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山东艾磁驱动科技有限公司

Shandong Ai Magnetic Drive Technology Co., Ltd.

开关磁阻电机

  • 服务名称: 开关磁阻电机
  • 服务分类: 开关磁阻电机综合
  • 公司名称: 山东艾磁驱动科技有限公司
  • 添加时间: 19/06/28
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产品详情

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                         开关磁阻电机基本情况                                                       高速直驱SRD                                                         低速大扭力SRD


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  开关磁阻电机技术特性介绍
  近几年,开关磁阻电机在我国认知度和应用度日益普遍,技术和产品逐渐成熟。而公开的介绍资料普遍存在不完整、不深入、不准确甚至和实际相反的情况。对此,本文将简明扼要地介绍开关磁阻电机的基本技术特性(尤其是和其它电机系统的比较特性), 以便于使大家形成更准确的认知。
  一、开关磁阻电机驱动系统的技术优势
  1. 宽幅调速及其效率和扭矩输出特性
  以下是我公司标准生产的37kw 1500转开关磁阻电机驱动系统(含电机本体和控制器, 简称”SRD”,)在第三方检测机构测试的数据。产品是从生产线上随机选取的,未经过任何特殊设计和制作。

  从中可见,SRD系统的有效调速范围非常宽,而且在非常宽的调速范围内(本样机在200rpm-2000rpm),在各种负载情况下,开关磁阻电机系统都展示了较高的效率。我们称之为“综合效率”。
  我们再进一步看看这种电机的扭矩特性。
  以下是我公司标准生产的45kw 1500转SRD系统,是从生产线上随机选取的,未经过任何特殊设计和制作。

  从中可见, 在非常宽泛的恒扭矩调速范围内(既:额定转速1500rpm以下范围),在高负载情况下(如120%负载), 开关磁阻电机系统均能保持连续的高扭矩输出特性。我们简单称为:开关磁阻电机的中低速扭矩非常硬。
  2. 电流对转速和负载特性
  以下是我公司标准生产的22kw 750rpm SRD系统,是从生产线上随机选取的,未经过任何特殊设计和制作。
  下图展示的是SRD的空载电流特性。


  从中可知,SRD的空载电流很小(蓝色线是电流,在1.3A以下;红色线是功率)。这揭示了SRD具有很高的功率因数,无功损耗小,也揭示了在空载状态下的节电特性。
  下图是45KW 1500rpm SRD系统的电流负载关系图:

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开   下图是22KW 750rpm SRD系统的电流负载关系图:


  从上图可知,结合前面SRD系统的扭矩特性图,综合可以看出,SRD的电流扭矩关系在负载变化的情况下,较优良。
  3. 大转比调速特性
  开关磁阻电机在很宽的转速范围内的直驱特性较为优异,在低、中、高速的广阔范围内,扭矩输出兼顾性优异。


  照片是我公司生产的小功率直驱SRD系统,是批量生产的标准品,在40转-10000转范围内直驱调速。
  4. 高速特性
  SRD转子没有任何绕组、永磁体或者复杂的机械结构,仅仅为硅钢片(或其他材料比如非晶合金)粘结而成。因此,其转子动力学特性、耐离心力特性、发热特性、工艺性等为适合做成高速速电机。同时,开关磁阻电机的高速控制比其它电机控制系统都更加简单而且效率高。
  5. 软起动特性
  SRD是可以全压软起动的电机系统,能以额定电流的30%实现1.5倍额定扭矩负重载启动。
   6. 环保、不衰减、高寿命、高可靠特性
  SRD系统不消耗(或极少消耗)珍惜的稀土资源,从而避免了稀土开采和加工所带来的严重的环境破坏和污染。
  同时, SRD在漫长的生命周期内,不存在性能和功率的衰减,可靠性高,是一种可持续发展的、清洁的、节能电机系统。
  二、开关磁阻电机驱动系统的劣势
  SRD性能优异、节能效果显著,但也存在一些劣势。
  1. 技术复杂(门槛高)
澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开   以下由我公司研发中心编制的资料,较为集中地概括了SRD系统的技术复杂性和体系性。


