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工业领域内,中小型三相异步电机是目前应用最广泛的电机产品,不同的电机有不同的应用场合,随着电机制造技术的不断发展和对电机工作原理研究的不断深入,目前还出现了许多新型的电机,包括稀土永磁电机,开关磁阻电机,同步磁阻电机等。

一、 各类电机简单介绍

中小型三相异步电机是目前工业应用最广泛的电机产品。因其转子绕组电流是感应产生的,又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。各国的以电为动力的机械中,约有90%左右为异步电动机,其中小型异步电动机约占70%以上。在电力系统的总负荷中,异步电动机的用电量占相当大的比重。在中国,异步电动机的用电量约占总负荷的60%多。

稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机,稀土永磁材料的磁性能优异,它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场,用来替代传统电机的电励磁场所制成的稀土永磁电机不仅效率高,而且结构简单、运行可靠,还可做到体积小、重量轻。既可达到传统电励磁电机所无法比拟的高性能(如特高效、特高速、特高响应速度),又可以制成能满足特定运行要求的特种电机,如电梯曳引电机、汽车专用电机等。稀土永磁电机的应用范围极为广泛,几乎遍及航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域。

开关磁阻电动机(switched reluctance drive :srd)是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统,是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。 英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早,并已取得显著效果,产品功率等级从数w直到数百kw,广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。

磁阻式同步电动机,是由同笼型异步电动机演变来的,其转子设有笼型铸铝绕阻,但设有与定子极数相对应的反应槽(仅有凸极部分的作用,无励磁绕组和永久磁铁),用来产生磁阻同步转矩。磁阻式同步电动机分为单相电容运转式、单相电容起动式、单相双值电容式等多种类型。应用领域:磁阻式同步电动机主要用于工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等领域。

二、 上述四类电机的swot分析

(1)中小型三相异步电机

优势:可靠性高,成本低,技术成熟度高,市场份额占比高。

劣势:普通电机效率较低,技术门槛低,竞争激烈,技术创新性不够。

机会:在对工况可靠性要求高的场所,普通工况场合均可满足,高效电机的推广是节能工作的重点。

威胁:稀土永磁市场在扩大,尤其是在高效电机市场。

(2)稀土永磁电机

优势:不仅效率高,而且结构简单、运行可靠,还可做到体积小、重量轻。

劣势:成本较异步电机高30%,长时间高温会出现退磁现象。

机会:油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和年运行时间长的风机水泵等领域。市场份额逐步扩大。

威胁:不能用于功率过大的场所,主要原因是成本太高、制作工艺有难度。

(3)开关磁阻电机

优势:电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。功率电路简单可靠,起动转矩大,起动电流低,适用于频繁起停及正反向转换运行,调速性能好。

劣势:噪声大及低速运行时力矩脉动显著。需配套控制器使用,两者加起来成本高。目前可以做到的功率为8kw-400kw,只适用于特殊领域。在通用领域,相比交流异步和直流变频调速系统其优势并不明显。

机会:电动车、纺织工业、焦炭工业、家电行业,适用于能发挥其优势的领域,即需要高启动转矩、高转速要求、湿热环境及频繁反正转的领域。

威胁:噪音大的问题难克服,发展受限。

(4)同步磁阻电机

优势:与永磁同步电动机相比,在同等功率条件下大大降低了电机的成本,同时拓宽了电机的使用范围,提高了电机运行的可靠性。由于结构简单,转子不存在电磁损耗,能避免开关磁阻电机的噪声大及低速运行时力矩脉动显著等缺点。

劣势:功率因数偏低及与同尺寸的异步电动机比较其出力偏小。

机会:工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等领域。

威胁:处于研究阶段。目前的研究均是分马力电动机,这种微型电动机在交流系统中占不了什么位置。

三、 电机产品对比分析

从多个层面对各类竞争性产品进行对比分析,目前中小型三相异步电机依然是技术最成熟,市场占有率最大的产品,但是未来要进一步优化工艺,提高技术水平,在高效性,紧凑型等方面有进一步的提高,才能保持较高的竞争性。

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