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摘要:磁懸浮電機采用無接觸式磁軸承，避免了轉(zhuǎn)子與定子間的摩擦造成的功率損失，在使用成本方面，磁懸浮電機降低了維護過程的費用，同時避免了轉(zhuǎn)子磨損情況，大幅度的提升了電機的使用壽命，與此同時，較小的摩擦功損失提升了電機的能量轉(zhuǎn)化效率，提升了電機的使用經(jīng)濟性，通過將磁懸浮電機目前技術(shù)現(xiàn)狀、使用成本與使用限制等因素的分析，得出結(jié)論，在使用效果與經(jīng)濟性方面，部分領(lǐng)域磁懸浮電機相比傳統(tǒng)電機具有一定的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞:磁懸浮電機;技術(shù);經(jīng)濟性;可行性分析

1緒論

磁懸浮電機是磁懸浮軸承電機的簡稱，磁懸浮電機與傳統(tǒng)電機的最大差別在于，磁懸浮電機采用磁懸浮軸承，代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機中的滾珠軸承或浮動軸承，在使用過程中，磁懸浮電機的轉(zhuǎn)子不與定子發(fā)生相對滑動，因此可以降低因滑動摩擦造成的功率損失，同時在維護時也無需額外對運動面進行潤滑維護，但是磁懸浮電機對溫度要求較高，過高的溫度會導致磁懸浮軸承失穩(wěn)，影響轉(zhuǎn)子正常運行，同時，磁懸浮軸承需額外消耗電能，以維持其懸浮能力，磁懸浮電機是否能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機，有必要從技術(shù)與經(jīng)濟方面開展可行性分析。

2磁懸浮電機應用優(yōu)勢分析

磁懸浮電機作為一種新型的電動機形式，一經(jīng)推出即得到了良好的市場反饋，以下針對磁懸浮電機的應用優(yōu)勢開展分析。

(1)節(jié)能高效。在傳統(tǒng)電動機日常使用的能量損耗中，摩擦損失占總能量損失的45%左右，較大的能量損失除了降低電動機的能量轉(zhuǎn)化能力外，也使摩擦副長期處于高速摩擦狀態(tài)，大量機械能轉(zhuǎn)化為熱能，嚴重影響了電動機的使用效能和設為可靠性，摩擦副作為電動機的易損部位，其使用壽命往往也決定了電動機的使用壽命，成為限制傳統(tǒng)電機壽命提升的“短板”，為了應對這一情況，磁懸浮電機采用磁懸浮軸承，消除了因摩擦造成的能量損失和熱量積聚，以最為常見的磁懸浮水冷機組為例，滿負荷運行時，其能量轉(zhuǎn)化率較傳統(tǒng)電機高約35%左右，具有顯著的節(jié)能高效特點。

(2)維護成本低廉。電動機作為運動部件，需要定期的進行清潔與維護，維護工作的重點一般在于潤滑油脂的補充、更換與易損部件的更換，在潤滑油脂的更換過程中，有時還應當根據(jù)電動機的實際使用狀況，對油道進行清潔，一般潤滑保養(yǎng)為常規(guī)保養(yǎng)，而油道清潔保養(yǎng)為特殊類型的保養(yǎng)，不論哪種保養(yǎng)類型，均會造成一定時間的電動機停機，影響電動機的使用效能，造成使用成本的提升，采用磁懸浮電機，因轉(zhuǎn)子與定子間的接觸部分較少，且主要軸承位置采用完全非接觸結(jié)構(gòu)，大大減少了摩擦副的數(shù)量，從而降低了因摩擦造成的機械損傷，因此在很大程度上免去了潤滑保養(yǎng)的工作，同時，磁懸浮電動機因潤滑位置較少，在設計時避免了復雜的油道布置，從而免去了油道清潔的工作，大大降低了維護保養(yǎng)的時間及成本。

