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- 正航泵用轴向一体超静音永磁电机简介
- 发布时间: 2022.12.02
- 一、泵用电机介绍
电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置，是沟通电能与其他型式能量的重要桥梁，是工业驱动领域的核心设备。电机的好坏直接影响设备能否正常工作，电机性能直接决定了设备性能。在水泵驱动领域，得到应用的电机主要有：
直流电机：定子为永磁体或励磁绕组，转子电枢通直流电，绕组依靠电刷实现机械换向。其优点有转速稳定、转速控制精准等，但因其为直流供电，运行时需要提供直流母线或整流器，且电刷与换向器等零件长期摩擦易损坏，维护成本高。
异步电机：由三相交流电源供电，定子绕组激发的旋转磁场在转子中感应出电动势与转子旋转磁场，转子受安培力旋转。其具有结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、维护方便、坚固耐用等一系列优点，同时又有启动和调速性能较差，效率和功率因数偏低，控制复杂等缺点。
同步电机：同步电机的定子结构与异步电机相同，区别在于其转子磁场由转子自身激发，而不由定子磁场感应。根据不同的转子励磁方式又可分为电励磁同步电机与永磁同步电机。同步电机的功率因数和运行效率都高于异步电机，同时具有良好的稳定性。但电励磁同步电机需要额外提供励磁系统，永磁同步电机又受到稀土永磁体成本与退磁风险的制约。
永磁电机工作时，输出转矩由永磁体提供的永磁转矩与磁路结构不均匀提供的磁阻转矩组成。鉴于稀土永磁体存在成本与退磁风险问题，在输出转矩不变的前提下，可以降低总转矩中永磁转矩的比例，而提高磁阻转矩的比例。降低永磁转矩的比例后，就可以降低稀土永磁体的使用，或用磁性较弱的铁氧体代替稀土永磁体。
永磁转矩 磁阻转矩
上海正航电子科技有限公司联手上海交通大学电气工程系研发的泵用轴向一体超静音永磁电机即采用了上述方案，借鉴磁阻电机特点特别设计了电机结构，提升了磁阻转矩的比例，使得电机不使用稀土永磁材料，又称为混合磁阻永磁电机。其结合了永磁电机与磁阻电机的特点，保持了效率与可靠性高的优点，又规避了转矩密度小等缺点与稀土永磁体带来的风险。
二、变频器介绍
变频器是变换电能型式的设备，能将电网的工频电转换为所需幅值与频率的三相电。在没有变频器时，实现电机调速需要复杂的调压与控制回路，不仅不利于控制系统的小型化、轻量化，并且会造成大量的能量浪费。正航泵用轴向一体超静音永磁电机与配套变频器组成了泵用驱动一体机，变频器的主要特点有：
使用矢量控制算法：将磁场与转矩解耦，可分别设计两者的调节器，实现了对交流电机的高性能调速；
无位置传感器控制算法：在同步电机的矢量控制中，需要实时获知转子位置，这一点通常需要位置传感器实现。正航的变频器采用了无位置传感器控制算法，可从电机运行时的电压、电流特征计算得到转子位置，节省了位置传感器的成本，并提升了可靠性。
丰富的故障保护检测：变频器内置了欠压、过压、过流、高低温等多种故障保护，大大提升了实际应用中的安全性。
内置PLC：变频器内部内置了可编程控制器，且变频器并联运行时可互为热冗余。 当任何一台泵的PLC损坏，整个系统可不受影响。
三、正航泵用轴向一体超静音永磁电机的主要特点
☛极高效
以最常见的风机泵类负载7.5kW/3000转电机为例， GB 30253-2013《永磁同步电动机能效限定值及能效等级》中一级能效额定点效率要求为94.5%，GB/T 32891.2-2019《旋转电机效率分级》中IE5的能效要求为93.3%。而正航超静音永磁电机额定点效率达到95.44%，即使在50%转速时，效率仍然高达95.34%，远超上述能效要求。
☛超静音
正航永磁电机超静音运转，空载运转噪音实测59.2dB，远低于GB/T 10069.1-2006《旋转电机噪声测定方法及限值》中的空载最大A计权声功率级值。
☛内置PLC
型号 PLC-DBP热冗余PLC（简称冗余PLC）是一款内置在变频器内部的可编程控制器，可与变频器使用插针连接，具有体积小，安装便捷，可编程等优点。
冗余PLC及控制冗余功能介绍：如一套泵组上有三个变频器(内置冗余PLC)，各PLC间具备热冗余功能，任何一台泵的PLC损坏，整个系统不受影响，即使主控PLC损坏，系统控制权限会自动移交给其它PLC；
各PLC之间，以及PLC与变频器之间均以数字信号连接，抗干扰能力强，是真正的“全数字变频供水机组”；
整套泵组中仅1台泵正常运转时，仍可实现全功能运行；
控制柜内无需布置二次控制回路元件，有效减少控制柜体积，并简化电路，减少干扰。
☛结构稳定
轴向一体，结构稳定无偏心，运行可靠。解决目前市场背包式变频器与电机重心不同轴，长时间运转产生的偏心振动的难题。
☛无需稀土永磁材料
可靠性高，无失磁风险。成本可控，助力国家节约稀土战略资源。
四、用户现场
