與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)，特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)。因而應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。下面介紹幾種典型永磁電機(jī)的主要特點(diǎn)及其主要應(yīng)用場(chǎng)合。

稀土永磁發(fā)電機(jī)

永磁同步發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)相比不需要集電環(huán)和電刷裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了故障率。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密，并把電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到最佳值，提高功率質(zhì)量比。當(dāng)代航空、航天用發(fā)電機(jī)幾乎全部采用稀土永磁發(fā)電機(jī)。其典型產(chǎn)品為美國(guó)通用電氣公司制造的150kVA14極12000r/min～21000r/min和100 kVA60000r/min的稀土鈷永磁同步發(fā)電機(jī)。國(guó)內(nèi)研發(fā)的第一臺(tái)稀土永磁電機(jī)即為3kW20000r/min的永磁發(fā)電機(jī)。

永磁發(fā)電機(jī)也用作大型汽輪發(fā)電機(jī)的副勵(lì)磁機(jī)，80年代我國(guó)研制成功當(dāng)時(shí)世界容量最大的40kVA～160kVA稀土永磁副勵(lì)磁機(jī)，配備200MW～600MW汽輪發(fā)電機(jī)后大大提高電站運(yùn)行的可靠性。

目前，獨(dú)立電源用的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)小型發(fā)電機(jī)、車用永磁發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)的小型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在逐步推廣。

高效永磁同步電動(dòng)機(jī)

永磁同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，不需要無(wú)功勵(lì)磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)（可達(dá)到1，甚至容性），減少了定子電流和定子電阻損耗，而且在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)沒(méi)有轉(zhuǎn)子銅耗，進(jìn)而可以減小風(fēng)扇（小容量電機(jī)甚至可以去掉風(fēng)扇）和相應(yīng)的風(fēng)摩損耗，效率比同規(guī)格感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可提高2～8個(gè)百分點(diǎn)。而且，永磁同步電動(dòng)機(jī)在25%～120%額定負(fù)載范圍內(nèi)均可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果更為顯著。這類電機(jī)一般都在轉(zhuǎn)子上設(shè)置起動(dòng)繞組，具有在某一頻率和電壓下直接起動(dòng)的能力。目前主要應(yīng)用在油田、紡織化纖工業(yè)、陶瓷玻璃工業(yè)和年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)水泵等領(lǐng)域。

我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的高效高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩釹鐵硼永磁同步電動(dòng)機(jī)在油田應(yīng)用中可以解決“大馬拉小車”問(wèn)題，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)大50%～100%，可以替代大一個(gè)機(jī)座號(hào)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，節(jié)電率在20%左右。

紡織化纖行業(yè)中負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，要求高牽入轉(zhuǎn)矩。合理設(shè)計(jì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的空載漏磁系數(shù)、凸極比、轉(zhuǎn)子電阻、永磁體尺寸和定子繞組匝數(shù)可以提高永磁電機(jī)的牽入性能，促使它應(yīng)用于新型的紡織和化纖工業(yè)。

大型電站、礦山、石油、化工等行業(yè)所用幾百千瓦和兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)、泵類用電機(jī)是耗能大戶，而目前所用電機(jī)的效率和功率因數(shù)較低，改用釹鐵硼永磁后不僅提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)約能源，且為無(wú)刷結(jié)構(gòu)，提高了運(yùn)行的可靠性。目前1 120kW永磁同步電動(dòng)機(jī)是世界上功率最大的異步起動(dòng)高效稀土永磁電機(jī)，效率高于96.5%（同規(guī)格電機(jī)效率為95%），功率因數(shù)0.94，可以替代比它大1～2個(gè)功率等級(jí)的普通電動(dòng)機(jī)。

交流伺服永磁電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)

現(xiàn)在越來(lái)越多地用變頻電源和交流電動(dòng)機(jī)組成交流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)替代直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。在交流電動(dòng)機(jī)中，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)與電源頻率保持恒定的關(guān)系，使得它可直接用于開(kāi)環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。這類電機(jī)通常由變頻器頻率的逐步升高來(lái)起動(dòng)，在轉(zhuǎn)子上可以不設(shè)置起動(dòng)繞組，而且省去了電刷和換向器，維護(hù)方便。

變頻器供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成自同步永磁電動(dòng)機(jī)，既具有電勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異調(diào)速性能，又實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷化，主要應(yīng)用于高控制精度和高可靠性的場(chǎng)合，如航空、航天、數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、電動(dòng)汽車、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等。

