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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。現(xiàn)在國內(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)者提出過同步磁阻電機(jī)的概念，即通過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)。可以說同步磁阻電機(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)雜的加工工藝帶來的轉(zhuǎn)矩密度、效率、功率因數(shù)當(dāng)然也無可爭議得領(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)越來越接近。

對(duì)比開關(guān)磁阻電機(jī)

依舊先從加工工藝上來看，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)子工藝更為簡單。多層磁障下的同步磁阻電機(jī)每一層都通過很薄的磁橋連接，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)依然有其無法避免的一點(diǎn)，就是在運(yùn)行過程中轉(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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