永磁同步電機(jī)在暖通空調(diào)行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展

【亞洲電機(jī)網(wǎng)】催生創(chuàng)新并創(chuàng)造可以重新定義市場的新產(chǎn)品和創(chuàng)想，是整個暖通空調(diào)行業(yè)永恒的需求和愿望。在電機(jī)領(lǐng)域，永磁同步電機(jī)(PMSM)是一個具有無限可能的選擇，因而在該領(lǐng)域引起強(qiáng)烈的關(guān)注。

根據(jù)日本電產(chǎn)電機(jī)株式會社的副總裁兼總經(jīng)理Tim Schamel，PMSM是一種交流同步電機(jī)，其勵磁由永磁體提供。這些電機(jī)通常具有正弦反電動勢波形。轉(zhuǎn)子組件配有永磁體，永磁體周圍有三個等距間隔的繞組包圍，繞組固定在定子總成。然后通過定子場和轉(zhuǎn)子的磁場之間的吸引或排斥產(chǎn)生扭矩。

PMSM在工業(yè)中也被廣泛地稱為電子換向電動機(jī)。

艾默生商業(yè)和住宅解決方案總監(jiān)Brent Boyd表示，PMSM與常見的感應(yīng)電機(jī)形成鮮明對比，因為它們必須給轉(zhuǎn)子和定子通電以在電機(jī)中產(chǎn)生磁場。 因此，PMSM通常需要更少的工作，從而效率更高。

PMSM的應(yīng)用領(lǐng)域

PMSM目前最常見于高效率系統(tǒng)。艾默生商業(yè)和住宅解決方案空調(diào)的變速市場經(jīng)理Katrina Krites表示，目前市場上使用這種技術(shù)的有壓縮機(jī)、高效冷凝器風(fēng)扇、室內(nèi)風(fēng)扇、地?zé)嵋约八谩?

這些電機(jī)提供的效率優(yōu)勢意味著它們可以為多個細(xì)分市場提供價值。

“PMSM為制造商、承包商、終端用戶和房主提供節(jié)能替代方案，”Schamel說。 “這些產(chǎn)品消耗非常少的能量，特別是當(dāng)需要多個電機(jī)速度或變速性能時。這些產(chǎn)品還幫助制造商和承包商滿足美國能源部(DOE)法規(guī)——能源之星——的要求和公用設(shè)施折扣所要求的能源消耗目標(biāo)。”

在這個領(lǐng)域，電產(chǎn)電機(jī)目前的PMSM設(shè)計適用于住宅應(yīng)用，包括室內(nèi)應(yīng)用，如爐和空氣處理器，以及空調(diào)和熱泵的戶外應(yīng)用。

“恒定氣流是1號空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢，由于電機(jī)的內(nèi)部工作原理，它可以在各種條件下提供恒定的氣流，”Schamel說?！巴ㄟ^利用可以由OEM調(diào)整的軟件算法，電機(jī)提供了被告知要提供的內(nèi)容，不會多也不會少，而是恰到好處。這意味著由于家庭或商業(yè)管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的系統(tǒng)變化，在較低靜態(tài)處沒有過吹，在較高靜態(tài)處沒有流量損失。您可以從緊湊型直接驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)獲得所需要的，從而最大限度地實現(xiàn)一致的溫度控制。此外，電動機(jī)的功率使用僅是滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)的需要所必需的。

PMSM發(fā)展預(yù)測

由于電動機(jī)市場在未來五年內(nèi)增長強(qiáng)勁的預(yù)測，制造商對PMSM的發(fā)展感到興奮。

“我們預(yù)計PMSM在未來幾年將繼續(xù)增長，一定程度上是為了滿足商業(yè)和住宅空間的效率監(jiān)管要求，”Boyd說。

Krites補(bǔ)充說，所有主要系統(tǒng)制造商都有采用PMSM技術(shù)的高級產(chǎn)品?！半S著技術(shù)的變化和成本的降低，這使得PMSM應(yīng)用更容易，因此我們預(yù)計PMSM將更廣泛的采用。”她說。

Schamel也期望，為住宅和商業(yè)HVAC設(shè)備制定的DOE規(guī)則能夠推動需求，最終用戶和公用事業(yè)對降低能耗感興趣，從而使得PMSM的普及程度提高。

事實上，DOE(美國能源部)最近頒布了關(guān)于電動機(jī)和小型電動機(jī)的認(rèn)證、合規(guī)、標(biāo)簽和執(zhí)行的最終規(guī)定。根據(jù)美國能源部消息，其正在進(jìn)行修訂，以符合認(rèn)證、合規(guī)，以及執(zhí)行法規(guī)部門對所有其他覆蓋產(chǎn)品和設(shè)備的要求。該規(guī)則通過的規(guī)定還提供具體的抽樣計劃、認(rèn)證要求、替代效率確定方法要求，以及電動機(jī)和小型電動機(jī)的執(zhí)行規(guī)定。

“美國能源部的規(guī)則真的提高了人們對這些產(chǎn)品的興趣和意識，”Schamel說?！斑@種認(rèn)識的提高不僅使得人們可以更好地了解這些設(shè)計的節(jié)能潛力，還增加了對改善溫度和濕度控制，降低聲音水平，一致的氣流和更好的過濾，以及其他一些好處。”

Boyd指出，PMSM技術(shù)也正在擴(kuò)展到利基和運輸應(yīng)用?！按送?，更快的微電子和更高效的驅(qū)動器有可能通過降低成本來提高采用率，”他說，“考慮到效率的額外成本，今后采用這項技術(shù)的地方可能會有限制?！?

PMSM未來的一個有趣的關(guān)注點可能是增加人們對成本和稀土磁體供應(yīng)的關(guān)注。Schamel說，PMSM的一個優(yōu)點是它們可以與鐵氧體磁鐵一起工作。

“鐵氧體磁體的主要缺點在于，當(dāng)磁體安裝在轉(zhuǎn)子組件的表面上時，它們不產(chǎn)生與稀土磁體一樣多的磁通密度，這會導(dǎo)致較低的轉(zhuǎn)矩密度?！盢idec開發(fā)的用于HVAC工業(yè)的下一代PMSM將采用輻條式轉(zhuǎn)子技術(shù)。這種新的轉(zhuǎn)子技術(shù)使用低成本的鐵氧體磁體，并且傾向于具有比常規(guī)表面安裝轉(zhuǎn)子組件更高的轉(zhuǎn)矩密度，這產(chǎn)生更低成本的電機(jī)構(gòu)造。

然而這項技術(shù)本身將繼續(xù)改變和發(fā)展，客戶對這個產(chǎn)品的意識也在改變。

“除了降低能耗外，這些產(chǎn)品還具有變速能力，可實現(xiàn)其他優(yōu)勢，包括一致的溫度控制、改善的濕度控制、更低的聲級，一致的氣流和更好的空氣過濾。”所有這些好處將推動PMSM的持續(xù)增長。

“PMSM技術(shù)已經(jīng)存在了相當(dāng)長的時間，它在HVACR行業(yè)越來越廣泛地采用，”Krites說，“OEM了解這項技術(shù)，并已在風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)中使用多年。承包商認(rèn)識到效率的好處，并越來越喜歡先進(jìn)的診斷，但似乎不太了解實際的技術(shù)本身。