國外機(jī)電一體化電機(jī)發(fā)展動(dòng)向
- 近二十年來，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論發(fā)展，電機(jī)調(diào)速技術(shù)得到迅速發(fā)展，使得電機(jī)的應(yīng)用不再局限于工業(yè)應(yīng)用而且在商業(yè)及家用設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用；而隨著新材料如稀土永磁材料Nd-Fe-B、磁性復(fù)合材料的出現(xiàn)，更給電機(jī)設(shè)計(jì)插上翅膀，各種新型、高效、特種電機(jī)層出不窮。這些都極大地豐富了電機(jī)理論，拓寬了電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也給電機(jī)設(shè)計(jì)和制造工藝提出更高的要求。
交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及變頻電機(jī)
二十年來，電力電子技術(shù)發(fā)生了革命性的進(jìn)展。功率元件從70年代的晶閘管（SCR），發(fā)展到80年代的雙極型晶體管（BJT，也稱作GTR），到90年代則主要是絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。日本的三菱電機(jī)公司已推出2000V/1200A的IGBT，歐洲的eupec公司也推出了3300V/1200A的元件，而1200V/600A的IGBT模塊則已大量生產(chǎn)供應(yīng)；IR以及Fairchild等著名半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的IPM模塊更為交流調(diào)速技術(shù)的白色家電（指冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)器等）以及汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可能?？刂品矫嬉矎哪M控制發(fā)展到數(shù)字控制，從單片機(jī)發(fā)展到數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和高級(jí)專用集成電路，控制部件功能日益完善，而所需的控制器件和控制器體積日益減小，控制器可靠性日益提高而成本日益降低。例如0.75kW通用變頻器的過去的10年間，體積減小到原來的1/10，成本下降了大約40~50%，中小型電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟。據(jù)美國《控制工程》報(bào)道在1996~2000年間美國用于工廠自動(dòng)化方面的電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的總費(fèi)用約45億美元，其中采用變頻器控制三相異步電動(dòng)機(jī)的約占52.8%，且呈逐年上升趨勢(shì)。
對(duì)變頻電機(jī)的研究，過去主要集中在以下幾個(gè)方面：一是由于變頻器的供電，電機(jī)諧波分量增加，溫升提高，因此應(yīng)根據(jù)負(fù)載的情況，如何匹配電機(jī)的功率；而是對(duì)于調(diào)速范圍較寬的應(yīng)用，要考慮低速時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低造成的電機(jī)自身散熱能力的下降，因此應(yīng)在結(jié)構(gòu)上外置一獨(dú)立的風(fēng)扇，使其在低速時(shí)保持足夠的散熱風(fēng)量，另外對(duì)于諧波引起的電機(jī)噪聲的增加也進(jìn)行了不少的研究。
但是隨著變頻器應(yīng)用的日益增多和研究的日益深入，出現(xiàn)了其他更為突出的問題，如電機(jī)的絕緣、軸承電流、性能測(cè)試等問題，直接影響著電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用和性能。
·電機(jī)絕緣問題為解決變頻器供電的電機(jī)的絕緣問題，可采用濾波器技術(shù)或采用加強(qiáng)絕緣，但是前者要增加較多的費(fèi)用，而后者則電機(jī)的體積增加較多。目前，美國的Phelps Dodge公司等線纜廠已經(jīng)研制出耐高脈沖電壓的電磁線，這種電磁線采用了新的漆層配方，在漆膜厚度不變的情況下，大大增加了耐壓強(qiáng)度。美國GE公司和Reliance公司等均宣布已生產(chǎn)采用新的電磁線的電機(jī)，可適用于IGBT供電的場(chǎng)合。
