開關磁阻電機國內市場應用情況分析

時間:2018-05-07

來源:網絡轉載

導語:現(xiàn)代開關磁阻電機誕生于80年代的英國,在電機類型中是比較年輕的,這三十年來發(fā)展迅速,首先得益于它的結構

現(xiàn)代開關磁阻電機誕生于80年代的英國,在電機類型中是比較年輕的,這三十年來發(fā)展迅速,首先得益于它的結構:電機轉子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等,定子上有集中繞組,沒有相間跨接線,因而電機結構比較簡單,維護修理容易,轉速運行范圍較寬,很容易就做到15000r/min。當然開關磁阻電機的缺點也同樣明顯,由于雙凸極結構,不可避免的存在轉矩脈動和噪聲,這是開關磁阻電機難以克服的障礙。

資料顯示1985年我們國家研制出的第一代開關磁阻電機在小功率范圍的效率是要比高效變頻電動機低的,但僅僅幾年后,研制出的第二代開關磁阻電機的效率已全面超過了高效變頻電動機。而開關磁阻電機固有的轉矩波動,以及較大的噪聲,隨著電機設計技術的發(fā)展,也得到了有效的抑制,比如英國SRDLtd.公司開發(fā)的伺服應用開關磁阻電機,轉矩波動僅為0.05%。

有學者總結提出,開關磁阻電機的應用開發(fā)應與現(xiàn)場相結合,主要考慮以下5個條件:

(1)有節(jié)能需要,節(jié)能10-30%是正常范圍,用戶1-3年省的電費就可以賺回改造成本;

(2)有頻繁正反轉需要,簡化機械結構;

(3)有短時間過載需求,如5倍起動轉矩或3倍額定轉速時瞬時過載等;

(4)有寬范圍的變速要求,如10-150%的調速要求;

(5)對噪聲和振動要求不嚴格。

在滿足第5條的基礎上,如能滿足其它1-2個條件,就可以考慮使用開關磁阻電機來獲得更好的性能。

國內最早將開關磁阻電機產業(yè)化的應該是北京中紡公司,可惜這個公司自2012年后每況愈下,直至被日本人收購。北京中紡早期主要應用于礦業(yè)和油田等行業(yè),以節(jié)能改造的名義進行市場推廣。由于煤礦在十年前是黃金時期,電機在煤礦上應用利潤也較高,導致北京中紡樂不思蜀,沒有開辟其它行業(yè),隨著煤炭行業(yè)的不景氣,北京中紡的銷售額也越來越小,直至被收購。目前北京中紡還在油田機械進行推廣,不知道是不是因為日本尼德科戰(zhàn)略布局的原因,讓北京中紡的精力放到了電動汽車上,其它場合表現(xiàn)一般。

2011年至今山東科匯電氣成為國內開關磁阻電機企業(yè)的領頭羊,其是國內外最早提出將開關磁阻電機應用于電動螺旋壓力機的,目前占據(jù)了全國70%左右的市場份額。據(jù)媒體消息,科匯電氣自2002年開始研發(fā)開關磁阻電機,初期在風機、龍門刨等場合進行推廣,效果不好,后來與高校聯(lián)合,探討電動壓力機應用,堅持不懈的投入了10年,才獲得了回報,民營企業(yè)做實體經濟真是相當?shù)牟蝗菀住?/p>

近幾年來研發(fā)生產開關磁阻電機的公司越來越多,深圳、湖南、西安、成都、杭州、南京等地均有企業(yè)推出產品,對于開關磁阻從業(yè)者來說,這是個好消息,一枝獨秀只會讓市場越來越小,萬紫千紅才可以把市場做大,然而,整體而言,由于發(fā)展時間短,開關磁阻電機行業(yè)還是小眾行業(yè),國內開關磁阻電機應用的市場主要有

