一、開關磁阻電機及其應用

近年來，一種新型電機----開關磁阻電機（SRD）逐漸走進了市場，該電機有著有別于其他電機的優(yōu)勢和特點，因此逐漸成為市場未來發(fā)展的主要方向，目前已成功地應用于電動車驅動、通用工業(yè)、家用電器和紡織機械等各個領域。

1、電動車應用

開關磁阻電機最初的應用領域就是電動車，這也是開關磁阻電機最主要的應用領域。目前電動摩托車和電動自行車的驅動電機主要有永磁無刷及永磁有刷兩種，然而開關磁阻電機驅動系統(tǒng)的電機結構緊湊牢固，適合于高速運行，并且驅動電路簡單成本低、性能可靠，在寬廣的轉速范圍內效率都比較高，而且可以方便地實現(xiàn)四象限控制，這些特點使SRD開關磁阻電機驅動系統(tǒng)很適合電動車輛的各種工況下運行，相比目前主要使用的兩種電機具有其獨特的優(yōu)勢，是電動車輛中極具有潛力的機種。

2、紡織工業(yè)應用

近十多年來我國紡織機械行業(yè)的機電一體化水平有了較明顯的提高，在新型紡織機械上普遍采用了機電一體化技術。棉紡織設備較有代表性的機電一體化產(chǎn)品無梭織機的主傳動技術也有了新的突破：采用開關磁阻電機作為無梭織機的主傳動，相比于使用其他電機系統(tǒng)，開關磁阻電機系統(tǒng)帶來許多好處，減少傳動齒輪、不用皮帶和皮帶盤，不用電磁離合器和剎車盤，不用尋緯電機，節(jié)能10%等優(yōu)點，國內已有開關磁阻電機和驅動器的產(chǎn)品（北京中紡銳力機電有限公司），目前還在與無梭織機主機廠合作，共同開發(fā)應用技術，希望能盡快取得成功，填補國內空白。

3、焦炭工業(yè)應用

相比于其他電機，開關磁阻電機起動力矩大、起動電流小，可以頻繁重載起動，無需其它的電源變壓器，節(jié)能，維護簡單，特別適用于礦井輸送機、電牽引采煤機及中小型絞車等。90年代英國已研制成功300kW的開關磁阻電機，用于刮板輸送機，效果很好。我國已研制成功110kW的開關磁阻電機用于矸石山絞車、132kW的開關磁阻電機用于帶式輸送機拖動，良好的起動和調速性能受到工人們的歡迎。我國還將開關磁阻電機用于電牽引采煤機牽引，運行試驗表明新型采煤機性能良好。此外還成功地將開關磁阻電機用于電機車，提高了電機車運行的可靠性和效率。

4、家電行業(yè)應用

一些家用電器，比如洗衣機經(jīng)過不斷的發(fā)展，結構由簡單的有級調速電機發(fā)展為無級調速電機。而開關磁阻電機由于低成本、高性能、智能化已開始應用于洗衣機，在美國高檔洗衣機中已小批量采用，相比其他電機有著明顯的優(yōu)勢，未來應用前景廣闊。

二、開關磁阻電機的特點

開關磁阻電機具有結構簡單、運行可靠及效率高等突出特點，這使其有別于交流電機調速系統(tǒng)、直流電機調速系統(tǒng)和無刷直流電機調速系統(tǒng)，成為他們的競爭者和替代者。開關磁阻電機的調速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調速系統(tǒng)的優(yōu)點，是繼變頻調速系統(tǒng)、無刷直流電動機調速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調速系統(tǒng)。

1、電動機結構簡單、成本低、可用于高速運轉。SRD結構簡單。其突出的優(yōu)點是轉子上沒有任何形式的繞組，因此不會有制造過程中鑄造不良和使用過程中的斷條等問題。其轉子機械強度極高，可以用于超高速運轉（如每分鐘上萬轉）。在定子方面，它只有幾個集中繞組，因此制造簡便、絕緣結構簡單。在這一點上，開關磁阻電機非常適合應用于電動車，并有著無可比擬的優(yōu)勢。

2、功率電路簡單可靠。因為電動機轉矩方向與繞組電流方向無關，即只需單方相繞組電流，故功率電路可以做到每相一個功率開關。開關磁阻電動機調速系統(tǒng)中所需的功率元件少，電路結構簡單，其中每個功率開關器件均直接與電動機繞組相串聯(lián)，根本上避免了直通短路現(xiàn)象。因此開關磁阻調速電動機調速系統(tǒng)中功率電路的保護電路可以簡化，即降低了成本，又有較高的工作可靠性。

