工業領域內,中小型三相異步電機是目前應用最廣泛的電機產品,不同的電機有不同的應用場合,隨著電機制造技術的不斷發展和對電機工作原理研究的不斷深入,目前還出現了許多新型的電機,包括稀土永磁電機,開關磁阻電機,同步磁阻電機等。
一、 各類電機簡單介紹
中小型三相異步電機是目前工業應用最廣泛的電機產品。因其轉子繞組電流是感應產生的,又稱感應電動機。異步電動機是各類電動機中應用最廣、需要量最大的一種。各國的以電為動力的機械中,約有90%左右為異步電動機,其中小型異步電動機約占70%以上。在電力系統的總負荷中,異步電動機的用電量占相當大的比重。在中國,異步電動機的用電量約占總負荷的60%多。
稀土永磁電機是70年代初期出現的一種新型永磁電機,稀土永磁材料的磁性能優異,它經過充磁后不再需要外加能量就能建立很強的永久磁場,用來替代傳統電機的電勵磁場所制成的稀土永磁電機不僅效率高,而且結構簡單、運行可靠,還可做到體積小、重量輕。既可達到傳統電勵磁電機所無法比擬的高性能(如特高效、特高速、特高響應速度),又可以制成能滿足特定運行要求的特種電機,如電梯曳引電機、汽車專用電機等。稀土永磁電機的應用范圍極為廣泛,幾乎遍及航空、航天、國防、裝備制造、工農業生產和日常生活的各個領域。
開關磁阻電動機(Switched Reluctance Drive :SRD)是繼變頻調速系統、無刷直流電動機調速系統之后發展起來的最新一代無級調速系統,是集現代微電子技術、數字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。它具有調速系統兼具直流、交流兩類調速系統的優點。 英、美等經濟發達國家對開關磁阻電動機調速系統的研究起步較早,并已取得顯著效果,產品功率等級從數w直到數百kw,廣泛應用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動車輛等領域。
磁阻式同步電動機,是由同籠型異步電動機演變來的,其轉子設有籠型鑄鋁繞阻,但設有與定子極數相對應的反應槽(僅有凸極部分的作用,無勵磁繞組和永久磁鐵),用來產生磁阻同步轉矩。磁阻式同步電動機分為單相電容運轉式、單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。應用領域:磁阻式同步電動機主要用于工農業生產、交通運輸、國防、商業及家用電器、醫療電器設備等領域。
二、 上述四類電機的SWOT分析
(1)中小型三相異步電機
優勢:可靠性高,成本低,技術成熟度高,市場份額占比高。
劣勢:普通電機效率較低,技術門檻低,競爭激烈,技術創新性不夠。
機會:在對工況可靠性要求高的場所,普通工況場合均可滿足,高效電機的推廣是節能工作的重點。
威脅:稀土永磁市場在擴大,尤其是在高效電機市場。
(2)稀土永磁電機
優勢:不僅效率高,而且結構簡單、運行可靠,還可做到體積小、重量輕。
劣勢:成本較異步電機高30%,長時間高溫會出現退磁現象。
機會:油田、紡織化纖工業、陶瓷玻璃工業和年運行時間長的風機水泵等領域。市場份額逐步擴大。
威脅:不能用于功率過大的場所,主要原因是成本太高、制作工藝有難度。
(3)開關磁阻電機
優勢:電動機結構簡單、成本低、可用于高速運轉。功率電路簡單可靠,起動轉矩大,起動電流低,適用于頻繁起停及正反向轉換運行,調速性能好。
劣勢:噪聲大及低速運行時力矩脈動顯著。需配套控制器使用,兩者加起來成本高。目前可以做到的功率為8kw-400kw,只適用于特殊領域。在通用領域,相比交流異步和直流變頻調速系統其優勢并不明顯。
機會:電動車、紡織工業、焦炭工業、家電行業,適用于能發揮其優勢的領域,即需要高啟動轉矩、高轉速要求、濕熱環境及頻繁反正轉的領域。
威脅:噪音大的問題難克服,發展受限。
(4)同步磁阻電機
優勢:與永磁同步電動機相比,在同等功率條件下大大降低了電機的成本,同時拓寬了電機的使用范圍,提高了電機運行的可靠性。由于結構簡單,轉子不存在電磁損耗,能避免開關磁阻電機的噪聲大及低速運行時力矩脈動顯著等缺點。
劣勢:功率因數偏低及與同尺寸的異步電動機比較其出力偏小。
機會:工農業生產、交通運輸、國防、商業及家用電器、醫療電器設備等領域。
威脅:處于研究階段。目前的研究均是分馬力電動機,這種微型電動機在交流系統中占不了什么位置。
三、 電機產品對比分析
從多個層面對各類競爭性產品進行對比分析,目前中小型三相異步電機依然是技術最成熟,市場占有率最大的產品,但是未來要進一步優化工藝,提高技術水平,在高效性,緊湊型等方面有進一步的提高,才能保持較高的競爭性。
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