永磁同步電機在暖通空調行業(yè)的應用與發(fā)展

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

根據(jù)日本電產電機株式會社的副總裁兼總經理Tim Schamel，PMSM是一種交流同步電機，其勵磁由永磁體提供。這些電機通常具有正弦反電動勢波形。轉子組件配有永磁體，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子的磁場之間的吸引或排斥產生扭矩。

PMSM在工業(yè)中也被廣泛地稱為電子換向電動機。

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

PMSM的應用領域

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的變速市場經理Katrina Krites表示，目前市場上使用這種技術的有壓縮機、高效冷凝器風扇、室內風扇、地熱以及水泵。

這些電機提供的效率優(yōu)勢意味著它們可以為多個細分市場提供價值。

“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。 “這些產品消耗非常少的能量，特別是當需要多個電機速度或變速性能時。這些產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——的要求和公用設施折扣所要求的能源消耗目標?！?

在這個領域，電產電機目前的PMSM設計適用于住宅應用，包括室內應用，如爐和空氣處理器，以及空調和熱泵的戶外應用。

“恒定氣流是1號空調系統(tǒng)的優(yōu)勢，由于電機的內部工作原理，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調整的軟件算法，電機提供了被告知要提供的內容，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)結構中的系統(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動鼓風機獲得所需要的，從而最大限度地實現(xiàn)一致的溫度控制。此外，電動機的功率使用僅是滿足暖通空調系統(tǒng)的需要所必需的。

PMSM發(fā)展預測

由于電動機市場在未來五年內增長強勁的預測，制造商對PMSM的發(fā)展感到興奮。

“我們預計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補充說，所有主要系統(tǒng)制造商都有采用PMSM技術的高級產品。“隨著技術的變化和成本的降低，這使得PMSM應用更容易，因此我們預計PMSM將更廣泛的采用?！彼f。

Schamel也期望，為住宅和商業(yè)HVAC設備制定的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)最近頒布了關于電動機和小型電動機的認證、合規(guī)、標簽和執(zhí)行的最終規(guī)定。根據(jù)美國能源部消息，其正在進行修訂，以符合認證、合規(guī)，以及執(zhí)行法規(guī)部門對所有其他覆蓋產品和設備的要求。該規(guī)則通過的規(guī)定還提供具體的抽樣計劃、認證要求、替代效率確定方法要求，以及電動機和小型電動機的執(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品的興趣和意識，”Schamel說?！斑@種認識的提高不僅使得人們可以更好地了解這些設計的節(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技術也正在擴展到利基和運輸應用?！按送?，更快的微電子和更高效的驅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，今后采用這項技術的地方可能會有限制。”

PMSM未來的一個有趣的關注點可能是增加人們對成本和稀土磁體供應的關注。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，當磁體安裝在轉子組件的表面上時，它們不產生與稀土磁體一樣多的磁通密度，這會導致較低的轉矩密度。”Nidec開發(fā)的用于HVAC工業(yè)的下一代PMSM將采用輻條式轉子技術。這種新的轉子技術使用低成本的鐵氧體磁體，并且傾向于具有比常規(guī)表面安裝轉子組件更高的轉矩密度，這產生更低成本的電機構造。

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

“除了降低能耗外，這些產品還具有變速能力，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技術已經存在了相當長的時間，它在HVACR行業(yè)越來越廣泛地采用，”Krites說，“OEM了解這項技術，并已在風機和壓縮機中使用多年。承包商認識到效率的好處，并越來越喜歡先進的診斷，但似乎不太了解實際的技術本身。