开云体育 开云官网开云体育 开云官网开云体育 开云官网西浦电机科研人员长期从事新型电机其控制技术的研究与产品开发工作，在自起动三相稀土永磁同步电动机抗失磁技术、起动与运行性能的理论分析、电磁设计以及制造工艺等方面的研究取得了创新性的成果，丰富和完善了其理论体系，成功编制了电磁设计软件，积累了大量的经验。西浦电机产品的卓越性能主要表现在以下几个方面：

　　1）抗失磁方面。电磁设计不当是造成永磁电机失磁的主要原因。永磁体在过高温度时，在电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械震动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能降低，甚至无法使用。我们采用解析与数值相结合的计算方法，做到了准确计算电机起动过程以及绕组出线端部突然短路等各种条件下永磁体的温度及工作点，并对永磁体实施有效的工艺保护，避免了电机在使用过程中可能出现的失磁问题。

　　当前，我国的人均能源资源只有世界平均水平的40%，但能源利用效率却远远低于国际水平。以我国单位GDP能耗为例，每百万美元能耗是目前世界平均水平的3.2倍，分别是美国、欧盟和日本的3.3倍、4.5倍和9倍，甚至比印度高出0.3倍。为此，“十一五规划”提出单位GDP能耗降低20%的硬性指标要求。

　　2）参数计算方面。快速准确计算电机的参数是进行电磁设计所必需的基础性工作，合理设计电机的参数是其优良性能的保证。科研人员通过研究，提出了一种基本气隙磁场的概念，并结合现代数值计算方法，使得电机的参数能快速、准确的得到计算，为电机的系列化设计奠定了基础。

　　3）磁路结构设计方面。自起动三相稀土永磁同步电动机一般都采用径向结构形式，这种结构的磁路，会使得电机运行时电流中含有很高的谐波成分。我们采用优化的非均匀气隙结构形式，解决了这类电机由于转子上安装永磁体而所引起的电流波形畸变问题，使电机电流波形接近标准正弦波，不仅降低了电机损耗，还大大减少了对电网的污染。

　　细分电力消费结构，在我国，电动机用电占整个用电量的60%以上。而运行效率却比发达国家低10~30个百分点，电机每提高1%的效率，每年就能节约250亿度电左右。因此，电动机的节电具有极大的潜力，其实已经成为节能减排工作的关键之一。总的来说，在世界范围内，电机节能技术正呈现出百花齐放的形势，相关节电产品也是五花八门。而高效节能电机的开发和推广正在成为电机节能技术发展的主流。各国政府也开始强制推行高效节能电机的应用，我国也将在近几年内实施中小电机能效标识规定。

　　4）提高电动机功率因数方面。通过研究，探索出了保证这类电机具有高功率因数的参数匹配规律，基于此项研究，合理结合电机的磁路设计与定子绕组的设计，使得电机在电网电压较大的变化范围内都能保证很高的高功率因数，进一步提高了电机效率。

　　5）综合应用上述的创新成果，编制了适用于系列规格设计的通用电磁设计软件，使本项目产品具有完全自主的知识产权；同时也表明，新的设计方法对于系列永磁电机的开发具有普遍性的指导意义。

　　但是，由于现在永磁电机的设计基本沿用了传统的理论和方法，这就造成以下几个问题：

　　首先，电机的性能问题。稀土永磁电机众所周知的优异性能必须有合理的、优化的电磁设计方案加以保证，尤其是永磁电机的磁场无法调节，不能在各种负载工况条件下都运行在最佳工作点，永磁电机的优越性无法体现。电机设计中传统的磁路计算方法和经验公式误差较大，无法较准确地计算电机的各种参数及特性，高功率因数也只能在额定负载下才能得到保证；另一方面，电流波形往往较差，较多的谐波成分不仅影响到电机的效率，同时还对电网造成电磁污染。

　　湖北西浦电机科技有限责任公司是一个新兴的、专门从事新型电机研发和生产的高科技公司，他们经过长期潜心研发和试验，继承传统电磁理论，结合现代电磁场数值计算方法，从系统的观点出发，从根本上解决了上述问题，形成了一整套有别于传统电机的设计理论和方法。这套理论和方法对永磁电机的设计制造具有普遍性的指导意义，为永磁电机的市场化、产业化打下了坚实基础。

　　2）对于风机泵类负载，通过电动机调速运行可以节约大量能源。这也是变频器等调速装置当前流行市场的原因。

　　5）提高三相异步电动机能效。如增加有效材料、改进定子绕组、采用优质磁性材料和工艺措施、缩小风扇等等。

　　一般来说，从改造传统产品逐步过渡到开发替代新产品，这是技术发展的规律，高效节能电机的开发和推广也是这样。目前，市场上应用最多的是交流异步电机，而异步电机的能效指标已显得非常落后，因此对异步电机的节能改造工作具有很重要的意义。当前，传统异步电机的节能技术主要有以下几种：

　　1）轻载调压节能。一般轻载时效率比较低ห้องสมุดไป่ตู้通过调压可以改善大马拉小车的不合理现象。

　　20世纪90年代以后，稀土永磁电机的研究开发进入一个新阶段。一方面，正向大功率化方向发展,单机容量已达10000 kW；一方面，新型稀土永磁材料在电机上的应用引起了电机结构、设计方法、工艺等方面的变革。为了满足需要，稀土永磁电机的设计和制造工艺仍在不断地进行创新，其电磁结构将更为复杂，计算结构将更为精确。从而促进永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面的深入研究，有关的学术论文和科研成果大量涌现，形成了以电磁场数值计算和等效磁路解析求解相结合的一整套分析研究方法和计算机辅助设计软件。

