永磁直驱电机

近年来，永磁直驱电机取得了显著进展，主要应用于低速负载，如带式输送机、搅拌机、拉丝机、低速泵等，取代了由高速电机加机械减速机构组成的机电系统。电机的转速范围一般在500rpm以下。永磁直驱电机主要分为外转子和内转子两种结构形式。外转子永磁直驱电机主要应用于带式输送机。

在永磁直驱电机的设计和应用中，需要注意的是，永磁直驱并不适用于特别低的输出转速。当大多数负载在50r/min的风电机组采用直驱电机驱动，如果功率一定，会导致转矩过大，电机成本过高，效率降低。当功率和转速确定后，需要比较直驱电机、更高速电机以及齿轮（或其他增减速机械结构）组合的经济性。目前，15MW以上、10rpm以下的风电机组逐渐采用半直驱方案，利用齿轮适当提高电机转速，降低电机成本，最终降低系统成本。对于电动机来说也是如此。因此，当转速在100r/min以下时，应认真考虑经济性，可选择半直驱方案。

永磁直驱电机一般采用表贴式永磁转子，以提高扭矩密度，减少材料用量。由于转速低，离心力小，无需采用内置永磁转子结构。一般采用压条、不锈钢套、玻璃纤维保护套等固定保护转子永磁体。但一些对可靠性要求较高、极数相对较小或振动较大的电机，也会采用内置永磁转子结构。

低速直驱电机采用变频器驱动。当极数设计达到上限时，进一步降低转速会导致频率降低。变频器频率较低时，PWM占空比降低，波形较差，容易导致转速波动和不稳定。因此，特别低速的直驱电机的控制也相当困难。目前，一些超低速电机采用磁场调制电机方案，以使用更高的驱动频率。

低速永磁直驱电机主要可采用风冷和液冷两种方式。风冷主要采用IC416独立风扇的冷却方式，液冷可采用水冷（IC71瓦），可根据现场情况确定。液冷方式可设计更高的热负荷，结​​构更紧凑，但要注意增加永磁体的厚度，防止过流退磁。

对于有速度和位置精度控制要求的低速直驱电机系统，需要添加位置传感器，采用有位置传感器的控制方法；另外，当启动时有较高的扭矩要求时，也需要采用有位置传感器的控制方法。

虽然采用永磁直驱电机可以省去原有的减速机构，降低维护成本，但如果设计不合理，会导致永磁直驱电机成本过高，系统效率下降。一般来说，增加永磁直驱电机的直径可以降低单位扭矩成本，因此可以将直驱电机做成直径更大、叠层长度更短的大盘。然而，直径的增加也有限制，过大的直径会增加机壳和轴的成本，甚至结构材料的成本也会逐渐超过有效材料的成本。因此设计直驱电机需要优化长径比，以降低电机的综合成本。

最后，我想强调的是，永磁直驱电机仍然是变频器驱动的电机。电机的功率因数会影响变频器输出侧的电流。只要在变频器的容量范围内，功率因数对性能的影响很小，不会影响电网侧的功率因数。因此，电机的功率因数设计应力求确保直驱电机运行在MTPA（最大转矩功率因数）模式下，以最小的电流产生最大的转矩。重要的原因是直驱电机的频率普遍较低，铁损远低于铜损，采用MTPA方法可以最大限度地降低铜损。技术人员不应受传统并网异步电机的影响，根据电机侧电流大小来判断电机的效率没有依据。

安徽明腾永磁机电设备有限公司是一家集永磁电机研发、制造、销售、服务于一体的现代化高新技术企业，产品品种规格齐全，其中低速直驱永磁电机（7.5-500rpm）广泛应用于水泥、建材、煤矿、石油、冶金等行业的风机、皮带输送机、柱塞泵、磨机等工业负载，运行工况良好。