科技成果——永磁直驱变频电机高速化技术

科技成果——永磁直驱变频电机高速化技术
所属行业石化、钢厂、电厂、污水处理等行业
技术开发单位大连冠力电机科技有限公司
适用范围风机、泵、压缩机、冷冻机等
成果简介
1、技术原理
高速永磁直驱变频电机（通常在1万转以上）直接驱动负载，省去了传统的增速齿轮箱，节省了成本、提高了系统效率，同时更加紧凑可靠，高功率密度、高运行性能、绿色环保。

当采用磁悬浮轴承时，降低了轴承损耗，同时省去了油润滑系统，没有环境污染。

在高速电机领域，永磁电机相比电励磁同步电机和异步电机的最大优点在于，转子没有导条，不需要采用硅钢片，因此具有极为简单和结实的转子结构，非常适合高速运行。

同时永磁电机转子损耗非常小，具有天然的高效率优势，因此目前国内外的主流大功率高速电机均采用永磁电机方案。

目前国内的技术，其功率转速范围为：2MW，10000rpm；1MW，15000rpm；500kW，20000rpm。

2、关键技术与装备
（1）高速转子机械设计与制造工艺；
（2）高速转子动力学设计；
（3）高精度转子动平衡技术；
（4）磁悬浮轴承技术；
（5）转子充磁技术；
（6）高频定子设计与制造技术；
（7）高效电机冷却方式。

主要技术指标
符合国家GB30253-2013标准2级能效等级，2级能效等级效率国家标准已按各种功率电机列表标明，经查试验样机37kW，14000rpm永磁变频高速电机应满足的2级能效等级效率为93.9%。

技术水平
该项技术获国家发明专利：
1、“一种调节永磁盘式电机轴向力的控制方法”，CZ201510039832.9；
2、“一种采用异步电机定子的永磁电机专利证书”，ZL201520155859.X。

典型案例
该项技术样机目前已在合肥华升泵阀股份有限公司新产品项目中实施。

从反馈的信息来看效果达到预期要求。

新技术提高效率路径：
1、高速永磁电机与普通异步电动机相比效率提高3%；
2、取消增速器，由于增速器本身有能量损失，使系统效率提高5%左右；
3、变频驱动，通过调节转速工艺上节能效果显著，节能率达30%。

所以，总计节能率为38%，单位电机功率节能量0.38kWh/kW，试验样机电机37kW，按每天运行8h，年运行300天计算，则该项目
年节电能=37kW×38%×8h/d×300d=33744kWh=3.37万kWh。

市场前景
永磁直驱变频电机高速化技术主要应用在风机、泵、压缩机、冷冻机等领域，单就高速风机在各个领域的需求量就大的惊人。

据统计全国现有污水处理厂需要风量为3000m3/h的曝气风机年均就达到1000台以上，在建和计划建造的污水处理厂所需曝气风机在10万台以上。

再如，大型火电站厂每年需要高速风机在200-300台以上、冶金行业每年所需的大型轴流风机、离心压缩风机也在200-500台以上。

在石油化工行业对高速轴流压缩风机和离心压缩风机的需要也是巨大的，另外，在纺织、矿山、国防、烟草、食品行业等领域对高速风机也有很大的需求。

由此可以推断永磁直驱变频电机高速化技术具有很高的推广价值。

永磁直驱变频电机高速化技术有望在高速驱动市场占有率，在未来实现逐年稳步攀升。

预计未来5年，在辽宁省的推广比例达到50%，总投入1500万元，年总节能量1.1亿kWh。