世界上最早的電機(jī)原型就是永磁電機(jī)，只是當(dāng)時(shí)永磁材料性能不良，而被電磁式電機(jī)占了主流。鋁鎳鈷永磁體的問世使永磁電機(jī)開始發(fā)展，但由于其價(jià)格比較高，所以鋁鎳鈷永磁電動機(jī)應(yīng)用面并不廣。自從廉價(jià)鐵氧體的出現(xiàn)才使永磁電動機(jī)的應(yīng)用量大幅度增加，應(yīng)用面從玩具電機(jī)、音像電機(jī)、汽車微電機(jī)到工業(yè)用的小功率驅(qū)動和伺服驅(qū)動等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，500W以下的直流電機(jī)中永磁電動機(jī)占92％以上，其中絕大多數(shù)是鐵氧體永磁電動機(jī)。鐵氧體使用至今，但由于其磁性較差，不適合高性能電機(jī)的需要，因而20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了稀土釤鈷永磁體，其最大磁能積是鋁鎳鈷的四倍多，是鐵氧體的五倍多。釤鈷永磁體的出現(xiàn)使高性能伺服電動機(jī)得到實(shí)現(xiàn)，
但由于釤鈷永磁體價(jià)格過高，限制了其應(yīng)用。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)釹鐵硼永磁材料，
除了工作溫度和磁溫度系數(shù)不及釤鈷永磁體外，其他性能都超過了釤鈷，而且釹鐵硼永磁體遠(yuǎn)比釤鈷價(jià)格低得多。高性能永磁體的出現(xiàn)和性能不斷提高，將會引起電機(jī)行業(yè)的巨大改變。預(yù)計(jì)各種伺服電動機(jī)，不論是直流和交流，還是步進(jìn)電機(jī)最終都將過渡到永磁電機(jī)，甚至于應(yīng)用領(lǐng)域很廣的交流異步電機(jī)也最終要被各類型的永磁電機(jī)所代替。
3.2.1 經(jīng)濟(jì)型永磁直流電動機(jī)
微型永磁直流電動機(jī)向經(jīng)濟(jì)型和高性能型兩個(gè)方向發(fā)展。所謂經(jīng)濟(jì)型，主要是指音響聲像設(shè)備中使用的微型直流電動機(jī)，如各種錄音機(jī)，錄像機(jī)、組合音響、電唱機(jī)、隨身聽、收音機(jī)、激光唱機(jī)、數(shù)字激光視盤機(jī)及汽車音響等。其特點(diǎn)是數(shù)量極大，價(jià)格低廉，一般每只幾元。日本萬寶至公司是世界生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)永磁直流電動機(jī)最多的企業(yè)，每年產(chǎn)量數(shù)十億臺。但由于日元升值，日本本土在基本不生產(chǎn)這種電動機(jī)，大部分轉(zhuǎn)移中國大陸和東南亞各國。如萬寶至馬達(dá)公司在大連設(shè)立的萬寶至馬達(dá)大連有限公司和萬寶至馬達(dá)瓦房店有限公司以及萬寶至香港公司在東莞設(shè)立的來料加工工場，其產(chǎn)量已占總公司的絕大部分。日本三洋電機(jī)株式會社在蛇口設(shè)立的公司，投資1億港元，其中微型直流電動機(jī)年產(chǎn)量6000萬臺。 日本三協(xié)精機(jī)公司在廈門和廣東設(shè)立的獨(dú)資企業(yè)，年產(chǎn)各種微型直流電動機(jī)達(dá)到2億臺。香港德昌電機(jī)有限公司年產(chǎn)各種微電機(jī)10億臺以上，其中大部分是用于汽車電器中的微型直流電機(jī)。