(3)系統(tǒng)耐久性好。耐久性是衡量電機長期穩(wěn)定運行能力的重要評價指標，行業(yè)要求一般工程類電機可以穩(wěn)定連續(xù)運行500小時以上，3年能量損失不得高于15%，但是這一標準很難滿足如人工心臟、呼吸機等重要設備的電動機使用需求，傳統(tǒng)電動機因油道內(nèi)參與油液的積累，在長期運行后，能量損失最高可高達25%，隨著連續(xù)運轉(zhuǎn)時間的增加，電動機溫升明顯，內(nèi)阻增大，導致效率顯著下降，連續(xù)運行1000小時以上，最大效率損失可達70%。為了驗證磁懸浮電機的連續(xù)、長期運轉(zhuǎn)能力，針對某人工心臟內(nèi)的小型磁懸浮電機開展了耐久試驗，結(jié)果表明，磁懸浮電機可以連續(xù)800小時無功率損失運行，連續(xù)1500小時可以達到90%最大效率運行。磁懸浮電機展現(xiàn)了良好的耐久性，優(yōu)于傳統(tǒng)電機。

3磁懸浮電機的劣勢分析

磁懸浮電機作為一種新型的電機形式，其本身設計還存在諸多不足之處，以下針對磁懸浮電機的一些缺陷開展分析。

(1)部署成本高。磁懸浮電機雖在摩擦副的數(shù)量方面少于傳統(tǒng)電機，但因磁懸浮軸承的存在，加之技術(shù)新穎性較高，其部署成本遠高于傳統(tǒng)電動機，以某壓縮機內(nèi)的磁懸浮電動機為例，較傳統(tǒng)電動機而言，部署磁懸浮電機的成本高出約20%，高出的成本幾乎抵消磁懸浮電動機的使用成本優(yōu)勢。

(2)結(jié)構(gòu)較為龐大。磁懸浮電動機需要通過磁懸浮軸承，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子與定子的完全分離，磁懸浮軸承的原理是通過低阻抗線圈，實現(xiàn)電磁鐵的均勻磁斥力，以保證轉(zhuǎn)子的懸浮，其核心在于電流溫度的電磁線圈。為了保證磁懸浮軸承中的電磁線圈電流量均勻，需要嚴格控制電磁線圈的溫度，因此需要配套的冷卻設備，與大多數(shù)傳統(tǒng)電動機采用的風冷方式不同，考慮到空氣冷卻的不均勻性，磁懸浮電動機為了滿足冷卻需求，一般采用水冷的方式，在電機附近，配備專用水冷循環(huán)設備，結(jié)構(gòu)較為龐大。

(3)設備修復難度大。磁懸浮電動機主體結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)電動機簡單，其核心部件為磁懸浮軸承，磁懸浮軸承中的電磁線圈一般采用低阻抗的高純銅或銀質(zhì)導線，若出現(xiàn)引線斷裂，低阻抗導線重新連接會導致部分區(qū)域內(nèi)阻的變化，從而影響磁斥力的穩(wěn)定性，因此磁懸浮軸承一般無法進行常規(guī)修復，而磁懸浮電動機主體結(jié)構(gòu)中，磁懸浮軸承占總成本的50%以上，磁懸浮軸承的損傷一般意味著整機的報廢，磁懸浮軸承修復難度大、部署成本高導致其難以在大范圍內(nèi)推廣。

4可行性分析

通過以上對磁懸浮電機優(yōu)劣勢的分析，可以發(fā)現(xiàn)，磁懸浮電機作為一種新型的電動機形式，其本身具有節(jié)能高效、維護成本低、耐久性好等優(yōu)勢，但是也存在部署成本高、結(jié)構(gòu)龐大、設備修復難度大等不利之處，綜合對比發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，磁懸浮電機可以在重要醫(yī)療器械、重點部位壓縮機等需要連續(xù)、長期輸出穩(wěn)定動力的設備中得到應用，而對于一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、民用家電等低技術(shù)領(lǐng)域，因磁懸浮電機部署成本高等不足，目前而言還不足以代替?zhèn)鹘y(tǒng)電動機。

5結(jié)論

磁懸浮電機通過創(chuàng)新性的磁懸浮軸承設計，大幅減少了電動機中摩擦副的使用，從而減少了因摩擦造成的功率損失，同時接觸部位的減少也降低了設備的維護成本。但磁懸浮電機作為新興產(chǎn)品，其部署成本較高，目前一般適用于對可靠性要求較高的領(lǐng)域，相信在不遠的將來，隨著磁懸浮電機技術(shù)的進一步發(fā)展，磁懸浮電機可以得到更加廣闊的應用。

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作者:邱文俊 單位:上海明華電力技術(shù)工程有限公司 /電氣設備部