  通过上述可见,SRD技术较为复杂和体系,一些技术课题比如低速噪音较大、功率密度偏低等问题,需要更为深入的研究才能解决。
  2. 成本
  和大多数人认识的不同,目前SRD并非低成本的电机系统,这主要是由于其本身技术特性以及市场情况决定的。
  复杂的技术意味着更高的研发成本;独特的控制原理意味着更多和更高规格元器件的使用;较低的功率密度意味着更多材料的消耗;尚未大面积普及的市场意味着供应链成本更高和制造费用更高。
  三 、最后
  开关磁阻电机驱动系统以其独特的性能、可持续发展的本质,随着时代的发展,一定会日渐普及,成为新一代主流的电机驱动系统。

     开关磁阻电机适合变载、调速运行的场合,或者客观上要求变载、调速运行的场合。这类工况试用具有变载调速功能强大的开关磁阻电机是经济、有实际意义的选择。


我公司设计的开关磁阻电机和交流异步电机的对比


我公司开发的变载变速工况下专用的开关磁阻电机,具有以下基本的性能特征:我公司设计的开关磁阻电机和交流异步电机的对比 我公司开发的变载变速工况下专用的开关磁阻电机,具有以下基本的性能特征:
1.有效调速范围宽,低速区均保持效率和大扭距.能满足设备对电机的全域调速、调负载的需求。
2.轻载荷状态下,电机损耗电流很小。而轻载荷状态是大部分设备的基本状态。       
3.设备空载运行状态下,电机的电流保持在1.5 A以下。几乎不消耗电能。
以下是我公司开发的常用的22kw(750转)开关磁阻电机的实测性能数据(权威第三方检测):
22kw  750rpm  量产型开关磁阻电机的实验室测试数据
以下是我公司开发的常用的22kw(750转)开关磁阻电机的实测性能数据(权威第三方检测):

22kw  750rpm  量产型开关磁阻电机的实验室测试数据。



 开关磁阻电机在轻载(取50%负载)、满载、过载(取120%过载)下,在各个转速下的系统效率(系统效率指电机和控制系统的整体效率)。从图中可知,开关磁阻电机在300转以下的低速区能保持效率运行。这是其它电机很难做到的,也是其适应变载、变速工况的根本原因。 这也解释了这种电机在变载变速工况下的优异的输出特性:节能不是靠额定效率有多高,而是适应工况的能力。



澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开  开关磁阻电机在轻载(取50%负载)、满载、过载(取120%过载)下,运行电流变化很大。从图中可知,开关磁阻电机在50%的轻载时候,电流很小。这也解释了这种电机在变载变速工况下的优异的输出特性:节能不是靠额定效率有多高,而是适应工况的能力。




开关磁阻电机在空载时候下,电机的电流保持在1.5 A以下。几乎不消耗电能。
这也解释了这种电机在变载变速工况下的优异的输出特性:节能不是靠额定效率有多高,而是适应工况的能力。


澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 以下是我公司产品的一组实测性能曲线:


不同负载功率下的SRM的效率变化

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开                               37kw在额定转速(1500r/min)下、 不同负载下SRM(本体)的效率


低负载时,SRM电动机的效率要明显的高(三相异步电动机的效率会明显变低,即使与变频器相结合,其效率也不能得到有效改善)。




澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开                                      转速1000r/min不同输出功率下SRM的效率


进一步将电机的转速调至1000r/min,看不同输出功率下SRM的效率。SRM进一步体现了低负载下的高效率(变频器+异步电动机额定转速降为1000r/min时,带变频器三相异步电动机的效率进一步下降)。


                               转速500r/min下不同输出功率下SRM的效率


  进一步将下调到500r/min,不同输出功率下SRM的效率基本不受影响(变频器+异步电动机在低转速500r/min下的效率会更低)。


7)、不同转速下的输出功率



                     不同转速下的输出功率(额定37kW1500rpm)



在宽广的调速范围内,SRM的输出功率和额定功率都随转速的增加而提高,在任一转速下的输出功率都要大于额定功率。
8)、恒功率下(额定转速以上)SRM的效率



澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开               37kW1500rpm的SRM在恒功率区(额定转速以上)不同转速下的效率曲线

                                             全转速范围内额定功率下不同转速下的SRM的效率



这些数据图表表明:在宽广的调速范围内,SRM均保持效率高(我们称为综合效率。SRM的综合效率远远高于变频器+三相异步电动机)。同时在恒定功率区(额定转速以上),SRM的效率随着转速的升高逐渐下降,后趋于平稳。
9)、额定转速以下(恒扭矩区)综合效率对比。
  以下两组数据,对比了37kw1500rpm的SRM和变频器+三相异步电动机在恒扭矩区(额定转速以下的区域)的1000rpm和500rpm各个负载下的输出效率情况。SRM的特性十分明显。