　　稀土永磁电机以其独特的优点，被广泛应用于航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域。如网络领域使用的HDD主轴电机、打印机主轴电机、复印机主轴电机、计算机风机、高档DVD主轴电机都是采用精密永磁无刷电机；空调器、洗衣机、电冰箱等为主的家电领域也越来越多地采用永磁无刷电机以取得好的节能效果和减小噪声；工业领域中各类加工机械设备、IC设备、电梯等伺服驱动系统以及汽车里的各种控制电机大部分都是采用永磁电机；其他领域包括武器装备、机器人、航空航天亦应用广泛。

　　传统异步电机的改造固然有一定的节能效果，但真正能做到升级换代的高效节能产品还要数稀土永磁电机。

　　稀土永磁电机由于取消了励磁绕组及相关部件，与普通电励磁电机相比，不仅结构简单，体积小，可靠性好、便于维护，而且效率也有较大的提高，其能量转换率可以达到95%以上，比一般电机高5%～18%。作为电动机运行时，功率因数亦大为改善，甚至可以接近于1，比异步电机高5%～20%；因为不需要励磁绕组，消除了励磁损耗，具有显著的节能效果，在额定功率和额定转速时，损耗（包括逆变器损耗）大约比一般电机降低20%，在20%额定转速和10%额定功率时损耗大约比一般电机低40%，平均节电率高达10％以上，某些专用电机节电率甚至高达30％；同时由于转子不存在发热问题，定子可用水冷却，无冷却风机噪声和常规直流电机的换相和电刷的摩擦噪声，从而具有较低的温升和较低的噪音；另外，根据永磁材料的特点，稀土永磁电机容许较大的气隙长度，可以根据实际情况采用不同的结构，其电机的形状和尺寸可以灵活多样。

　　西浦公司的研发工作主要体现在以下两个方面。首先是创新和完善了永磁电机的设计理论，在充分挖掘永磁电机高效节能优势的基础上，综合考虑电机运行的实用性、可靠性和稳定性，从理论的高度把握永磁电机的技术发展方向。

　　研究开发自起动三相稀土永磁同步电动机的关键在于其电磁设计，这必须基于正确的理论分析和准确、有效的计算，设计过程中有三个方面的问题必须同时考虑。一是要解决好永磁体的失磁问题，尤其是要考虑在起动过程中永磁体承受很高交变磁动势冲击的影响；二是起动性能的问题，即要求电动机具有合适的起动转矩倍数、最小转矩倍数，较小起动电流倍数以及足够的牵入同步能力；三是稳态运行性能，即要求电动机具有很好的节能效果、对电网无谐波干扰等。

　　在科学发展观政策的指导下，我国的节能减排工作取得了积极进展，但形势仍然不容乐观。“十一五”前三年，全国单位ＧＤＰ能耗累计下降１０．１％，二氧化硫、化学需氧量排放总量累计分别下降８．９５％和６．６１％，但“十一五”节能目标完成进度仍落后于时间进度，形势依然严峻。

　　在我国现在的能源消费结构中，电力消费能源在一次能源中占40%左右，但是近年单位GDP电耗却有所上升，2006年，全国单位GDP能耗下降1.33%，单位GDP电耗却上升2.75%。这其中原因固然很多，对节电技术的研发和推广乏力也是一个重要因素。专家认为，当前节能减排工作相对重视电力的供应侧，如对小火电的裁并，推广新的排放技术和再生能源技术等等；但对需求侧的节能减排则重视不够。因此，实现科学用电，提高电力利用效率，大力研发和推广节电技术和节电产品，是落实节能减排政策的必由之路。

　　在《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值（GB18613-2002）》的基础上修订以后形成《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级（GB18613-2006）》，这两个标准均为强制性国家标准。另外，新版《节能法》第十七条明确规定：禁止生产、进口、销售国家明令淘汰或不符合强制性能源效率标准的用能产品、设备；禁止使用国家明令淘汰的用能设备、生产工艺。这都为高效节能电机能效标准的实施提供有力支撑，为该系列产品国内市场的推广与普及提供强力保障。通过修订电机系统能效标准，提高电机产品市场准入门槛，大力研发和推广高效节能电机，不仅能为节能减排工作作出重要贡献，而且对提升我国电机制造业的整体水平，以及提升电机企业在国际市场上的竞争力，有效应对国际技术壁垒等具有重要意义。

　　另一方面，西浦公司采用新的设计理论和方法，设计和制造了不同规格的稀土永磁电机，并在不同地域经过了长期重载运行，结果都达到了预期的技术要求及节能效果。

　　其次，是失磁问题。电机运行在过高（钕铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁）温度时，在电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械震动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能降低，甚至无法使用。如果采用传统的设计理论和计算方法进行电磁设计，永磁电动机容易产生失磁现象，这就给电机运行的可靠性留下了隐患。

　　可以说，上述问题是永磁电机发展的一个技术瓶颈，要想取代传统异步电机，充分发挥永磁电机的高效节能优势，就必须从根本上解决这些问题。

　　稀土永磁电机与电力电子技术和微机控制技术相结合，将使电机及传动系统的性能提高到一个崭新的水平，从而提高所配套的技术装备的性能和水平，是电机行业调整产业结构的重要发展方向。正如美国的K.J.Strnat教授所说：稀土永磁体的应用引起了电机的革命。

　　那么，永磁电机是怎样节能的呢？普通三相异步电动机在运行时存在五种损耗：定子铜耗、转子铜耗、铁耗、附加损耗以及机械损耗。高效节能三相稀土永磁同步电动机不仅没有转子铜耗，而且由于功率因数的提高其定子铜耗也明显降低。通过优化设计的三相稀土永磁同步电动机可以使总损耗降至普通三相异步电动机的1/3以下，所以具有很高的节能效果。开云 开云体育官网开云 开云体育官网