該公司還正在籌建年產(chǎn)量達(dá)4億臺的音響設(shè)備用小電機(jī)生產(chǎn)加工基地。日本美之美電機(jī)有限公司在珠海設(shè)立的珠海三美電機(jī)有限公司，年產(chǎn)微型直流電動機(jī)1億臺左右。這些電機(jī)基本上都是廉價(jià)的電機(jī)。我國大陸先后從日本引進(jìn)了9條音響聲像電機(jī)生產(chǎn)線，不僅抵御了進(jìn)口電機(jī)的沖擊，而且成為此類電機(jī)生產(chǎn)大國。如阜陽市青峰機(jī)械廠，先后從日本三協(xié)公司和萬寶至公司引進(jìn)電子穩(wěn)速永磁直流電動機(jī)生產(chǎn)線及生產(chǎn)技術(shù)，又在深圳合資創(chuàng)辦了深圳發(fā)發(fā)微電機(jī)公司， 在合肥創(chuàng)辦了三維電子有限公司，加上本廠一起月產(chǎn)量達(dá)300萬臺，另外浙江海山集團(tuán)公司，常州微特電機(jī)總廠等廠家也先后從國外引進(jìn)生產(chǎn)線。目前國內(nèi)企業(yè)經(jīng)濟(jì)型微型直流電動機(jī)產(chǎn)量在2億臺，而獨(dú)資企業(yè)產(chǎn)量估計(jì)在10億臺左右，所以在中國大陸生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型微型直流電動機(jī)占了全世界總量的絕大部分。這種經(jīng)濟(jì)型電機(jī)在技術(shù)上難度不大，但是生產(chǎn)必須有規(guī)模，年產(chǎn)百萬臺級別是不行的，必須達(dá)到千萬臺產(chǎn)量的數(shù)量級，所以設(shè)備投資巨大。
經(jīng)濟(jì)型直流電動機(jī)的發(fā)展趨勢是隨著其使用的要求而發(fā)展的，比如對于音響電機(jī)，是隨著整機(jī)對電動機(jī)追求更加小型、超薄、高速、高精度和低噪聲而不斷滿足其需要。因此這類電機(jī)的發(fā)展趨勢是：
⑴扁平輕小化。如錄音機(jī) 、電唱機(jī)、隨身聽、錄音機(jī)等設(shè)備、片狀電機(jī)受到青睞。
⑵無刷化。如錄像機(jī)，對磁鼓和主軸電機(jī)提出較高要求，而它是確保質(zhì)量的關(guān)鍵元件，所以現(xiàn)在大多采用無刷直流電機(jī)，以提高工作可靠性、高效率和降低低噪聲。
⑶高轉(zhuǎn)速化。在2000年日本小電機(jī)研討會暨展覽會上，三協(xié)、佳能、松下等公司都展出了DVD主軸電機(jī)，CD-ROM電機(jī)，轉(zhuǎn)速都在2000r/min以上，為了克服高速狀態(tài)下的軸承和噪聲問題，采用了動壓軸承結(jié)構(gòu)。利用空氣和油的動壓軸承與滾珠軸承相比，在體積、速度、噪聲和清潔度方面均有改進(jìn)，且生產(chǎn)成本低，其應(yīng)用領(lǐng)域在逐步擴(kuò)大。
⑷高精度化。如錄音機(jī)電機(jī)的穩(wěn)速誤差要求不大于0.75％，噪聲不大于32dB，抖晃率不大于0.03％。又如鼓電機(jī)是錄像機(jī)磁鼓伺服系統(tǒng)的主要部件，要求鼓電機(jī)的力矩波動小，噪聲低，機(jī)械安裝精度高，動態(tài)特性好。對DVD主軸電機(jī)要求與盤片配合的電機(jī)端面轉(zhuǎn)盤加工精度和配裝精度很高，轉(zhuǎn)盤端面跳動不大于20μm。要求微型永磁電動機(jī)高精度化是今后必然趨勢。
3.2.2 高性能稀土永磁直流電機(jī)
稀土永磁材料的研制開發(fā)對微電機(jī)的發(fā)展起了極大的推動作 |
