稀土永磁电机发展现状与市场预测

稀土永磁电机发展现状与市场预测全国稀土永磁电机协作网众所周知，电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。

磁场可以由电流励磁产生，也可以由永磁体产生。

但一般的永磁体,由于磁能密度低，因而所建立的能量转换所必需的气隙磁场强度也较低，所以只能制造一些容量小的永磁电机，如目前大量生产的铁氧体永磁电机。

高性能稀土永磁材料，特别是钕铁硼永磁问世后，情况发生了重大变化。

高性能钕铁硼磁体产生的磁场，不仅可以达到电流励磁所产生的磁场强度，而且还远远超过电流励磁，因而可以制造出数千kW的大中型电机。

高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。

它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。

稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。

采用稀土永磁体可以明显减轻电机重量，缩小体积。

例如10kW发电机，常规发电机重量为220kg，而永磁发电机重量仅为92kg，相当于常规发电机重量的45.8％。

又如计算机磁盘驱动器，上个世纪60年代采用铁氧体，尺寸为14in，而采用钕铁硼后只有3.5in，现在己达到2.5in。

再如，德国制成的六相变频电源供电的1095kW、230r／min稀土永磁电动机，用于舰船的推进，与过去使用的直流电动机相比，体积减少60％左右，总损耗降低20％左右，而且省去了电刷和换向器，维护方便。

荷兰菲利蒲公司以70W微电机作过比较，稀土永磁电机体积为电流励磁电机的1/4，为铁氧体励磁电机的1/2。

总之，稀土永磁电机轻型化，是个非常明显的特点。

高性能化也是稀土永磁电机的突出优点，有些性能是传统标准电机所不能及的。

例如，数控机床用稀土永磁伺服电机，调速比高达1：10000。

稀土永磁电机可以实现精密控制驱动，转速控制精度可达到0.1‰，在机械特性方面，稀土永磁电机可以实现低速大转矩运行，可在负载转矩下直接起动。

此外，稀土永磁电机还具有运行精度高（如计算机硬盘驱动器的摆动电机端面与磁盘之间的跳动量要求达到0.1～0.3μ）、运行噪声小、平稳性好、过载能力大等特点。

稀土永磁电机又是一种高效节能产品，平均节电率高达10％以上，专用稀土永磁电机可高达15%～20％。

美国GM公司研制的钕铁硼永磁起动电机，与老式串激直流起动电机相比，不仅重量由原来的6.21kg降低到4.2kg，体积减少了1／3，而且效率提高了45%。

在水泵、风机、压缩机需要无级变频调速的场合，异步变频调速可节电25％左右，而永磁变频调速节电率高达30％以上。

一、一、稀土永磁电机目前情况1.稀土高效节能电动机1983年，日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司各自研制成功钕铁硼(NdFeB)永磁，由于磁性能高于其他永磁材料，价格又低于钐钴永磁材料，国内外研究、开发重点从军用转向工业和民用电机上。

1990年西北工业大学与闽东电机厂合作，开发生产0.8kW纺织用同步电动机，效率提高5％，节电率10％，并己形成年产3万台生产能力，但由于纺织业缺少设备改造资金，织布机改造放慢，年产只有400～500台。

“九五”期间，协作网重点开发推广油田抽油机电机，节电率高达15％～20％，已在油田应用，效果良好。

全国已有闽东电机公司、永济电机厂、株洲电机厂、大庆永磁电机制造公司、博通电机厂、延安电机厂、瑞安电机厂、江苏大中电机公司、沈阳博远电机公司、大安市稀土永磁电机公司组织生产，年生产能力已超过10000台，预计2002年生产5000台，150000kW。

