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永磁同步電機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊、能量密度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)在電機(jī)行業(yè)受到廣泛關(guān)注。但是，現(xiàn)有的高性能稀土永磁材料價(jià)格很高，而且價(jià)格波動(dòng)極大?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都開始尋找可替代永磁同步電機(jī)的產(chǎn)品。各廠商都希望能將性能稍低的永磁體鐵氧體利用起來(lái)甚至去掉永磁體，同時(shí)電機(jī)依舊能保持良好的性能。同步磁阻電機(jī)（SynRM）因此走進(jìn)了大家的視線。

其實(shí)早在上世紀(jì)20年代就有學(xué)者提出過(guò)同步磁阻電機(jī)的概念，即通過(guò)d軸與q軸磁阻的擦?xí)h產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)。近年來(lái)工業(yè)發(fā)展對(duì)低成本高性能的電機(jī)需求急劇上升，并隨著電子器件和磁場(chǎng)定向控制技術(shù)的進(jìn)步，同步磁阻電機(jī)在相當(dāng)多應(yīng)用場(chǎng)合得到了應(yīng)用。

對(duì)比異步電機(jī)

從加工工藝和材料上來(lái)看，同步磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心只需要沖壓疊片，相比于異步電機(jī)沖壓疊片后還需要后續(xù)的工藝，這點(diǎn)上同步磁阻電機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。拋開工藝繁雜程度，在相同的定子繞組電流密度下異步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)高于同步磁阻電機(jī)；但考慮到鐵心磨損，在兩種電機(jī)相同磨損下同步磁阻電機(jī)效率仍然會(huì)略高一些。

同步磁阻電機(jī)基本上都是用于變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機(jī)則可采用自起動(dòng)運(yùn)行和變頻調(diào)速運(yùn)行。雖然同步磁阻電機(jī)是可以設(shè)計(jì)成自起動(dòng)模式，但是在同步磁阻電機(jī)上完成這種模式代價(jià)很大會(huì)犧牲凸極率。

綜合來(lái)看，同步磁阻電機(jī)對(duì)比異步電機(jī)最主要的優(yōu)勢(shì)在于轉(zhuǎn)子損耗小，不足之處則是不具備自起動(dòng)以及功率因數(shù)低。

對(duì)比永磁同步電機(jī)

作為和同步磁阻電機(jī)最常比較的機(jī)型，永磁同步電機(jī)在成本和加工工藝上肯定不如同步磁阻電機(jī)工藝有優(yōu)勢(shì)?？梢哉f(shuō)同步磁阻電機(jī)的成本是遠(yuǎn)低于任何一類永磁同步電機(jī)的。

永磁同步電機(jī)高昂的成本和復(fù)雜的加工工藝帶來(lái)的轉(zhuǎn)矩密度、效率、功率因數(shù)當(dāng)然也無(wú)可爭(zhēng)議得領(lǐng)先同步磁阻電機(jī)。尤其是效率和功率因數(shù)，都是大幅度領(lǐng)先，只有在轉(zhuǎn)矩密度上同步磁阻電機(jī)會(huì)與鐵氧體永磁電機(jī)這一類較為接近。機(jī)械性能上，由于同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子一般采用多層磁障，會(huì)弱于只用一層磁障得永磁同步電機(jī)。

作為在成本敏感的情況下取代永磁同步電機(jī)的產(chǎn)品，同步磁阻電機(jī)也性能指標(biāo)上弱于永磁同步電機(jī)是很正常的。隨著行業(yè)內(nèi)同步磁阻電機(jī)技術(shù)的深入突破，同步磁阻電機(jī)的性能指標(biāo)會(huì)與永磁同步電機(jī)越來(lái)越接近。

對(duì)比開關(guān)磁阻電機(jī)

依舊先從加工工藝上來(lái)看，開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常是幾何凸極設(shè)計(jì)，顯然比多層磁障的同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子工藝更為簡(jiǎn)單。多層磁障下的同步磁阻電機(jī)每一層都通過(guò)很薄的磁橋連接，轉(zhuǎn)子的魯棒性和可靠性會(huì)不如開關(guān)磁阻電機(jī)。但凸極結(jié)構(gòu)依然有其無(wú)法避免的一點(diǎn)，就是在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子的風(fēng)摩損耗會(huì)明顯更大。

在驅(qū)動(dòng)上同步磁阻電機(jī)需要PWM斬波形成的正弦電流來(lái)控制，所以在控制難度上肯定會(huì)大一些，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)提高一些。復(fù)雜的控制帶來(lái)的是額定工況下更小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，更小的振動(dòng)、更低的噪聲以及更高的效率。

高性能同步磁阻電機(jī)代表產(chǎn)品

（ABB同步磁阻電機(jī)）

ABB的IE5 M5AL同步磁阻電機(jī)是目前極具代表性的產(chǎn)品之一，提供IE5能效認(rèn)證。電機(jī)工藝上并不含稀土磁體，但是做到了永磁電機(jī)的性能指標(biāo)。

輸出功率覆蓋5.5-315kW。目前國(guó)內(nèi)較為領(lǐng)先的設(shè)計(jì)院功率大概做到了200kW左右，在高功率上還是比國(guó)際上的代表產(chǎn)品還是稍弱一些。ABB的SynRM降低了軸承和繞組溫度，極大延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。ABB的同步磁阻技術(shù)將永磁電動(dòng)機(jī)的性能與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單易用相結(jié)合。轉(zhuǎn)子既沒有磁體也沒有繞組，并且?guī)缀鯖]有功率損耗，另外，由于轉(zhuǎn)子中沒有磁力，維護(hù)就像感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣簡(jiǎn)單。

（丹佛斯同步磁阻電機(jī)）

磁阻同步電機(jī)中的所需的開環(huán)控制技術(shù)是目前只有少數(shù)廠商掌握的核心技術(shù)。丹佛斯和ABB便在其中。高端變頻器開環(huán)驅(qū)動(dòng)磁阻同步電機(jī)這個(gè)領(lǐng)域丹佛斯更有優(yōu)勢(shì)。

丹佛斯的FC300系列通過(guò)開環(huán)同步磁阻輔助技術(shù)取代傳統(tǒng)的異步電機(jī)在節(jié)能效益上可達(dá)到25%。憑借獨(dú)特的永磁同步磁阻輔助 (SRPM) 技術(shù)，F(xiàn)C102，F(xiàn)C202，F(xiàn)C302系列為重載車輛、機(jī)器和船舶開發(fā)和生產(chǎn)高性能的動(dòng)力系統(tǒng)。

小結(jié)

同步磁阻電機(jī)具有成本低、效率穩(wěn)定、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可用于對(duì)成本控制嚴(yán)格的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)，水泵類負(fù)載。同時(shí)相比于異步電機(jī)，同步磁阻電機(jī)在功率密度上的優(yōu)勢(shì)，可以代替異步電機(jī)應(yīng)用下的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)也開始了高性能同步磁阻電機(jī)應(yīng)用于電動(dòng)汽車的探索。

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