3、系統(tǒng)可靠性高。從電動機的電磁結構上看，各項繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內產(chǎn)生電磁轉矩。從控制結構上看，各相電路一般也是相互獨立工作。因此，當電動機一相繞組或控制器一相電路發(fā)生故障時，只需停止該相工作，電動機除總輸出功率能力有所減小外，并無其他妨礙。

4、起動轉矩大，起動電流低?？刂破鲝碾娫磦任蛰^少的電流，在電機側得到較大的起動轉矩是本系統(tǒng)的一大特點。典型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)是：起動電流為額定電流的15%時，獲得起動轉矩為100%的額定轉矩；起動電流為額定電流的30%時，起動轉矩可達其額定轉矩的250%，比其他電機有著很大的優(yōu)勢。起動電流小而轉矩大的優(yōu)點還可以延伸到低速運行段，因此本系統(tǒng)也十分合適那些需要重載起動和較長時間低速重載運行的機械，如礦井輸送機、電牽引采煤機及中小型絞車。

5、適用于頻繁起停及正反向轉換運行。本系統(tǒng)具有的高起動轉矩、低起動電流的特點，使之在起動過程中電流沖擊小，電動機和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定運行時還要小。可控參數(shù)多使其制動運行能與電動運行具有同樣優(yōu)良的轉矩輸出能力和工作特性，非常適合用于頻繁起停及正反向轉換運行，次數(shù)可達1000次/小時。

6、可控參數(shù)多，調速性能好?？刂崎_關磁阻電動機的主要運行參數(shù)和常用方法至少有四種：相導通角、相關斷角、相電流幅值、相繞組電壓?？煽貐?shù)多，意味著控制靈活方便。可以根據(jù)對電動機的運行要求和電動機的情況，采取不同控制方法和參數(shù)值，即可使之運行于最佳狀態(tài)（如出力最大、效率最高等），還可使之實現(xiàn)各種不同的功能的特定曲線。由于開關磁阻電機系統(tǒng)速度閉環(huán)是必備的，因此系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)速精度，可以很方便的構成無靜差調速系統(tǒng)。

7、效率高，損耗小。本系統(tǒng)是一種非常高效的調速系統(tǒng)，易于在寬轉速范圍和不同負載下實現(xiàn)高效優(yōu)化控制。以3kW的開關磁阻電機系統(tǒng)為例，其系統(tǒng)效率在很寬范圍內都在87%以上，這是其它一些調速系統(tǒng)不容易達到的。將本系統(tǒng)同其他目前廣泛使用的電動機的系統(tǒng)進行比較，本系統(tǒng)在不同轉速和不同負載下的效率均比變頻器系統(tǒng)高，一般要高5～10個百分點。

三、中國開關磁阻電機行業(yè)現(xiàn)狀分析

英、美等經(jīng)濟發(fā)達國家對開關磁阻電動機調速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級從數(shù)w直到數(shù)百kw。中國隊開關磁阻電機的研究雖然起步較晚，但是起點較高，目前國內開關磁阻電動機及其控制器的市場需求越來越大，而國內僅有很少的企業(yè)從事開關磁阻電機行業(yè)。并且由于開關磁阻電機系統(tǒng)產(chǎn)品技術含量高，因此產(chǎn)品利潤空間很大。據(jù)相關資料，2010年前后國內開關磁阻電機產(chǎn)品的成本與銷售價格大致如下：3kW系統(tǒng)的電機加控制器的生產(chǎn)成本約3000元，銷售價為9000多元；7.5kW系統(tǒng)的電機加控制器的生產(chǎn)成本不超過8000元，報價為5萬元。現(xiàn)在隨著生產(chǎn)技術的進步，使得開關磁阻電機產(chǎn)品的成本有所降低，并且越來越多的企業(yè)將目標瞄準該行業(yè)，產(chǎn)品的價格比2010年應有下滑，但仍然保持著高于行業(yè)平均指數(shù)的高利潤，而且系統(tǒng)功率越大，利潤越高。