钕铁硼用量约45吨。

沈阳工业大学与首钢合作，改造300kW电机，节电率达7.2%，所需投资1年内即可收回。

现己形成小批量生产条件。

沈阳工业大学与沈阳电机厂合作研制出目前国内容量最大的1120kW稀土永磁同步电动机，正在安排使用单位，进行运行试验。

2.电动自行车电机目前已在翔宇电器公司、卧龙电器公司、凯杰电器公司等工厂生产，年产量约35万台，5.25万kW，年需永磁材料约129吨，自行车产值7亿元。

2003年1～6月份生产12万台。

电动自行车己在全国主要城市建立起销售网点，深受消费者欢迎。

3.数控机床用伺服电机数控机床用伺服电机，市场潜力很大，据有关部门统计，2001年从国外进口数控机床、加工中心24亿美元，伺服电机是数控机床关键配套产品。

目前生产的单位有兰州电机厂、华中理工大学新型电机厂等，年产量约6200台，需永磁材料4.3吨。

4.微特电机微特电机应用领域非常广泛，据1998年统计，微电机行业生产企业为420家，职工人数5万人，大部分企业都生产稀土永磁微特电机，但每个工厂生产的品种、数量却不多。

目前生产批量较大的企业有双环全新机电公司、威龙公司、万宝至公司、博山电机厂、西安微电机研究所、长安永磁电机开发公司、21所、兰州电机厂、天丰电器公司、北京微电机总厂、其主要是空心杯电机、步进电机等。

年总产量约2500万台，使用永磁材料13.75吨。

5.纺织及化纤设备配套电机纺织机械及化纤设备对配套电机除节能的要求外，还要高性能，如高调速精度。

因此传统标准电机，难以满足要求。

目前主要生产单位有渭南纺织机械厂、浙江调速电机厂、闽东电机厂、曙光电机厂，年产量约1万台，0.5万kW，产值1000万元，永磁材料用量6吨。

表1 据不完全统计主要生产厂年生产情况“九五”期间永磁电机的发展很不平衡，有进有退。

其中抽油机用稀土永磁同步电机，发展迅速，现己形成年产1万台以上的生产能力，在油田运行情况良好，取得明显技术经济效益。

电动自行车发展也很迅速，深受使用者欢迎。

现在己在全国各主要城市建立起生产、销售、维修网点。

稀土微特电机发展极为迅速，特别是空心杯电机，产量大幅度增长，价格却成倍下降。

但在摩托车起动电机方面，由于竞争激烈，三角债等方面原因，铁氧体励磁占据上风，博山电机厂、曙光电机厂形成的40万台生产能力，不得不停止生产。

0.8kW纺织专用电机，由于纺织行业不景气，国家强制淘汰部分纺织设备，限制纺织品产量，企业无力投资更换电机，形成闽东电机等厂形成的3万台／年生产能力，不能发挥作用，每年只生产几百台产品。

“九五”期间稀土永磁电机开发应用的几个特点：1.从主要在试验室开发研制向科研与产业化相结合的方向发展，如油田用抽油机专用电机，电动自行车等。

2.以仿制为主向自行设计、自主创新方向发展，如“九五”期间开发的超高效电机、医疗机械用无刷直流电机、化纤设备用高牵入能力同步电机、高防护性钕铁硼电镀技术等，都拥有自己的知识产权。

