銅轉(zhuǎn)子電機與永磁電機能效比較研究

　　在2015年全球電機系統(tǒng)能效論壇（Eemods）會議上，銅發(fā)展協(xié)會的可持續(xù)能源項目經(jīng)理瑞查德德菲（Richard deFay），提交了一份銅轉(zhuǎn)子電機和永磁電機測試結(jié)果報告。

　　德菲在會議中之指出：“業(yè)界曾認為，永磁電動機的效率優(yōu)于感應(yīng)電動機，但這不是事實”。銅發(fā)展協(xié)會計劃對永磁（PM）電機與銅轉(zhuǎn)子電機（CRM）進行相對公平的同類系統(tǒng)比較，采用由永磁電機制造商指定的驅(qū)動器，以確定市場營銷索賠的有效性。

　　第一階段的測試使用了來自三個不同制造商的7.5HP（5.5kW）銅轉(zhuǎn)子電機和永磁電機進行比較。該試驗在北卡羅來納州先進能源電機測試實驗室進行，試驗歷時數(shù)月。電機測試分三個階段，都使用相同的變頻器，根據(jù)電機負載和轉(zhuǎn)速進行效率比較。

測試現(xiàn)場 

　　第一階段測試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下表：（頻率永磁90hz，銅轉(zhuǎn)子60hz） 

　　研究發(fā)現(xiàn)，永磁電機與銅轉(zhuǎn)子電機在不同轉(zhuǎn)速（1800、1600、1400、1200、1000RPM）情況下的測試能效比較的數(shù)據(jù)結(jié)果如下： （籃色代表銅轉(zhuǎn)子電機，紅色代表永磁電機） 

　　數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在永磁90hz，銅轉(zhuǎn)子60hz頻率不同的水平上，銅轉(zhuǎn)子電機的系統(tǒng)能效都比永磁電機要高。

　　第二階段測試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：（頻率永磁150hz，銅轉(zhuǎn)子60hz ） 

　　測試在不同轉(zhuǎn)速（1800、1600、1400、1200、1000RPM）情況下的能效比較的數(shù)據(jù)結(jié)果如下圖表示（紅色代表銅轉(zhuǎn)子電機，藍色代表永磁電機）： 

　　從第二測試階段的研究可以看出，在永磁150hz，銅轉(zhuǎn)子60hz頻率不同的水平上，扭矩比例小的階段，銅轉(zhuǎn)子電機系統(tǒng)能效比永磁電機高，但隨著扭矩百分比達到75%時，銅轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)效率開始低于永磁。 

　　第三階段測試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：（永磁60hz，銅轉(zhuǎn)子60hz頻率相同）

　　測試在不同轉(zhuǎn)速（1800、1600、1400、1200、1000RPM）情況下的能效比較的數(shù)據(jù)結(jié)果如下圖表示（紅色代表銅轉(zhuǎn)子電機，藍色代表永磁電機）：

　　第三階段測試表明，當頻率相同條件下，銅轉(zhuǎn)子電機的效率比永磁PM電動機更高。

　　“這個分析比較結(jié)果相當有趣，也表明必須要按照不同的馬力速度對電機進行進一步研究?！?德菲先生說道?！拔覀儸F(xiàn)在有機會進行進一步更大規(guī)模的評估，更準確地評價銅轉(zhuǎn)子電動機技術(shù)”。未來的測試可能包括：電機額定功率高達20馬力（14.9kW）。

　　從上述例子可以看出，使用銅轉(zhuǎn)子的異步電動機不僅能效遠遠高出鋁轉(zhuǎn)子電動機，而且與永磁電機相比也要不可替代的優(yōu)勢，例如，永磁材料在短路、高溫和強烈振動等環(huán)境易發(fā)生失磁，故障時不能滅磁保護，在超速等異常條件下，永磁磁極容易受到較大影響。永磁同步發(fā)電機的這些固有缺陷，使它很難滿足系統(tǒng)提出的高可靠、免維護的性能要求，而銅轉(zhuǎn)子電機恰恰在此方面有非常優(yōu)異的表現(xiàn)。電動機制造商Reliance Electric 認為銅轉(zhuǎn)子電機是能夠滿足軍方苛刻要求的唯一電機。