目前中國主要生產(chǎn)研發(fā)開關磁阻電機系統(tǒng)的企業(yè)有以下幾家：

1.北京中紡銳力機電有限公司

北京中紡銳力機電有限公司成立于2004年7月5日，在我國調速電機的研究開發(fā)領域占有重要地位。八十年代中期起，作為我國第一批從事開關磁阻調速電動機（SRD）的研制單位，在該領域始終處于國際先進和國內絕對領先水平，并被科技部授予該項目重點推廣計劃的技術依托單位。

該公司現(xiàn)有科研生產(chǎn)基地4000平米，并配套了國內第一條SRD控制器專用生產(chǎn)流水線，產(chǎn)能可達到5000套/年，為國內最大。公司擁有約20套電機測功機和電磁兼容、振動、溫濕度、三坐標測量儀等先進的型式試驗設備，能滿足從事本行業(yè)有關科研開發(fā)生產(chǎn)項目的需要。該公司目前擁有三個系列幾十個規(guī)格的產(chǎn)品，功率范圍為2.2～1600KW，提供的產(chǎn)品占國內同類市場的85%以上。

180kW/750V地鐵輕軌列車其他電動車用開關磁阻電機系統(tǒng)有：

60kW/336V混合動力公交車

55kW/288V純電動中巴車

40kW/336V純電動中巴車

35kW/336V混合動力公交車

35kW/336V燃料電池中巴車

30kW/288V純電動中巴車

15kW/240V純電動轎車

1.5kW/90V三輪概念車

2.山東科匯電力自動化有限公司

山東科匯電力自動化有限公司一直致力于電力線路故障監(jiān)測設備、配電自動化設備、鐵路電力自動化設備與磁阻開關電機調速系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。山東科匯電力自動化有限公司2005年研制成功的SRD系列開關磁阻電機調速系統(tǒng)，通過了由中國工程院院士姚福生、盧秉恒、清華大學教授李海發(fā)參加的專家鑒定，認為達到國際先進水平。該系列產(chǎn)品具有節(jié)能效果顯著、起動電流小、起動轉矩大、結構堅固、可靠性高等優(yōu)點。

3.山東德森機電科技股份有限公司

山東德森機電科技股份有限公司是一家以研發(fā)、生產(chǎn)高性能開關磁阻電機及調速系統(tǒng)為主的高科技公司。公司注冊資本3000萬元，現(xiàn)有員工270人，廠房2萬平米，各類先進生產(chǎn)設備135臺，其中數(shù)控設備22臺，控制器流水生產(chǎn)線一條。擁有完善的電機生產(chǎn)試驗、測試手段。年生產(chǎn)開關磁阻電機30萬KW，控制器1萬套。公司有一支成熟的、高素質的研發(fā)團隊。2010年與德國SRM電氣傳動技術有限公司合作，成立了高效電機研究中心。對機殼外形、控制器結構及電機核心技術進行研發(fā)，使電機技術更加高效節(jié)能、合理耐用。目前該公司開關磁阻電機驅動系統(tǒng)已廣泛應用于石油機械、鍛壓設備、切削機械、化工設備、特種特種領域。

其他從事開關磁阻電機研究的企業(yè)還有浙江正泰中自控制工程有限公司、江蘇華陽電器有限公司、廣州斯達開關磁阻調速科技有限公司、深圳市諾瓦電氣有限公司等。

四、中國開關磁阻電機行業(yè)發(fā)展政策環(huán)境優(yōu)勢

1.《國家“十二五”科學和技術發(fā)展規(guī)劃》對開關磁阻電機行業(yè)的影響分析《國家“十二五”科學和技術發(fā)展規(guī)劃》中，新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術成為未來五年科技部重點扶持的領域，在重點發(fā)展技術方面，科技部將推進關鍵零部件技術、整車集成技術和公共平臺技術的研究與攻關。而開關磁阻電機就是新能源汽車發(fā)展中的關鍵的零部件。因此，《“十二五”規(guī)劃》對新能源汽車行業(yè)的大力推進，是對開關磁阻電機行業(yè)的極大利好，將大大促進開關磁阻電機行業(yè)的發(fā)展和應用。