                                           1000rpm


                                                      500rpm





  


我公司为美国SMC公司(为美国楼宇HVAC系统提供开关磁阻电机)提供的开关磁阻电机方案。


山东艾磁科技公司目前生产系列开关磁阻电机产品,主要应用于工业设备的泵类、风机类、油田抽油机、家用电器、精工和木工设备、小型机械设备等领域。同时,公司具备完整的工程车辆、作业车辆用的开关磁阻电机、300kw30000转级别的高速大功率开关磁阻电机驱动技术整套方案,并正在产品化。请具体浏览各个具体的产品模块。

同时,公司是一个开关磁阻电机技术提供者。公司致力于SRD技术的深入研发,建立了国际主流算法:电流阵列直接扭矩控制算法、变载变速工况下的SRD节电算法、大电感开关磁阻电机静音控制算法、多参数自适应调整控制算法、高精度SRM动态数学建模技术体系等全球范围先进的控制策略算法体系和电磁计算技术。在高速高速(10000rpm-100000rpm)方向、高压大功率方向、直驱控制方向、节能领域、非晶合金材料开关磁阻电机方向建立了体系的技术和完整的工艺标准。公司目前承担了开关磁阻电机技术相关的3个市级技术研发项目、3项省级科研项目以及参与1项国家自然科学基金国际合作项目。

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 现在,AICI和国外同行优良公司已经没有技术代差。可以根据客户的需求快速开发具体的应用产品。

一、开关磁阻电机电控(简称“SRM”或”SRD”)概论

全球范围,人们以“无尽的性能”来形容这类电机的高性能和可开发性,这体现了开关磁阻电机是以性能见长的,是可以根据实际需求来进行拓展、开发的“柔性”电机驱动系统。开关磁阻电机驱动系统是由开关磁阻电机本体及其控制系统两部分构成的“控制类电机”,是全球范围内新一代高性能电机系统,兼具直流、交流两类调速系统的优点。

开关磁阻电机(SRM)是磁阻式电机的一种形式,也是步进电机的一种,也是广义的直流无刷电机。SRM离开专用控制器无法运行,因此是机、电、控一体化的特种电机。SRM是结构简单的一种电机形式,其转子不需要绕组和鼠笼结构,也不需要永磁体;定子绕组是集中式绕组,也是非常简单的形式。随着技术的发展,双转子、异型定转子的SRM也开始出现,也有在开关磁阻电机里面加入少量永磁体的“永磁式开关磁阻电机(pmSRM)”。

SRM既可以做成微小电机也可以做成中、大型电机。即适合低速运行,也适合开发成高速电机。SRD已经有发展了大约100年的时间,在全球范围内高度深入应用。SRD技术复杂而体系,电机是典型的非线性特征,控制复杂。我国产业化发展大约25年的时间,目前对它的理解越来越深入,也掌握了一定的核心技术,但整体还比较薄弱。

二、SRM的原理

电机部分由于运用了“磁通总是按照磁阻小路径闭合而产生磁拉力”的磁阻小原理,故称为磁阻式电机,又由于其线圈电流通断、各相通电顺序、磁通状态直接受控制系统的电子开关控制(比如IGBT),故称为开关磁阻电机。

   

                                                    开关磁阻电机本体                                                                                      主控系统

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 开关磁阻电机的基本结构:

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开       开关磁阻电机本体的结构和工作原理与各类传统交、直流电机有着根本的区别。其转子由硅钢片简单叠压而成(根据需要,也采用其它更密合的成型工艺),无任何绕组也不需鼠笼结构,也不需要永磁体。定子的绕组简单集中。整个机械结构十分简洁。


                     转子结构非常简单、机械强度高                                                           定子绕组集中,也很简单

开关磁阻电机驱动系统的的工作原理:

                                                         图:1


   

                                          图2                                                                                                图3

        如果按A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电,则磁场沿着A-C-B-A的方向转动,转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。

三、SRD在全球和中国的状况

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 SRD性能强大,但技术复杂,不容易做好。在电机行业,具有全球公认难度。

