下特點(diǎn)：（1）高可靠性、長壽命，工作時(shí)限主要決定于軸承及潤滑，高性能電動(dòng)機(jī)的使用壽命可達(dá)數(shù)萬小時(shí)；（2）不必經(jīng)常維護(hù)；（3）無電氣接觸火花，安全、防爆性好，無線電干擾小；（4）機(jī)械噪聲低；（5）可工作于高真空，有腐蝕性氣體介質(zhì)和液體介質(zhì)環(huán)境中，例如宇航設(shè)備；（6）可工作于高速或超高速。已有100000r/min產(chǎn)品；（7）采用摾鋟鈹（insideout）結(jié)構(gòu)，繞組在定子上，易于散熱，轉(zhuǎn)子采用永磁體勵(lì)磁，無通電繞組，幾乎無損耗和發(fā)熱；（8）與電子電路結(jié)合，有更大的使用靈活性。例如：利用小功率邏輯控制信號(hào)可控制電動(dòng)機(jī)的起停，正反轉(zhuǎn)或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，適于數(shù)字控制，易于與微機(jī)接口。正由于此，無刷直流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)和家用及國防等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在航空航天領(lǐng)域，由于高真空，無刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢是最明顯的。如宇宙飛船中用的各種泵，使用了許多無刷電動(dòng)機(jī)。四、永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)20世紀(jì)80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）無電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低；（2）定子繞組散熱比較方便；（3）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性；（4）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)；（5）同功率下有較小的體積和重量。自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會(huì)上正式推出MAC永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這標(biāo)志著此種新一代交流伺服技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用化階段。到20世紀(jì)80年代中后期，各公司都已有完整的系列產(chǎn)品。整個(gè)伺服裝置市場都轉(zhuǎn)向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全滿足運(yùn)動(dòng)控制的要求，近年來隨著微處理器、新型數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng)，控制部分可完全由軟件進(jìn)行。到目前為止，高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)，控制驅(qū)動(dòng)器多采用快速、準(zhǔn)確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。日本安川電機(jī)制作所推出的小型交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，其中D系列適用于數(shù)控機(jī)床（最高轉(zhuǎn)速為1000r/min，～），R系列適用于機(jī)器人（最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，～）。之后又推出M、F、S、H、C、G六個(gè)系列。20世紀(jì)90年代先后推出了新的D系列和R系列。由舊系列矩形波驅(qū)動(dòng)、8051單片機(jī)控制改為正弦波驅(qū)動(dòng)、80C、154CPU和門陣列芯片控制，力矩波動(dòng)由24%降低到7%，并提高了可靠性。這樣，只用了幾年時(shí)間形成了八個(gè)系列（～6kW）較完整的體系，滿足了工作機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)械人、裝配機(jī)器人、電子部件、加工機(jī)械、印刷機(jī)、高速卷繞機(jī)、繞線機(jī)等的不同需要。以生產(chǎn)機(jī)床數(shù)控裝置而著名的日本法奴克（Fanuc）公司，在20世紀(jì)80年代中期也推出了S系列（13個(gè)規(guī)格）和L系列（5個(gè)規(guī)格）的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)。L系列有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和機(jī)械時(shí)間常數(shù)，適用于要求特別快速響應(yīng)的位置伺服系統(tǒng)。日本其他廠商，例如：三菱電動(dòng)機(jī)（HCKFS、HCMFS、HCSFS、HCRFS和HCUFS系列）、東芝精機(jī)（SM系列）、大阪鐵工所（BL系列）、三洋電氣（BL系列）、立石電機(jī)（S系列）等眾多廠商也進(jìn)入了永磁交流伺服系統(tǒng)的競爭行列。德國力士樂公司（Rexroth）的Indramat分部的MAC系列交流伺服電動(dòng)機(jī)共有7個(gè)機(jī)座號(hào)92個(gè)規(guī)格。德國西門子（Siemens）公司的IFT5系列三相永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)分為標(biāo)準(zhǔn)型和短型兩大類，共8個(gè)機(jī)座號(hào)98種規(guī)格。據(jù)稱該系列交流伺服電動(dòng)機(jī)與相同輸出力矩的直流伺服電動(dòng)機(jī)IHU系列相比，重量只有后者的1/2，配套的晶體管脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器6SC61系列，最多的可供6個(gè)軸的電動(dòng)機(jī)控制。德國寶石（BOSCH）公司生產(chǎn)鐵氧體永磁的SD系列（17個(gè)規(guī)格）和稀土永磁的SE系列（8個(gè)規(guī)格）交流伺服電動(dòng)機(jī)和ServodynSM系列的驅(qū)動(dòng)控制器。美國著名的伺服裝置生產(chǎn)公司Gettys曾一度作為Gould電子公司一個(gè)分部（Motion Control Division），生產(chǎn)M600系列的交流伺服電動(dòng)機(jī)和A600系列的伺服驅(qū)動(dòng)器。后合并到AEG，恢復(fù)了Gettys名稱，推出A700全數(shù)字化的交流伺服系統(tǒng)。美國AB（ALLENBRADLEY）公司驅(qū)動(dòng)分部生產(chǎn)1326型鐵氧體永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)和1391型交流PWM伺服控制器。電動(dòng)機(jī)包括3個(gè)機(jī)座號(hào)共30個(gè)規(guī)格。.（Industrial Drives）是美國著名的科爾摩根（Kollmorgen）的工業(yè)驅(qū)動(dòng)分部，曾生產(chǎn)BR2BR3BR510三個(gè)系列共41個(gè)規(guī)格的無刷伺服電動(dòng)機(jī)和BDS3型伺服驅(qū)動(dòng)器。自1989年起推出了全新系列設(shè)計(jì)的Goldline永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)，包括B（小慣量）、M（中慣量）和EB（防爆型）三大類，有60、80五種機(jī)座號(hào)，每大類有42個(gè)規(guī)格，全部采用釹