淺談電勵磁雙凸極電機

摘要：電勵磁雙凸極高速電機是一種新型節能高效產品，它具備高穩定性、高效率、低成本等優點，能滿足市場的需求。江蘇航天動力機電有限公司研制的雙凸極高速電機系統是一種新型調速驅動系統，除以上優點外，還實現了系統調速智能化、調速范圍廣等特點，在各個領域都能廣泛應用。文章對電勵磁雙凸極電機市場前景進行了介紹，并對江蘇航天動力機電有限公司研制的雙凸極高速電機系統的市場競爭力進行分析，希望對相關專業讀者起到借鑒作用。

關鍵詞：電勵磁雙凸極電機；調速驅動系統；開關磁阻電機；永磁雙凸極電機；市場前景；市場競爭

中圖分類號：TM302 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0093-02

1 市場前景

電勵磁雙凸極高速電機是在成熟產品開關磁阻電機和永磁雙凸極電機基礎上研制開發的產品。該電機具備了開關磁阻電機和永磁雙凸極電機的優點，用電勵磁代替電機永磁結構，使電機結構和制造工藝都非常簡單，可靠性高、成本低，特別適用于高速運行。因電機轉子上無鑄鋁和嵌線，定子上有集中繞組，容易冷卻，效率高，調速性能好。

電機是一種實現電能的裝置，它在國民經濟的各個領域和人們的日常生活中發揮著不可替代的作用。

目前，直流調速電機和高壓電機在工業中占有很大比重，但因直流調速電機有電刷，機械換向會產生火花，不能用于易燃易爆和環境惡劣的場所；變頻電機調速范圍較小。而電勵磁雙凸極高速電機完全可解決上述各種問題，能夠取代直流電機和變頻電機。因此，它具有很好的市場前景。

我國電機行業的發展趨勢是：產品向多用途、多品種和多適應性方向發展；機電一體化電機發展空間較大；高效節能電機將成為開發重點；可靠性高、壽命長、噪音低、重量輕和外形美觀的電機被市場看好。國際上對電機的需求呈增長趨勢。

電勵磁雙凸極高速電機就是一種新型節能高效產品，它由于獨特的定、轉子結構使穩定性增加、效率增加、成本降低，能滿足市場的需求。

2 市場競爭

我公司研制的雙凸極高速電機系統是一種新型調速驅動系統，它以結構簡單、低成本、高效率、優良的調速性能和靈活的可控性，愈來愈得到專家們的認可。實現了系統調速智能化、調速范圍廣等特點，在各個領域都能廣泛應用。

目前，鋼鐵企業使用的電動機有直流電動機和交流電動機，由于有許多要求調速的生產機械對電氣控制系統有一定的要求，如調速范圍運態響應、靜差度等。過去直流電動機一直占主導地位，但直流電動機有一系列缺點，如結構上有換向器及電刷，使日常維護量增加；電刷與整流子經常產生火花而要求較好的安裝環境，不能用于易燃易爆和環境惡劣的場所；與同容量交流電動機相比，其體積和重

量及轉動慣量都較大，價格也較高；效率低等。

在雙凸極高速電機設計的結構中，轉子上無線圈熱環境條件好，且無換向電刷等易損件，可以用于易爆和環境惡劣的場所，體積和重量都比較小，完全可代替直流電動機及其調速系統和交流電機。

直流無刷電機調速系統中一般使用開關磁阻電機。開關磁阻電機作為20世紀80年代興起的新型電機，在汽車電機中的應用較為廣泛。開關磁阻電機系統的研究已被列入我國中、小型電機“八五”、“九五”和“十五”科研規劃項目。

華中科技大學開關磁阻電機課題組在“九五”項目中研制出使用開關磁阻電機的純電動轎車，在“十五”項目中將開關磁阻電機應用到混合動力城市公交車，均取得了較好的運行效果。

紡織機械研究所將開關磁阻電機應用于毛巾印花機、卷布機，煤礦牽引及電動車輛等，取得了顯著的經濟效益。

據報道，美國為空間技術研制了一個25000r/min、90kW的高速開關磁阻樣機。

開關磁阻電機系統的應用范圍廣泛，是結構最簡單的無刷電機，但電機轉矩波動大、噪聲和振動大，優化控制有較大的難度。

雙凸極高速電機的定、轉子均呈凸極形式，轉子上無繞組，無永磁體，結構簡單可靠。特別是該電機的轉矩僅與繞組電流大小及繞組電感隨轉子位置的變化率有關，與電流方向無關，因此，可采用單向電流

供電，簡化功率變換器結構，提高系統工作可靠性。

利用電勵磁雙凸極電機原理，電機定、轉子結構外形為凸極齒槽結構，并由硅鋼片疊壓而成。定子上安裝有電樞繞組和勵磁繞組，各繞組均為集中繞組，轉子無繞組。電勵磁雙凸極電機可以通過調節勵

磁線圈電流大小調節電機磁場強度，控制很靈活。

綜上所述，本項目產品產業化后市場前景十分廣闊，且具有很強的市場競爭能力。

電勵磁雙凸極電機具有以下優點：調速性能好，調速范圍寬，控制元件簡單、成本低；速度轉矩平穩，啟動電流小，過載功率高；電機功率密度高，體積小于普通電機，消耗資源少，傳動效率高，動態響應快；轉子上無滑環，可靠性高、使用壽命長；專業化程度高、效率高、重量輕；控制柜中接有電感，當斷電時，電感能把儲存的能量反饋給電網，是典型的高效節能產品；轉子上無永磁體、勵磁繞組、滑環和換向器等，散熱方便，適合高速運行；電機定、轉子上沒有永磁體，適合高溫運行；電機有效材料僅是硅鋼片和銅線，電樞、勵磁均采用集中繞組，工藝簡單、造價低；發電運行時無需位置傳感器和可控整流器，通過調節勵磁即可方便地控制輸出電壓；電機在幾十轉到額定轉速運轉為恒轉矩輸出，額定轉速上運轉為恒功率輸出；不足之處是存在磁阻電機轉矩脈動大的缺點，可以通過雙轉子設計削弱轉矩脈動。

參考文獻

[1] 呂振遠，田凌，陳繼忠，等.雙凸極直流發電機結構與原理[M].上海：上海科學技術出版社，2005.

[2] 修同財.18kW電勵磁雙凸極電機起動發電系統[J].南京航空航天大學學報，2009，13（8）.

[3] 張卓然，周競捷，嚴仰光.電勵磁雙凸極發電機轉子極寬對輸出特性的影響[J].電氣工程，2001，14（1）.

[4] 陳世元，郭建龍.雙凸極永磁電動機磁阻轉矩和轉矩脈動的關系研究[J].中國電機工程學報，2008，28（5）.

[5] 孫強，程明，周鶚.新型雙凸極永磁電機調速系統的變參數PI控制[J].中國電機工程學報，2010，22（7）.

作者簡介：袁留明（1956-），男，江蘇航天動力機電有限公司工程師，研究方向：電動機設計。

（責任編輯：周 瓊）