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 1、 国外情况

国外高度发达、深入应用。作为一种特种电机,目前国外的应用总量,已经占到整个电机总量的13%以上。这是很大的数量。主要应用于航空航天飞行器、军事装备、电动车辆、工业装备、高速运行装备、以及纺织、家电和一些需要特种性能的场合。由于这类电机的性能可开发性很强,因此随着制造业的升级换代和高性能化要求,此类电机正在得到加速研制和应用,国外估计2035年将会达到40%以上的规模(包括其他形式的磁阻电机,比如同步磁阻电机),从而替代目前的永磁电机系统。

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 国外目前主要代表公司有英国里卡多公司和戴森公司、日本电产尼得科和三叶公司、比利时邦奇公司、美国特斯拉公司、博格华纳公司、SMC公司、和美国电气化公司,此外德国、俄罗斯、意大利、法国、韩国等都有非常强大SRD技术体系和产品。

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 2、中国情况

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 国内发展了大约25年,整体而言,还处于初级阶段,雏形阶段。理论方面也不深入、电机模型和控制算法不够先进,技术也不体系。人才十分少。具体的产品也很少。目前总量大概占我国所有电机总量的0.3%,和国外的13%相比,是微不足道的存在。

造成这一局面的原因,主要是SRD的确有其复杂性,技术比较复杂,不容易仿制。而我国产业届和学术届对其认知水平不够,创新的体系能力差,投入少,人才也少。

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 经过20几年的发展,先后出现过50几家公司,但目前只有约15家公司在“研制”。整体产品水平,也只能达到国外15年前的水平。这10几家公司里面,具备一定体系能力的不过4、5家,其他大部分是只有一个技术点的不完全技术公司或者作坊式小微公司。

澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开 山东艾磁驱动科技有限公司(AICI),是我国此领域一家高度专业化的科技型公司,团队专注于新一代高性能开关磁阻电机驱动技术(SRD)的研发已经10多年。目前,建立了完整的技术体系,并开始了对发达国家市场的产品和技术的出口。 整体上达到了国外5、6年前的状态。代表我国SRD高技术状态。

四、开关磁阻电机的技术特性(优势和劣势)

开关磁阻电机驱动系统,以性能强大见长,在性能、节电能力方面,集中地涵盖了目前各种交、直流电机系统的特性优点,并且实现程度更加深入。是一种高性能电机驱动系统。具备以下技术优势:

        1、全压软起动。起动转矩大,起动电流小。额定电流的15%时,可获得起动转矩为100%的额定转矩,起动电流小而转矩大的优点还可以延伸到低速运行段。

        2、瞬间响应能力快。能在几十毫秒的时间内,迅速达到几万转甚至更高转速。对于要求爆发、快速启动反应的装备,具有十分明显的优势。

        3、直驱范围宽。可以在几百、几千甚至几万转的范围内直驱设备,可省去(或少用)减速及升速设备的档数,峰值扭矩输出特性理想。

        4、非常宽。在低速、高速、高速的几乎全转速范围内,效率都很高,而不仅仅是一个额定效率的概念。

        澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开5、在轻载和变载的工况下,扭矩和电流关系更合理,节电效果。过载能力也很强。

        6、高速特性,可以开发成几万转、十几万转甚至几十万转的高速电机.

        7、可带载频繁起停、频繁正反向转换运行,同时由于前面所述的软起动特性,因此对电源冲击很小。

        8、低速下可大扭矩输出,峰值扭矩更宽。

        澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开9、高可靠、寿命长。不使用无永磁体,不存在失磁衰退问题。

开关磁阻电机的技术瓶颈及弱点:

        1.技术比较复杂、体系性很强,技术门槛比较高。

        澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开2.功率密度比较低,轻量化和小型化场景适用性差。

        澳门三肖三码期期淮-发财宝典三码中特-三肖六码资料长期公开3.低速区的转矩脉动和噪音比较大,高精度场景适用性差。

        4.扭矩过载能力强,但超过2倍以上的扭矩过载,电流上升幅度较大。

        但随着技术的进步,目前低速区的转矩脉动和噪音问题,已经基本得到解决。但功率密度问题,除少数公司建立了新的技术体系外,整体而言目前还没有解决方案.



点击次数:   更新时间:19/06/28 16:16:06   【打印此页】   【关闭
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