浅谈电励磁双凸极电机

摘要：电励磁双凸极高速电机是一种新型节能高效产品，它具备高稳定性、高效率、低成本等优点，能满足市场的需求。江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统是一种新型调速驱动系统，除以上优点外，还实现了系统调速智能化、调速范围广等特点，在各个领域都能广泛应用。文章对电励磁双凸极电机市场前景进行了介绍，并对江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统的市场竞争力进行分析，希望对相关专业读者起到借鉴作用。

关键词：电励磁双凸极电机；调速驱动系统；开关磁阻电机；永磁双凸极电机；市场前景；市场竞争

中图分类号：TM302 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0093-02

1 市场前景

电励磁双凸极高速电机是在成熟产品开关磁阻电机和永磁双凸极电机基础上研制开发的产品。该电机具备了开关磁阻电机和永磁双凸极电机的优点，用电励磁代替电机永磁结构，使电机结构和制造工艺都非常简单，可靠性高、成本低，特别适用于高速运行。因电机转子上无铸铝和嵌线，定子上有集中绕组，容易冷却，效率高，调速性能好。

电机是一种实现电能的装置，它在国民经济的各个领域和人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。

目前，直流调速电机和高压电机在工业中占有很大比重，但因直流调速电机有电刷，机械换向会产生火花，不能用于易燃易爆和环境恶劣的场所；变频电机调速范围较小。而电励磁双凸极高速电机完全可解决上述各种问题，能够取代直流电机和变频电机。因此，它具有很好的市场前景。

我国电机行业的发展趋势是：产品向多用途、多品种和多适应性方向发展；机电一体化电机发展空间较大；高效节能电机将成为开发重点；可靠性高、寿命长、噪音低、重量轻和外形美观的电机被市场看好。国际上对电机的需求呈增长趋势。

电励磁双凸极高速电机就是一种新型节能高效产品，它由于独特的定、转子结构使稳定性增加、效率增加、成本降低，能满足市场的需求。

2 市场竞争

我公司研制的双凸极高速电机系统是一种新型调速驱动系统，它以结构简单、低成本、高效率、优良的调速性能和灵活的可控性，愈来愈得到专家们的认可。实现了系统调速智能化、调速范围广等特点，在各个领域都能广泛应用。

目前，钢铁企业使用的电动机有直流电动机和交流电动机，由于有许多要求调速的生产机械对电气控制系统有一定的要求，如调速范围运态响应、静差度等。过去直流电动机一直占主导地位，但直流电动机有一系列缺点，如结构上有换向器及电刷，使日常维护量增加；电刷与整流子经常产生火花而要求较好的安装环境，不能用于易燃易爆和环境恶劣的场所；与同容量交流电动机相比，其体积和重

量及转动惯量都较大，价格也较高；效率低等。

在双凸极高速电机设计的结构中，转子上无线圈热环境条件好，且无换向电刷等易损件，可以用于易爆和环境恶劣的场所，体积和重量都比较小，完全可代替直流电动机及其调速系统和交流电机。

直流无刷电机调速系统中一般使用开关磁阻电机。开关磁阻电机作为20世纪80年代兴起的新型电机，在汽车电机中的应用较为广泛。开关磁阻电机系统的研究已被列入我国中、小型电机“八五”、“九五”和“十五”科研规划项目。

华中科技大学开关磁阻电机课题组在“九五”项目中研制出使用开关磁阻电机的纯电动轿车，在“十五”项目中将开关磁阻电机应用到混合动力城市公交车，均取得了较好的运行效果。

纺织机械研究所将开关磁阻电机应用于毛巾印花机、卷布机，煤矿牵引及电动车辆等，取得了显著的经济效益。

据报道，美国为空间技术研制了一个25000r/min、90kW的高速开关磁阻样机。

开关磁阻电机系统的应用范围广泛，是结构最简单的无刷电机，但电机转矩波动大、噪声和振动大，优化控制有较大的难度。

双凸极高速电机的定、转子均呈凸极形式，转子上无绕组，无永磁体，结构简单可靠。特别是该电机的转矩仅与绕组电流大小及绕组电感随转子位置的变化率有关，与电流方向无关，因此，可采用单向电流

供电，简化功率变换器结构，提高系统工作可靠性。

利用电励磁双凸极电机原理，电机定、转子结构外形为凸极齿槽结构，并由硅钢片叠压而成。定子上安装有电枢绕组和励磁绕组，各绕组均为集中绕组，转子无绕组。电励磁双凸极电机可以通过调节励

磁线圈电流大小调节电机磁场强度，控制很灵活。

综上所述，本项目产品产业化后市场前景十分广阔，且具有很强的市场竞争能力。

电励磁双凸极电机具有以下优点：调速性能好，调速范围宽，控制元件简单、成本低；速度转矩平稳，启动电流小，过载功率高；电机功率密度高，体积小于普通电机，消耗资源少，传动效率高，动态响应快；转子上无滑环，可靠性高、使用寿命长；专业化程度高、效率高、重量轻；控制柜中接有电感，当断电时，电感能把储存的能量反馈给电网，是典型的高效节能产品；转子上无永磁体、励磁绕组、滑环和换向器等，散热方便，适合高速运行；电机定、转子上没有永磁体，适合高温运行；电机有效材料仅是硅钢片和铜线，电枢、励磁均采用集中绕组，工艺简单、造价低；发电运行时无需位置传感器和可控整流器，通过调节励磁即可方便地控制输出电压；电机在几十转到额定转速运转为恒转矩输出，额定转速上运转为恒功率输出；不足之处是存在磁阻电机转矩脉动大的缺点，可以通过双转子设计削弱转矩脉动。

参考文献

[1] 吕振远，田凌，陈继忠，等.双凸极直流发电机结构与原理[M].上海：上海科学技术出版社，2005.

[2] 修同财.18kW电励磁双凸极电机起动发电系统[J].南京航空航天大学学报，2009，13（8）.

[3] 张卓然，周竞捷，严仰光.电励磁双凸极发电机转子极宽对输出特性的影响[J].电气工程，2001，14（1）.

[4] 陈世元，郭建龙.双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究[J].中国电机工程学报，2008，28（5）.

[5] 孙强，程明，周鹗.新型双凸极永磁电机调速系统的变参数PI控制[J].中国电机工程学报，2010，22（7）.

作者简介：袁留明（1956-），男，江苏航天动力机电有限公司工程师，研究方向：电动机设计。

（责任编辑：周 琼）