工业电机应用案例分析

1.在风机中的应用

商用风管机组内机使用的风扇电机一般为三相异步电机，无法在各个静压下同时实现最佳效率运行。格力电器开发了一款应用在风管机组内机（图6-25）中的永磁辅助同步磁阻电机，该电机可以根据实际的风量需求调节转速，实现在不同静压下的最优效率运行，降低系统能耗。

开发的永磁辅助同步磁阻电机定转子结构如图6-26所示，电机采用分布绕组，转子采用双层弧形永磁体结构。与目标样机（三相异步电机）的主要参数对比见表6-10，由于永磁辅助同步磁阻电机功率密度大，电机尺寸较小，并且使用了成本较低的铁氧体永磁体，因此材料成本相比开发样机减少约12%。

图6-25 风管机组内机结构

图6-26 风机定转子结构

表6-10 电机参数对比表

①基准值为目标电机的材料成本

由于永磁辅助同步磁阻电机功率密度高、尺寸小，因此可以设计为双出轴结构，如图6-27所示。电机安装在两侧进风口之间，省去了传动系统，减少了传动损失，同时使风管机组内机更加紧凑、高效。

图6-27 电机双出轴结构

两款电机性能对比如图6-28所示，永磁辅助同步磁阻电机比三相异步电机整体效率高5%左右。图6-29所示为两款电机的损耗对比，由于永磁辅助同步磁阻电机没有无功励磁电流，转子上也不存在电阻损耗，因此在定子损耗和转子损耗上有明显优势。

图6-28 电机效率对比

-30℃环境下永磁辅助同步磁阻电机的退磁试验结果如图6-30所示，退磁率达到3%时的电机退磁电流约为35A，为额定运行电流的7倍，满足可靠性要求。(www.xing528.com)

图6-29 电机损耗对比

图6-30 退磁试验结果

温升是评判电机的重要指标，根据国家标准GB/T 5171进行温升试验，表6-11为温升试验结果。可以看出，永磁辅助同步磁阻电机在不同测试电压下的温升都低于三相异步电机。

表6-11 温升实验结果对比

2.在水泵电机中的应用

瑞典皇家理工学院的学者开发了一款水泵用11kW永磁辅助同步磁阻电机。电机模型如图6-31所示，电机结构为36槽4极，永磁体呈3层排布，使用铁氧体永磁体。

开发的永磁辅助同步磁阻电机与对比样机（三相异步电机）的效率见表6-12。在额定功率下永磁辅助同步磁阻电机比同功率的三相异步电机效率高4.6%。

图6-31 电机结构

表6-12 电机效率对比

ABB集团在2012年推出一款永磁辅助同步磁阻电机产品，此产品在同步磁阻电机的基础上，在内部添加铁氧体永磁体，灵活运用了同步磁阻电机及永磁同步电机的特性，实现了电机高效化，该电机效率超过IE4能效水平。