同時，《“十二五”規(guī)劃》中還提出了節(jié)能減排的任務。我國電機用電量占總用電量的比重可達50%，占工業(yè)用電量的比重接近70%。因此，使用高效節(jié)能電機可作為節(jié)能的突破口。高電機效率，降低電機能源消耗，研發(fā)推廣應用高效、超高效電動機，具有其十分重要的國家能源戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實的社會效益。而在眾多電機中，開關磁阻電機是其中的佼佼者，開關磁阻電機的一個很重要的特點就是效率高，能耗小，十分符合國家規(guī)劃的要求。因此提加快推廣應用高效的開關磁阻電機，對于完成“十二五”節(jié)能減排任務，促進產(chǎn)業(yè)結構調整升級意義重大。

2.《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》對開關磁阻電機行業(yè)的影響分析

我國對于新能源的扶持力度不斷加大，工信部編制的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也將正式出臺。《規(guī)劃》不僅明確了十年內我國新能源汽車發(fā)展的總體目標和階段目標，并且對新能源發(fā)展路線以及扶持政策提出了明確的要求。按照《規(guī)劃》的要求，我國新能源車發(fā)展路線為，以純電動汽車（純電驅動）作為主要戰(zhàn)略取向，近期以混合動力汽車為重點，大力推廣普及節(jié)能汽車。然而發(fā)展純電動車，動力電池、電機和電控技術是三個需要突破的核心技術。

開關磁阻電機作為電動車的關鍵部件，將獲得極大的發(fā)展扶持和空間。《規(guī)劃》指出，2011-2020年，中央財政將安排專項資金，重點支持節(jié)能與新能源汽車關鍵技術研發(fā)和技術改造。

在稅收方面，2011-2020年，企業(yè)銷售新能源汽車及其關鍵零部件的增值稅稅率調整為13%。新能源及其關鍵零部件企業(yè)在計算應納稅所得額時，可以按照研究開發(fā)費用的100%加計扣除。同時，在融資方面，國家將優(yōu)先支持符合條件的節(jié)能與新能源汽車及關鍵零部件企業(yè)在境內外上市、發(fā)行企業(yè)（公司）債券等，充分發(fā)揮現(xiàn)有上市公司的再融資功能。這些國家扶持，對開關磁阻電機行業(yè)的研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)有著極大的優(yōu)勢，將大大促進開關磁阻電機行業(yè)的發(fā)展。

五、開關磁阻電機發(fā)展趨勢及投資前景

作為一種新型調速驅動系統(tǒng)，開關磁阻電機以其結構簡單、低成本、高效率、優(yōu)良的調速性能和靈活的可控性，愈來愈得到人們的認可和應用。目前已成功應用于在電動車用驅動系統(tǒng)、家用電器、工業(yè)應用、伺服系統(tǒng)、高速驅動、特種航天等眾多領域中。開關磁阻電機與其他電機的差異，使其有著獨特又廣闊的應用前景。

在中國，在開關磁阻電機最主要的應用領域----電動車領域中，行業(yè)的發(fā)展趨勢和我國的政策均為開關磁阻電機的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。工信部《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，我國新能源汽車發(fā)展的總體目標是，到2020年，新能源汽車累計產(chǎn)銷量達到500萬輛，使我國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居世界前列。工信部還計劃到2015年，將新能源汽車的動力電池、電機、電控等關鍵零部件核心技術實現(xiàn)自主化；到2020年，新能源汽車實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。節(jié)能與新能源汽車及關鍵零部件技術達到國際先進水平。

而發(fā)展電動汽車、電動自行車、電動摩托車，離不來發(fā)電機組和驅動電機系統(tǒng)。目前在電動汽車上使用的電機主要是感應電機、永磁無刷電機，以上兩類電機在制造過程中，大量使用稀土材料生產(chǎn)電機的永磁體，而近年政府加強了對稀土資源的管理和調控，稀土價格大幅度升高，使電機生產(chǎn)成本大幅度提高，電機企業(yè)不堪重負。而開關磁阻電機的生產(chǎn)過程中不適用稀土材料，而且結構簡單可靠，并且有著上述兩類電機無可比擬的技術優(yōu)勢，因此開關磁阻電機在成本和技術上的優(yōu)勢決定了其是目前電動汽車、電動自行車、電動摩托車驅動電機的最好替代產(chǎn)品。

因此不論是《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》還是《國家“十二五”科學和技術發(fā)展規(guī)劃》，都有對開關磁阻電機行業(yè)的發(fā)展極為有利的規(guī)劃，使開關磁阻電機行業(yè)有著極為廣闊的發(fā)展空間和良好的投資前景。