現(xiàn)已研制成寬調(diào)速范圍、高恒功率調(diào)速比的釹鐵硼永磁同步電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)速比高達(dá)1：22500，極限轉(zhuǎn)速達(dá)到9000r/min。永磁同步電動(dòng)機(jī)高效、小振動(dòng)、低噪聲、高轉(zhuǎn)矩密度的特點(diǎn)在電動(dòng)車、機(jī)床等驅(qū)動(dòng)裝置中是最理想的電動(dòng)機(jī)。

隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)家用電器的要求越來(lái)越高。例如家用空調(diào)器，既是耗電大件，又是噪聲的主要來(lái)源，其發(fā)展趨勢(shì)是使用能無(wú)級(jí)調(diào)速的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。它既能根據(jù)室溫的變化，自動(dòng)調(diào)整到適宜的轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，減少噪聲和振動(dòng)，使人的感覺(jué)更為舒適，還比不調(diào)速的空調(diào)器節(jié)電1/3。其他如電冰箱、洗衣機(jī)、除塵器、風(fēng)扇等也在逐步改用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。

永磁直流電動(dòng)機(jī)

直流電動(dòng)機(jī)采用永磁勵(lì)磁后，既保留了電勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)良好的調(diào)速特性和機(jī)械特性，還因省去了勵(lì)磁繞組和勵(lì)磁損耗而具有結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單、體積小、用銅量少、效率高等特點(diǎn)。因而從家用電器、便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)工具到要求有良好動(dòng)態(tài)性能的精密速度和位置傳動(dòng)系統(tǒng)都大量應(yīng)用永磁直流電動(dòng)機(jī)。500W以下的微型直流電動(dòng)機(jī)中，永磁電機(jī)占92%，而10 W以下的永磁電機(jī)占99%以上。

目前，我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車工業(yè)是永磁電機(jī)的最大用戶，電機(jī)是汽車的關(guān)鍵部件，一輛超豪華轎車中，各種不同用途的電機(jī)達(dá)70余臺(tái)，其中絕大部分是低壓永磁直流微電機(jī)。汽車、摩托車用起動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，采用釹鐵硼永磁并采用減速行星齒輪后，可使起動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量減輕一半。

無(wú)鐵心釹鐵硼永磁電機(jī)

利用釹鐵硼永磁材料高矯頑力的優(yōu)異特性不用或少用硅鋼片，制成無(wú)鐵心電機(jī)，質(zhì)量大大減輕。無(wú)鐵心永磁電機(jī)采用聚磁型結(jié)構(gòu)和正余弦充磁，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈正弦分布，因此可以不斜槽，可以采用集中繞組，便于AC控制。繞組端部短，損耗小，轉(zhuǎn)矩密度高，振動(dòng)噪聲顯著降低。應(yīng)用在汽車方向盤驅(qū)動(dòng)、機(jī)器人、電梯及DVD的驅(qū)動(dòng)等許多方面。

橫向磁通釹鐵硼永磁電機(jī)

為了解決安放線圈的槽的寬度與磁通流經(jīng)的齒部的寬度之間的矛盾，提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，人們不斷探索新的磁路結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了橫向磁通電機(jī)（Transverse Flux Machine）結(jié)構(gòu)思想。這種電機(jī)定子齒槽結(jié)構(gòu)和電樞線圈在空間上相互垂直，主磁通沿電機(jī)軸向流通，電流和磁負(fù)荷在空間上不存在競(jìng)爭(zhēng)，因而定子尺寸和通電線圈的大小相互獨(dú)立，在一定范圍內(nèi)可以任意選取，提高了功率密度。目前國(guó)際上對(duì)這種結(jié)構(gòu)電機(jī)的研發(fā)剛剛起步，有廣闊的發(fā)展前景。

永磁特種電機(jī)

控制電機(jī)和特種電機(jī)的種類很多，其共同的發(fā)展趨勢(shì)之一是永磁化，以高性能的永磁體勵(lì)磁逐步取代電勵(lì)磁。

由于稀土永磁具有高剩磁密度、高矯頑力和高磁能積的特點(diǎn)，可以容許所制成的電機(jī)具有較大的氣隙長(zhǎng)度和氣隙密度，因而在永磁體安放和磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有很大靈活性，可以根據(jù)使用場(chǎng)合，特別是汽車、計(jì)算機(jī)和航天工程的需要，制成與傳統(tǒng)電機(jī)不同的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，例如盤式電機(jī)、無(wú)槽電機(jī)等。這既可以進(jìn)一步減少電機(jī)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高電機(jī)的反應(yīng)靈敏度；又可以減少電機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，增加運(yùn)行的平穩(wěn)性；還可以簡(jiǎn)化電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝。因而在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公設(shè)備和要求精度定位控制的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。