钕铁硼强力磁铁在航天领域中的应用

稀土永磁电动机（REPM）主要用于飞机上的各种电动系统。电动制动系统是具有电动机作为其致动器的驱动系统。广泛用于飞机的飞行控制系统，环境控制系统，制动系统，燃油和启动系统。

由于稀土永磁体具有出色的磁性能，因此在磁化后无需额外的能量即可建立强大的永久磁场。通过代替传统电动机的电场而制成的稀土永磁电动机不仅效率高，而且结构简单，运行可靠，体积小，重量轻。它不仅可以实现传统的励磁电动机无法达到的高性能（例如超高效率，超高速，超高响应速度），而且可以制造出满足特定运行要求的特殊电动机，例如电梯牵引电动机，汽车专用马达等。

飞机使用四种制动系统：液压，电动，气动和机械。液压促动系统是使用最广泛的一种，但最有前途的是电动促动系统。随着永磁体，高功率半导体和微处理器的发展，电动制动系统已经发展为与液压制动系统竞争。

（1）飞行控制系统

飞行控制系统中使用的电动执行系统也称为电动电传执行器，主要用于机翼和舵的操作。它主要分为电动液压执行器和机电执行器。

在1970年代中期，美国直升机的液压系统在重要的国际事件中频繁发生故障，促使他们研究和开发稀土永磁电动执行器。通用电气公司，维克斯公司和HR Dextran公司开发的电动液压执行器采用了钕铁硼永磁无刷直流电动机（NdFeB PMBLDCM）技术，用于下一代飞行控制舵。研发的机电执行器采用高压永磁无刷直流电动机技术和脉宽调制功率转换器技术。

电机控制器从飞机上的飞行控制计算机接收控制指令，并通过三通道舵回路系统的伺服放大器的信号处理，合成和放大，然后驱动相应舵的输出角度来控制舵角。飞机的方向舵和副翼，从而改变了飞机的姿态和方向，实现了对飞机的飞行控制系统的自动控制。

（2）电动环境控制系统

电动环境控制系统采用机电驱动技术，其特点是大功率，高速变速驱动电机。自1982年以来，美国已经开发出了电动蒸汽循环环境控制系统，并在P-3反潜飞机上进行了测试。该系统使用30000-70000 r/min的变速高压稀土永磁无刷直流电动机来驱动压缩机。钐钴永磁电动机可以45000 r / min的速度输出34.3千瓦的功率。

（3）空气制氧系统

氧气浓缩器是高级飞机的重要机载设备，可为飞行员提供生命维持能力。目前，只有四个国家（例如美国）拥有该技术。我国已跻身此项技术的国际先进行列，并成功开发了制氧机。所使用的电动机是低速高精度无刷直流电动机的速度稳定系统。钐钴永磁激励用于驱动阀门旋转6r / min。

（4）电动刹车系统

电动制动系统于1982年在美国成功开发，并在A-10攻击机上进行了测试。1990年，第三代电制动系统完成。采用强矩moment钴永磁无刷直流电动机和皮带轮蜗杆执行器。

1998年，F-16战斗机采用了新的电子制动系统。系统的电动执行器中使用了四个稀土永磁无刷直流电动机。由于使用了无刷电机和低惯量组件，机电执行器的响应频率为2030 Hz，而液压执行器的响应频率仅为10 Hz。借助这种电子制动系统，战斗机可以减少22.5-45公斤。

（5）燃油系统

过去，大多数液压泵和阀以前都是由有刷直流电动机驱动的。现在使用无刷直流电动机。电动机在泵浸入燃油的情况下工作，控制器和电磁转子体安装在同一壳体中，完全密封。电机由耐高温钕铁硼磁体或钐钴磁体以及1J22高磁导率定子铁心材料制成。具有速度闭环和数字控制软启动功能。

注：本文原作者：刘卫国，西北工业大学自动化学院，如有侵权请联系删除。