如今，电机市场充斥着永磁电机，永磁无刷电机的增长率超过100％是正常现象，而不仅仅是运气，永磁电机的增长速度将持续很长时间。第一台电机发明数十年后，永磁电机才开始实际应用，第一批电机使用了条形磁铁。不幸的是，这些磁铁的质量很差，以至于第一台永磁电机在工业上是不切实际的。这种局限性为众多发明者提供了试验各种尺寸，形状，构造和材料的磁体的平台，造就了当今永磁电机中使用的强大而紧凑的磁体。
永磁体：第一台电机
旋转电机（后来称为电机）最早发明者在设计中使用了永磁体，但是与我们今天所认识的电机比较，这些“机器”其实不是电机。迈克尔·法拉第（Michael Faraday）是新兴的电力和电磁学领域的最早的实验者之一，他制造了旋转电机，被称为第一台电机。
法拉第运用汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（Hans Christian Oersted）的想法“通过电流产生磁场”，以及实验者威廉·沃拉斯顿（William Wollaston）的方法，他利用磁体使载流导线在轴上旋转，法拉第建造了一个实验室模型，将电能转换为机械（旋转）运动。该模型使用固定和旋转的永磁体，并将其导线连接到一碗汞和一个电池上。当电池连接到电线时，电流在电路中流动，产生的电磁场与永磁体相互作用产生扭矩并引起机械运动。
法拉第（Faraday）发明“电机”之后，其他发明者迅速采取了改进措施，使其与我们今天所知的电机更加相似。1882年，彼得·巴洛（Peter Barlow）发明了一种纺车轮子，称为巴洛（Barlow）轮子，当轮子放低直到辐条浸入水银而在接线柱上施加电压时，该轮子引起了机械运动。
电磁体：永磁电机的历史停顿
电机的第一批发明者很早就知道永磁电机就其实际应用而言具有严格的限制， 1882年，电工约翰·厄克特（John Urquhart）在其关于电机的论文中写道：“当电机械在施加大量能量时，建议用电磁体代替永磁体。当装有电磁体代替永磁体时，电机可显着提高功率。而且，电机的尺寸和重量可以大大减小，成本要低得多，并且机器能够将更大的电流转化为机械效应。
英国发明家威廉·斯特金（William Sturgeon）在1825年被认为是第一个电磁体的发明者。几年后，在1827年，匈牙利发明家Istvan（nyos）Jedlik发明了“第一台带有电磁体和换向器的旋转电机。但是第一台实用的电磁直流电机是莫里兹·赫尔曼·雅各比（Moritz Hermann Jacobi）于1834年发明的。雅各比的电机以每秒1英尺的速度举起10到12磅的重物，大约是15瓦的机械功率。有趣的是雅各比在1835年写道：“他不是电磁电机的唯一发明者，他指出了Botto和Dal Negro发明的优先权。
电磁直流电机在1880年代首次普及，当时直流电是主要动力，而当尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）在1889年发明电磁交流电机时，其用途将发生根本改变。交流电机仅由固定的定子和转子两部分组成，比电磁直流电机更简单。
固定的定子提供了旋转的电磁场，而连接到输出轴的转子通过旋转的磁场得到了转矩。磁场是由两个或多个彼此不同步的交流电产生的，被称为多相系统。特斯拉的交流电机提供了简单性，但它具有可控制性和可操作性问题，使直流电机无法保持稳定存在在工业上应用了数十年。随着高能量永磁体的发展即将到来，永磁电机的春天正在接近。
永磁电机的回归
直到二十世纪，永磁材料仅限于天然存在的磁铁矿，通常称为磁铁矿。在本世纪初，在发现新型磁性材料（例如碳，钴和钨钢）时，世界看到了可以说是一种复兴。但是，这些第一批新的磁性材料的质量仍然很低。直到Alinco磁铁的发展，世界上才有可以用于许多应用的高品质磁铁，并为永磁电机的回归还打开了大门。
在1930年代进行了广泛的研究之后，在铁溶液中大量添加铝，镍和钴会产生通过常规铸锭生产的高效，商业上可行的粉末冶金。它们被称为Alnico磁铁，比任何矿石都强100倍。1950年代，出现了铁氧体永磁体，并用于小型家用电器的电机。在1960年代，当发明了稀土金属（sa）和钴的化合物时，永磁体在电机中的广泛使用又迈出了重要的一步。
这些永磁材料本身很重要，它们被1980年代钕铁硼永磁体的发明所掩盖，其产生的能量更高，并且比稀有的钴更普遍。直到1970年代，才出现了无刷永磁体。直流电机开始在市场上出现，延迟的原因不仅在于高能永磁电机的发展，还在于功率器件和电子控制器的发展，它们可以用电子换向代替机械换向。
