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开关磁阻电机国内市场应用情况分析

时间:2018-05-07

来源:网络转载

导语:现代开关磁阻电机诞生于80年代的英国,在电机类型中是比较年轻的,这三十年来发展迅速,首先得益于它的结构

现代开关磁阻电机诞生于80年代的英国,在电机类型中是比较年轻的,这三十年来发展迅速,首先得益于它的结构:电机转子上没有滑环、绕组和永磁体等,定子上有集中绕组,没有相间跨接线,因而电机结构比较简单,维护修理容易,转速运行范围较宽,很容易就做到15000r/min。当然开关磁阻电机的缺点也同样明显,由于双凸极结构,不可避免的存在转矩脉动和噪声,这是开关磁阻电机难以克服的障碍。

资料显示1985年我们国家研制出的第一代开关磁阻电机在小功率范围的效率是要比高效变频电动机低的,但仅仅几年后,研制出的第二代开关磁阻电机的效率已全面超过了高效变频电动机。而开关磁阻电机固有的转矩波动,以及较大的噪声,随着电机设计技术的发展,也得到了有效的抑制,比如英国SRDLtd.公司开发的伺服应用开关磁阻电机,转矩波动仅为0.05%。

有学者总结提出,开关磁阻电机的应用开发应与现场相结合,主要考虑以下5个条件:

(1)有节能需要,节能10-30%是正常范围,用户1-3年省的电费就可以赚回改造成本;

(2)有频繁正反转需要,简化机械结构;

(3)有短时间过载需求,如5倍起动转矩或3倍额定转速时瞬时过载等;

(4)有宽范围的变速要求,如10-150%的调速要求;

(5)对噪声和振动要求不严格。

在满足第5条的基础上,如能满足其它1-2个条件,就可以考虑使用开关磁阻电机来获得更好的性能。

国内最早将开关磁阻电机产业化的应该是北京中纺公司,可惜这个公司自2012年后每况愈下,直至被日本人收购。北京中纺早期主要应用于矿业和油田等行业,以节能改造的名义进行市场推广。由于煤矿在十年前是黄金时期,电机在煤矿上应用利润也较高,导致北京中纺乐不思蜀,没有开辟其它行业,随着煤炭行业的不景气,北京中纺的销售额也越来越小,直至被收购。目前北京中纺还在油田机械进行推广,不知道是不是因为日本尼德科战略布局的原因,让北京中纺的精力放到了电动汽车上,其它场合表现一般。

2011年至今山东科汇电气成为国内开关磁阻电机企业的领头羊,其是国内外最早提出将开关磁阻电机应用于电动螺旋压力机的,目前占据了全国70%左右的市场份额。据媒体消息,科汇电气自2002年开始研发开关磁阻电机,初期在风机、龙门刨等场合进行推广,效果不好,后来与高校联合,探讨电动压力机应用,坚持不懈的投入了10年,才获得了回报,民营企业做实体经济真是相当的不容易。

近几年来研发生产开关磁阻电机的公司越来越多,深圳、湖南、西安、成都、杭州、南京等地均有企业推出产品,对于开关磁阻从业者来说,这是个好消息,一枝独秀只会让市场越来越小,万紫千红才可以把市场做大,然而,整体而言,由于发展时间短,开关磁阻电机行业还是小众行业,国内开关磁阻电机应用的市场主要有

(1)锻压机械:目前是开关磁阻电机应用最成功的场合,没有之一,这个场合完全满足上文所说的5个条件,过载要求、正反转、调速范围宽、节能等优势,完全无视开关磁阻电机的缺点:噪声、振动和转矩脉动。在开关磁阻电机企业圈子里,有句话叫得锻压者得天下,山东科汇公司这几年做到全国第一,离不开其早期准确的市场开发和定位。

(2)纺织机械:这方面应用首先得感谢老外,国内主流进口纺织机械PICANOL必佳乐公司率先采用了开关磁阻电机,这使得国内织机生产厂家对开关磁阻电机天然认可,自2009年后,开关磁阻电机在剑杆织机、毛巾织机等逐渐占有一席之地。纺织应用时满足上文所述1、3、5条件,节能、起动迅速(电机转动3圈能够从零转速达到额定转速),对振动和噪声无要求。国外织机用开关磁阻电机是四相8/6极,而国内早期都是三相12/8极,目前国内也推出了四相电机,有可能在纺织行业会慢慢淘汰三相12/8结构。很奇怪的是,北京中纺公司出身于纺织研究所,然而北京中纺的开关磁阻电机从未在纺织机械上推广过,反而山东、深圳、杭州等公司在纺织行业推广较好。

(3)油田、煤矿:能源和环保一直是国家战略布局所在,抽油机、煤矿输送带等场合使用开关磁阻电机后节能30%以上,效果还是很明显的,近年来胜利油田、中原油田、长庆油田等都有改造项目进行,整体上看满足改造要求,但是油田市场是国企阵地所在,......你懂的,目前难以实现大规模推广。至于煤矿,对北京中纺来说,成也萧何败萧何,这几年是煤炭淡季,也难以再上规模。

(4)小家电:这方面主要侧重于高速开关磁阻电机应用,国外的吸尘器、料理机、破壁机、洗衣机等都已大批量应用了开关磁阻电机,性能获得明显提升,量大面广,然而国内在这方面只有个别新闻提及样机开发,尚未见大规模应用,或许成本价格是限制这些场合推广的主要瓶颈。

(5)电动汽车:对于开关磁阻电机,提到电动汽车应用,也许会一把辛酸泪吧。无论国内还是国外,开关磁阻电机最早的样机都是针对电动汽车开发的,都看好开关磁阻电机起动转矩大,加速性能好的优点非常适合电动汽车应用。国内华中科技大学和北京中纺公司曾经联合在武汉安装了20辆混合动力公交车用开关磁阻电机,进行了长期运行试验,效果挺好。然而由于噪声、功率密度等问题,近几年电动汽车市场基本被永磁电机占据,这也和国内永磁体价格低廉有关,从长远看永磁体是不可再生资源,支撑不了电动汽车庞大的市场需求,开关磁阻电机从业者们还应继续深入挖掘,静待花开吧。

(6)其它场合:近几年来,生产开关磁阻电机的企业逐渐增多,各公司也八仙过海各显神通,在不同的场合进行了尝试,最简单的如风机、水泵等进行节能改造的场合,其它如球磨机、滑动门、剪切机、起动/发电机、注塑机等等,也取得了一定效果,但这些场合的使用规模目前尚小,以后是否可以在整个行业内推广使用还需继续观察。

总结语:开关磁阻电机是近三十年才发展起来的一种新型调速系统,其优点、缺点同样明显,个别厂家为了吸引投资提出的开关磁阻电机将取代通用异步电机的企图(或者叫创新规划)是不太现实的,如何结合现场应用特点,发挥好开关磁阻电机的优势,避免或减小其缺点带来的弊端,才是科研工作者应该踏踏实实努力的方向。

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