導語

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。三相異步電機是交流電機的一種，又稱感應電機。它具有結構簡單、制造容易、堅固耐用，維修方便、成本較低、價格便宜等一系列優點，因此，被廣泛應用在工業、農業、國防、航天、科研、建筑、交通以及人們的日常生活中。但它的功率因數較低，在應用上受到了一定的限制。 1、三相異 步電機的結構 準備一臺待拆卸的三相異步電機，從外到里看它的結構。圖6-1是三相異步電機的外形圖和剖視圖。

從電機外部可以看到風扇罩、風扇、左右端蓋、銘牌、接線盒。打開接線盒，可以看到接線柱和引出線。拆下風扇罩、風扇、端蓋，抽出轉子，可以看到電機內部定子鐵芯、轉子鐵心、轉軸、軸承等零部件。定子鐵心裝載機座里，轉子鐵心裝在軸上。定子鐵芯上有線圈（繞組），轉子鐵心里鑄有籠形鋁條。繞線形轉子鐵心中有轉子繞組。 可見，電機的基本結構是由固定不動的部分一定子和轉動部分轉子以及其他零部件組成的，如圖6-2所示。

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。

高性能稀土永磁電機是許多新技術、高技術產業的基礎。它與電力電子技術和微電子控制技術相結合，可以制造出各種性能優異的機電一體化產品，如數控機床，加工中心，柔性生產線，機器人，電動車，高性能家用電器，計算機等等。 隨著永磁同步電機的發展，高溫、高真空、電動汽車用、內裝逆變器、低速大轉矩和自起動等高效永磁同步電動機，都逐步進入一些特定的應用領域。緣于不同工況對于電機的特定性能要求，永磁電機的總體發展方向，也逐步呈現出一些具體的特征。 大功率和超高速是永磁電機的一個發展方向 在一定體積前提下，提高電機的額定功率，就必須大幅度提高電機的轉速。稀土永磁電機不需要勵堿繞組，結構比較簡單，磁場部分沒有發熱源，不需要冷卻裝置，材料的矯頑力高，氣隙長度可以取較大值，從而使大幅度提高轉速成為可能。 高性能方向發展 現代化裝備向電機工業提出各種各樣的高性能要求，如軍事裝備要求提供給各種高性能信號電機，移動電站，自動化裝備用伺服系統及電機，航空航天用高性能、高可靠性永磁電機，化纖設備用高調速精度變頻調速同步電動機，數控機床、加工中心、機器人用高調速比稀土永磁伺服電機，計算機用高精度擺動電機及主軸電機等等。向專用電機方向發展。 輕型化方向發展 航空航天產品，電動車輛、數控機床、計算機、視聽產品、醫療器械、便攜式光機電一體化產品等，都對電機提出體積小、重量輕的嚴格要求。永磁同步電動機以其體積小、節能、控制性能好、又容易做成低速直接驅動，消除齒輪減速裝置，可通過頻率的變化進行調速等優點，在電梯技術上得以開發應用。

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。開關磁阻電機的定、 轉子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成，這種加工工藝可盡可能地減小電機的渦流及磁滯損耗。轉子極上既沒有繞組也沒有永磁體，更沒有換向器、滑環等， 定子極上繞有集中繞組， 徑向相對的兩個繞組串聯構成一相， 電機整體結構簡單。 開關磁阻電機是利用轉子磁阻不均勻而產生轉矩的電機，又稱反應式同步電動機，其結構及工作原理與傳統的交、直流電動機有很大的區別。它不依靠定、轉子繞組電流所產生磁場的相互作用而產生轉矩，而是依靠“磁阻最小原理”產生轉矩，即：“磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，從而產生磁拉力，進而形成磁阻性質的電磁轉矩”和“磁力線具有力圖縮短磁通路徑以減小磁阻和增大磁導的本性”。 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。

審核編輯：郭婷