3.从以产品研制为主，向产品研制、工艺及装备开发、标准、试验方法规范化方向发展，形成成套技术。

4.从小型电机向大型电机发展，向超微型电机发展，国内最大容量的稀土永磁同步电机为1120kW，空心杯电机外径为φ4mm。

国外微型电机为φ0.8mm，长1.2mm。

二、稀土永磁电机技术发展趋势1.1.向高效节能方向发展高效是指满载时效率高，节能是指综合节能效果。

如效率相同，但使用对象不同，节电效果也不同。

一般的稀土永磁同步电机，平均节电率高达10％，某些专用稀土永磁同步电机，如油田抽油机用电机，节电率高达15％～20％。

电机节能是一项系统工程，应该从各个方面寻求降低电能消耗的方法。

系统输入功率包括配电电源、电动机的控制、电动机本身、电动机与负载的连接以及最终被驱动的负载匹配。

例如，根据国家统计局1989年统计，全国各类泵类、风机约有3700多万台，总配套装机容量1.1亿kW，每年耗电量占全国用电量的1／3。

国际先进水平是：风机、水泵本身运行效率一般在85％以上，系统运行效率是80％左右。

而目前我国国产设备的本体设计效率为75％，系统运行效率不到30％，电源浪费十分严重。

这种状况目前并未改变。

电动机的节能分两个方面。

一方面是改革异步电动机的结构，提高效率和其他性能，异步电动机以其结构简单、价格便宜、适应各种工况条件等优点被广泛应用于工业生产各个领域。

其次是发展永磁同步电动机，可以取得更高的节电效果。

国外提高电动机效率的主要途径，是通过对异步电动机的优化设计，增加铜、铝、电工钢板等有效材料用量，降低绕组损耗和铁耗；采用较好的磁性材料和工艺，以降低铁耗：合理设计通风结构和选用高性能轴承，降低机械损耗；通过改进设计和工艺，降低杂散损耗，国外己开发出高效异步电机。

美国1992年美国前总统布什签署批准了能源政策法。

按照该法令，自1997年10月24日以后，美国大部分一般效率的电动机不再生产，而只允许生产高效率的电动机。

并提出将电动机推至极限，于2007年生产超高效电动机。

据有关资料介绍，160M-4 11kW 电机，Y系列效率为88％，高效电机为91.8％，超高效电机92.4％，沈阳工业大学开发的超高效稀土永磁电机为94.7％。

欧美等工业发达国家，提高电动机效率重点放在异步电动机上，英国三相异步电动机的用电量占电动机总用电量的86％。

美国和欧盟在37kW以下的电动机台数占总装机台数的95％，所以把节能重点放在异步电动机上是理所当然的。

根据我国国情，高性能的稀土永磁材料已实现产业化，钕铁硼的产量现已居世界第一位，钕铁硼的价格也趋向合理。

计算结果统计资料表明，中小型永磁同步电动机的效率可提高5％，节电率10％，某些专用永磁同步电机节电达15％～20％。

所以发展永磁同步电动机是新世纪电机工业技术发展趋势之一。

2.向机电一体化方向发展要提升传统机电产品的水平，必须紧紧抓住机电一体化这个环节。

实现机电一体化的基础，是发展各种机电一体化需用的各种高性能稀土永磁电机，如数控机床用伺服电机，计算机用VCM音圈电机。

一台60把刀加工中心，要配备30台伺服电机。

变频调速稀土永磁同步电机和无刷直流电机是机电一体化的基础。

3.向高性能方向发展现代化装备向电机工业提出各种各样的高性能要求，如军事装备要求提供给各种高性能信号电机，移动电站，自动化装备用伺服系统及电机，航空航天用高性能、高可靠性永磁电机，化纤设备用高调速精度变频调速同步电动机，数控机床、加工中心、机器人用高调速比稀土永磁伺服电机，计算机用高精度摆动电机及主轴电机等等。

4.向专用电机方向发展电机所驱动的负载千变万化，如全部采用通用型电动机，在某些情况下，技术经济很不合理。

因此国外大力发展专用电机，专用电机约占总产量的80％，通用电机占20％。

而我国恰恰相反，专用电机只占20％，通用型电机占80％。

专用电机是根据不同负载特性专门没计的，如油田用抽油机专用稀土永磁电机，节电率高达20％。

这方面的节能潜力很大。

电机工作者不仅要研究电机本身，更应当研究所驱动负载的特性，设计出性能先进、运行可靠、价格合理的稀土永磁电机产品。

5.向轻型化方向发展航空航天产品，电动车辆、数控机床、计算机、视听产品、医疗器械、便携式光机电一体化产品等，都对电机提出体积小、重量轻的严格要求。