同步磁阻电动机和感应电动机之间的能效和成本对比

摘要

众所周知,感应电动机(异步电动机)之所以在工业中备受青睐是因为其强度高、成本低、性能好.近几十年来电力电子技术和数字控制技术的发展促使感应电动机在电机的无极变速驱动领域被广泛应用.但更高效率、更低成本电机才是人们一直关注的焦点.近几年,同步磁阻电动机(SynRM)在工业应用中被公认为是异步电动机的最佳替补电机,这是因为它具有杰出的性能,例如:由于机械零件减少而降低了维护成本,不需要磁体就可以获得永磁电动机的性能,因为没有感应电机转子鼠笼的损耗而提高了电机效率,通过逆变器控制来调整旋转速度达到节能效果,这意味着同步磁阻电动机可以广泛应用于工业中的所有领域,如泵、风扇和压缩机等.与感应电动机通过笼条产生磁转矩不同,同步磁阻电动机的磁转距是利用转子的多层磁阻产生的,避免了铜损,降低了材料的造价.我们的工程师基于已经成熟的IE3感应电动机产品研发了IE4-级同步磁阻发电机系列产品,输出功率从0.27kW到45kW.本文介绍了几款同步磁阻电动机产品,与它们的同款感应电动机相比较,测量了它们的能效,以验证他们的能效能否满足IEC超大能效等级(IE4-级)的要求,这意味着与同款IE3感应电机相比,同步磁阻电动机至少减少了15％的损耗.其较高的效率源自于同步磁阻电动机转子中多层磁阻形状的优化设计以及铜损和铁损的适当平衡.在成本效益方面的特点主要是同步磁阻电动机能够减少很多导电的铁磁材料,包括铜线圈和铁心叠片,并且取消了感应电动机的(铝制)笼条.本文提出的IE4-级同步磁阻电动机与同款IE3感应电动机相比,能够更有效地减少成本包括材料成本,因此在工业电机市场中大大地提高了成本竞争力.总之,同步磁阻电动机产品是满足工业上高效率低成本要求的最具吸引力的解决方案.