未来：纳米复合永磁体
永磁电机的未来是什么？有证据表明，随着它们在新应用中的使用，它们的使用将继续增长。但是，在高能永磁体领域，正在出现新的创新，这些创新之一是纳米复合永磁体。这些磁体是人工构造的磁性结构（称为超材料），其通过制造小于微米的纳米结构硬/软相复合材料产生强永磁体。目前，它们被用于生物医学，磁性存储介质，磁性颗粒分离，传感器，催化剂和颜料。在未来，世界上可能会看到纳米复合磁性材料被用于下一代永磁电机。
永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机，随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展．永磁电机的应用将会变得更为广泛。 与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显着优点。因而应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。下面介绍几种典型永磁电机的主要特点及其主要应用场合。 稀土永磁发电机永磁同步发电机与传统的发电机相比不需要集电环和电刷装置，结构简单，减少了故障率。采用稀土永磁后还可以增大气隙磁密，并把电机转速提高到最佳值，提高功率质量比。当代航空、航天用发电机几乎全部采用稀土永磁发电机。其典型产品为美国通用电气公司制造的150 kVA 14 极 12 000 r/min～21 000 r/min和100 kVA 60 000 r/min的稀土钴永磁同步发电机。国内研发的第一台稀土永磁电机即为3 kW 20 000 r/min的永磁发电机。
永磁发电机也用作大型汽轮发电机的副励磁机，80年代我国研制成功当时世界容量最大的40 kVA～160 kVA稀土永磁副励磁机，配备200 MW～600 MW汽轮发电机后大大提高电站运行的可靠性。 目前，独立电源用的内燃机驱动小型发电机、车用永磁发电机、风轮直接驱动的小型永磁风力发电机正在逐步推广。 高效永磁同步电动机永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流，可以显着提高功率因数（可达到1，甚至容性），减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格感应电动机可提高2～8个百分点。而且，永磁同步电动机在25%～120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显着。这类电机一般都在转子上设置起动绕组，具有在某一频率和电压下直接起动的能力。目前主要应用在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和年运行时间长的风机水泵等领域。 我国自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁同步电动机在油田应用中可以解决“大马拉小车”问题，起动转矩比感应电动机大50%～100%，可以替代大一个机座号的感应电动机，节电率在20%左右。 纺织化纤行业中负载转动惯量大，要求高牵入转矩。合理设计永磁同步电动机的空载漏磁系数、凸极比、转子电阻、永磁体尺寸和定子绕组匝数可以提高永磁电机的牵入性能，促使它应用于新型的纺织和化纤工业。 大型电站、矿山、石油、化工等行业所用几百千瓦和兆瓦级风机、泵类用电机是耗能大户，而目前所用电机的效率和功率因数较低，改用钕铁硼永磁后不仅提高了效率和功率因数，节约能源，且为无刷结构，提高了运行的可靠性。 目前120kW永磁同步电动机是世界上功率最大的异步起动高效稀土永磁电机，效率高于96.5%（同规格电机效率为95%），功率因数0.94，可以替代比它大1～2个功率等级的普通电动机。 交流伺服永磁电动机和无刷直流永磁电动机现在越来越多地用变频电源和交流电动机组成交流调速系统来替代直流电动机调速系统。在交流电动机中，永磁同步电机的转速在稳定运行时与电源频率保持恒定的关系，使得它可直接用于开环的变频调速系统。这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不设置起动绕组，而且省去了电刷和换向器，维护方便。 