(1)鍛壓機械:目前是開關磁阻電機應用最成功的場合,沒有之一,這個場合完全滿足上文所說的5個條件,過載要求、正反轉、調速范圍寬、節(jié)能等優(yōu)勢,完全無視開關磁阻電機的缺點:噪聲、振動和轉矩脈動。在開關磁阻電機企業(yè)圈子里,有句話叫得鍛壓者得天下,山東科匯公司這幾年做到全國第一,離不開其早期準確的市場開發(fā)和定位。

(2)紡織機械:這方面應用首先得感謝老外,國內主流進口紡織機械PICANOL必佳樂公司率先采用了開關磁阻電機,這使得國內織機生產廠家對開關磁阻電機天然認可,自2009年后,開關磁阻電機在劍桿織機、毛巾織機等逐漸占有一席之地。紡織應用時滿足上文所述1、3、5條件,節(jié)能、起動迅速(電機轉動3圈能夠從零轉速達到額定轉速),對振動和噪聲無要求。國外織機用開關磁阻電機是四相8/6極,而國內早期都是三相12/8極,目前國內也推出了四相電機,有可能在紡織行業(yè)會慢慢淘汰三相12/8結構。很奇怪的是,北京中紡公司出身于紡織研究所,然而北京中紡的開關磁阻電機從未在紡織機械上推廣過,反而山東、深圳、杭州等公司在紡織行業(yè)推廣較好。

(3)油田、煤礦:能源和環(huán)保一直是國家戰(zhàn)略布局所在,抽油機、煤礦輸送帶等場合使用開關磁阻電機后節(jié)能30%以上,效果還是很明顯的,近年來勝利油田、中原油田、長慶油田等都有改造項目進行,整體上看滿足改造要求,但是油田市場是國企陣地所在,......你懂的,目前難以實現(xiàn)大規(guī)模推廣。至于煤礦,對北京中紡來說,成也蕭何敗蕭何,這幾年是煤炭淡季,也難以再上規(guī)模。

(4)小家電:這方面主要側重于高速開關磁阻電機應用,國外的吸塵器、料理機、破壁機、洗衣機等都已大批量應用了開關磁阻電機,性能獲得明顯提升,量大面廣,然而國內在這方面只有個別新聞提及樣機開發(fā),尚未見大規(guī)模應用,或許成本價格是限制這些場合推廣的主要瓶頸。

(5)電動汽車:對于開關磁阻電機,提到電動汽車應用,也許會一把辛酸淚吧。無論國內還是國外,開關磁阻電機最早的樣機都是針對電動汽車開發(fā)的,都看好開關磁阻電機起動轉矩大,加速性能好的優(yōu)點非常適合電動汽車應用。國內華中科技大學和北京中紡公司曾經聯(lián)合在武漢安裝了20輛混合動力公交車用開關磁阻電機,進行了長期運行試驗,效果挺好。然而由于噪聲、功率密度等問題,近幾年電動汽車市場基本被永磁電機占據(jù),這也和國內永磁體價格低廉有關,從長遠看永磁體是不可再生資源,支撐不了電動汽車龐大的市場需求,開關磁阻電機從業(yè)者們還應繼續(xù)深入挖掘,靜待花開吧。

(6)其它場合:近幾年來,生產開關磁阻電機的企業(yè)逐漸增多,各公司也八仙過海各顯神通,在不同的場合進行了嘗試,最簡單的如風機、水泵等進行節(jié)能改造的場合,其它如球磨機、滑動門、剪切機、起動/發(fā)電機、注塑機等等,也取得了一定效果,但這些場合的使用規(guī)模目前尚小,以后是否可以在整個行業(yè)內推廣使用還需繼續(xù)觀察。

總結語:開關磁阻電機是近三十年才發(fā)展起來的一種新型調速系統(tǒng),其優(yōu)點、缺點同樣明顯,個別廠家為了吸引投資提出的開關磁阻電機將取代通用異步電機的企圖(或者叫創(chuàng)新規(guī)劃)是不太現(xiàn)實的,如何結合現(xiàn)場應用特點,發(fā)揮好開關磁阻電機的優(yōu)勢,避免或減小其缺點帶來的弊端,才是科研工作者應該踏踏實實努力的方向。

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