钕铁硼在永磁变频空压机中的未来

目录

• 永磁变频空压机工作原理

• 空压机变频式的含义

• 发展现状与优点

• 永磁变频空压机节能效果

• 永磁变频空压机减少生产损失

• 永磁变频空压机的维护成本降低

• 钕铁硼磁体影响下的发展趋势

• 超高速电机

• 高转矩大功率电机

• 微型化

• 高功能化

永磁变频空压机工作原理

高效能钕硼永磁体是永磁变频空压机的核心部件，其工作温度可达到120℃，不会失去磁性，使用寿命长且节能效果好。永磁变频空压机的工作原理基于永磁同步电机稀土，与电励磁同步电机相同，只是用永磁体替代了励磁绕组进行励磁。当永磁电机的三相定子绕组（各相差120°电角度）通入频率为f的三相交流电后，将产生一个以同步转速推移的旋转磁场。在稳态情况下，主极磁场与旋转磁场同步转动，因此转子转速也是同步转速。定子旋转磁场恒与永磁体建立的主极磁场保持相对静止，它们之间相互作用并产生电磁转矩，从而驱动电机旋转并进行能量转换。永磁变频空压机采用永磁稀土永磁同步电机（PM电机），螺杆主机与永磁电机共用同一根主轴，电机没有轴承，带有永磁体的转子直接安装在阳转子伸出轴上，传动效率100%。这种结构消除了传统电机轴承故障点，实现了电机免维护。因此，永磁变频空压机具有使用寿命长、免维护和节能等优点。

空压机变频式的含义

变频空压机能够根据负荷的变化自动调节输入电压频率，从而保持工作压力、流量、温度等主要参数的稳定，进一步提高了空压机的工作性能。相较于传统空压机，变频空压机优势明显。它能够有效减少电机启动时的电流冲击，降低对客户电网的影响，自动调节负荷降低功耗，减少能源的浪费，同时增加机器设备的使用寿命。因此，变频空压机具有很多优点。

发展现状与优点

永磁同步电机的发展与永磁材料的进步密不可分。新型永磁材料的出现极大地促进了永磁同步电机的发展。在20世纪80年代，钕铁硼稀土永磁材料问世，由于钕资源丰富，以铁取代昂贵的钴，价格相对较低。钕铁硼稀土永磁材料具有优良的磁性能，这些性能的提高进一步推动了永磁同步电机的研发和应用。

永磁变频空压机节能效果

永磁变频空气压缩机的主要优点在于节能，一般可以达到10% ~ 35%的节能效果。实际的节能程度取决于空气压缩机的工作状态和变频器的参数设定。其中，最大的影响因素是空气压缩机的工作工况，当客户用气状况波动较大时，节能效果更加显著，这直接反映在空载时间占总工作时间的比例上。

永磁变频空压机减少生产损失

永磁变频空气压缩机应用节能控制器，同时监视多达20个参数，包括电流、电压、转速、力矩、用电量等，实现了高度智能化的系统控制。这种先进的控制方法提高了整个空气压缩系统的稳定性和可靠性，减少了停机时间，降低了生产成本和损失。

永磁变频空压机的维护成本降低

在永磁变频空气压缩机中，采用了节能控制系统，软件启动时减少了对电机电气元件的电冲击，启动电流小，使电机接触器寿命得到延长。此外，软件启动还减少了设备的机械冲击，延长了电机轴承、主机轴承和齿轮箱等机械零件的使用寿命。

节能控制器控制装置使空气压缩机在决大部分时间处于加载状态，各类相关的电磁阀和气动元件都极大地减少了动作次数，所以无论电气和机械零件的故障率都大大降低。养活了更换零件的费用和人工费。另外变频器控制装置使空气压缩机在绝大部分时间处于加载状态，空气进口过滤器一直处于正向过滤的状态，当卸载时空气过滤器处于反向过滤的状态，变频器的使用，大大减少了入口过滤器的反向过滤的时间，延长了滤芯的使用寿命。

钕铁硼磁体影响下的发展趋势

永磁同步电机具有效率高、比功率大、结构简单、节能效果显著等一系列优点，因此在工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。随着高耐热性、高磁性能钕铁硼永磁体的成功开发以及电力电子元件的进一步发展和改进，稀土永磁同步电机的研究和开发在国内外进入了一个新时期，将在理论研究和应用领域都产生质的飞跃。目前稀土永磁同步电机正朝着超高速、高转矩、大功率、微型化和高功能化的方向不断发展。

超高速电机

永磁同步电机的结构相对简单，不需要励磁绕组，且磁场部分无发热源，因此不需要冷却装置。同时，该电机使用材料的矫顽力较高，气隙长度也可以取较大值，这使得该电机能够实现高速运转。

高转矩大功率电机

耐热、高磁性能钕铁硼永磁材料的开发成功将使其在大功率永磁 同步电机中获得重要应用。在各个行业，如运输、工业等，对于大功率电动机的需求正在逐步增加，例如电动汽车、混合动力汽车（包括内燃机和电动机的并用）、列车、电梯、机床、机器人等。

微型化

钕铁硼永磁材料具有极高的最大磁能积，尤其是可以制成超薄型的永磁体，这使得以前难以制造的超微型和低惯性电动机得以实现。目前已经开发出直径只有几毫米的超小型电动机，用于医疗微型机器、眼科手术机器人手臂或管道检测等场合的驱动源。甚至已经制造出世界上最小的永磁电动机，其外径仅0.8毫米，长度为1.2毫米。

高功能化

在高温、高真空度或空间狭小等特殊场合，传统电机难以胜任，而稀土永磁电机可以耐受高温（指钐钴或高耐热性钕铁硼磁体），且体积小，正好能够满足这些特殊要求。例如机械手在宇航设备中的应用、原子能设备的检查机器人以及半导体制造装置等需要在特殊环境下工作的电动机，需要使用高温电动机和高真空电动机。已经开发出直径为105mm、长145mm，采用高温特性优良的Sm2Co永磁体的三相四极永磁电动机，功率为150W，转速为3000r/min，在200℃～300℃高温和133.3 X 10 Pa真空度环境下工作。