变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁电动机，既具有电励磁直流电动机的优异调速性能，又实现了无刷化，主要应用于高控制精度和高可靠性的场合，如航空、航天、数控机床、加工中心、机器人、电动汽车、计算机外围设备等。 现已研制成宽调速范围、高恒功率调速比的钕铁硼永磁同步电动机和驱动系统，调速比高达1：22 500，极限转速达到9 000 r/min。永磁同步电动机高效、小振动、低噪声、高转矩密度的特点在电动车、机床等驱动装置中是最理想的电动机。 随着人民生活水平的不断提高，对家用电器的要求越来越高。例如家用空调器，既是耗电大件，又是噪声的主要来源，其发展趋势是使用能无级调速的永磁无刷直流电动机。它既能根据室温的变化，自动调整到适宜的转速下长时间运转，减少噪声和振动，使人的感觉更为舒适，还比不调速的空调器节电1/3。其他如电冰箱、洗衣机、除尘器、风扇等也在逐步改用无刷直流电动机。 永磁直流电动机直流电动机采用永磁励磁后，既保留了电励磁直流电动机良好的调速特性和机械特性，还因省去了励磁绕组和励磁损耗而具有结构工艺简单、体积小、用铜量少、效率高等特点。因而从家用电器、便携式电子设备、电动工具到要求有良好动态性能的精密速度和位置传动系统都大量应用永磁直流电动机。500 W以下的微型直流电动机中，永磁电机占92%，而10 W以下的永磁电机占99%以上。 目前，我国汽车行业发展迅速，汽车工业是永磁电机的最大用户，电机是汽车的关键部件，一辆超豪华轿车中，各种不同用途的电机达70余台，其中绝大部分是低压永磁直流微电机。汽车、摩托车用起动机电动机，采用钕铁硼永磁并采用减速行星齿轮后，可使起动机电动机的质量减轻一半。 为了充分发挥各种永磁材料的磁性能，特别是稀土永磁的优异磁性能，制造出性价比高的永磁电机，就不能简单套用传统的永磁电机或电励磁电机的结构和设计计算方法，必须建立新的设计概念，重新分析和改进磁路结构。随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展，以及电磁场数值计算、优化设计和仿真技术等现代化设计方法的不断完善，经过电机学术界和工程界的共同努力，现已在永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面取得了突破性进展，形成了以电磁场数值计算和等效磁路解析求解相结合的一整套分析研究方法和计算机辅助分析、设计软件，并正在不断完善中。 永磁电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。永磁发电机难以从外部调节其输出电压和功率因数，永磁直流电动机不能再用改变励磁的办法来调节其转速。这些使永磁电机的应用范围受到了限制。但是，随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的迅猛发展，大多数永磁电机在应用中，可以不必进行磁场控制而只进行电枢控制。设计时需要把稀土永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁电机在崭新的工况下运行。 如果设计或使用不当，永磁电机在过高（钕铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁） 温度时，在冲击电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械震动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能降低，甚至无法使用。因而，既要研究开发适于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置，又要分析各种不同结构形式的抗去磁能力，以便在设计和制造时，采用相应措施保证永磁电机不失磁。 铁氧体永磁电机，特别是微型永磁直流电动机，由于结构工艺简单、质量减轻，总成本一般比电励磁电机低，因而得到了极为广泛的应用。由于稀土永磁目前价格还比较贵，稀土永磁电机的成本一般比电励磁电机高，这需要用它的高性能和运行费用的节省来补偿。在某些场合，例如计算机磁盘驱动器的音圈电动机，采用钕铁硼永磁后性能提高，体积质量显着减小，总成本反而降低。在设计时既需根据具体使用场合和要求，进行性能、价格的比较后决定取舍，又要进行结构工艺的创新和设计优化以降低成本。
