磁悬浮电机替代传统技术经济分析

1、磁悬浮电机替代传统技术经济分析 摘要:磁悬浮电机采用无接触式磁轴承，避免了转子与定子间的摩擦造成的功率损失，在使用成本方面，磁悬浮电机降低了维护过程的费用，同时避免了转子磨损情况，大幅度的提升了电机的使用寿命，与此同时，较小的摩擦功损失提升了电机的能量转化效率，提升了电机的使用经济性，通过将磁悬浮电机目前技术现状、使用成本与使用限制等因素的分析，得出结论，在使用效果与经济性方面，部分领域磁悬浮电机相比传统电机具有一定的优势。 关键词:磁悬浮电机;技术;经济性;可行性分析 1绪论 磁悬浮电机是磁悬浮轴承电机的简称，磁悬浮电机与传统电机的最大差别在于，磁悬浮电机采用磁悬浮轴承，代替传统电机中的滚珠

2、轴承或浮动轴承，在使用过程中，磁悬浮电机的转子不与定子发生相对滑动，因此可以降低因滑动摩擦造成的功率损失，同时在维护时也无需额外对运动面进行润滑维护，但是磁悬浮电机对温度要求较高，过高的温度会导致磁悬浮轴承失稳，影响转子正常运行，同时，磁悬浮轴承需额外消耗电能，以维持其悬浮能力，磁悬浮电机是否能够代替传统电机，有必要从技术与经济方面开展可行性分析。 2磁悬浮电机应用优势分析 磁悬浮电机作为一种新型的电动机形式，一经推出即得到了良好的市场反馈，以下针对磁悬浮电机的应用优势开展分析。 (1)节能高效。在传统电动机日常使用的能量损耗中，摩擦损失占总能量损失的45%左右，较大的能量损失除了降低电动机的

3、能量转化能力外，也使摩擦副长期处于高速摩擦状态，大量机械能转化为热能，严重影响了电动机的使用效能和设为可靠性，摩擦副作为电动机的易损部位，其使用寿命往往也决定了电动机的使用寿命，成为限制传统电机寿命提升的“短板”，为了应对这一情况，磁悬浮电机采用磁悬浮轴承，消除了因摩擦造成的能量损失和热量积聚，以最为常见的磁悬浮水冷机组为例，满负荷运行时，其能量转化率较传统电机高约35%左右，具有显著的节能高效特点。 (2)维护成本低廉。电动机作为运动部件，需要定期的进行清洁与维护，维护工作的重点一般在于润滑油脂的补充、更换与易损部件的更换，在润滑油脂的更换过程中，有时还应当根据电动机的实际使用状况，对油道进

4、行清洁，一般润滑保养为常规保养，而油道清洁保养为特殊类型的保养，不论哪种保养类型，均会造成一定时间的电动机停机，影响电动机的使用效能，造成使用成本的提升，采用磁悬浮电机，因转子与定子间的接触部分较少，且主要轴承位置采用完全非接触结构，大大减少了摩擦副的数量，从而降低了因摩擦造成的机械损伤，因此在很大程度上免去了润滑保养的工作，同时，磁悬浮电动机因润滑位置较少，在设计时避免了复杂的油道布置，从而免去了油道清洁的工作，大大降低了维护保养的时间及成本。 (3)系统耐久性好。耐久性是衡量电机长期稳定运行能力的重要评价指标，行业要求一般工程类电机可以稳定连续运行500小时以上，3年能量损失不得高于15%

5、，但是这一标准很难满足如人工心脏、呼吸机等重要设备的电动机使用需求，传统电动机因油道内参与油液的积累，在长期运行后，能量损失最高可高达25%，随着连续运转时间的增加，电动机温升明显，内阻增大，导致效率显著下降，连续运行1000小时以上，最大效率损失可达70%。为了验证磁悬浮电机的连续、长期运转能力，针对某人工心脏内的小型磁悬浮电机开展了耐久试验，结果表明，磁悬浮电机可以连续800小时无功率损失运行，连续1500小时可以达到90%最大效率运行。磁悬浮电机展现了良好的耐久性，优于传统电机。 3磁悬浮电机的劣势分析 磁悬浮电机作为一种新型的电机形式，其本身设计还存在诸多不足之处，以下针对磁悬浮电机的

6、一些缺陷开展分析。 (1)部署成本高。磁悬浮电机虽在摩擦副的数量方面少于传统电机，但因磁悬浮轴承的存在，加之技术新颖性较高，其部署成本远高于传统电动机，以某压缩机内的磁悬浮电动机为例，较传统电动机而言，部署磁悬浮电机的成本高出约20%，高出的成本几乎抵消磁悬浮电动机的使用成本优势。 (2)结构较为庞大。磁悬浮电动机需要通过磁悬浮轴承，实现转子与定子的完全分离，磁悬浮轴承的原理是通过低阻抗线圈，实现电磁铁的均匀磁斥力，以保证转子的悬浮，其核心在于电流温度的电磁线圈。为了保证磁悬浮轴承中的电磁线圈电流量均匀，需要严格控制电磁线圈的温度，因此需要配套的冷却设备，与大多数传统电动机采用的风冷方式不同，

7、考虑到空气冷却的不均匀性，磁悬浮电动机为了满足冷却需求，一般采用水冷的方式，在电机附近，配备专用水冷循环设备，结构较为庞大。 (3)设备修复难度大。磁悬浮电动机主体结构较传统电动机简单，其核心部件为磁悬浮轴承，磁悬浮轴承中的电磁线圈一般采用低阻抗的高纯铜或银质导线，若出现引线断裂，低阻抗导线重新连接会导致部分区域内阻的变化，从而影响磁斥力的稳定性，因此磁悬浮轴承一般无法进行常规修复，而磁悬浮电动机主体结构中，磁悬浮轴承占总成本的50%以上，磁悬浮轴承的损伤一般意味着整机的报废，磁悬浮轴承修复难度大、部署成本高导致其难以在大范围内推广。 4可行性分析 通过以上对磁悬浮电机优劣势的分析，可以发现，

8、磁悬浮电机作为一种新型的电动机形式，其本身具有节能高效、维护成本低、耐久性好等优势，但是也存在部署成本高、结构庞大、设备修复难度大等不利之处，综合对比发现，在现有技术条件下，磁悬浮电机可以在重要医疗器械、重点部位压缩机等需要连续、长期输出稳定动力的设备中得到应用，而对于一般工农业生产、民用家电等低技术领域，因磁悬浮电机部署成本高等不足，目前而言还不足以代替传统电动机。 5结论 磁悬浮电机通过创新性的磁悬浮轴承设计，大幅减少了电动机中摩擦副的使用，从而减少了因摩擦造成的功率损失，同时接触部位的减少也降低了设备的维护成本。但磁悬浮电机作为新兴产品，其部署成本较高，目前一般适用于对可靠性要求较高的领域，相信在不远的将来，随着磁悬浮电机技术的进一步发展，磁悬浮电机可以得到更加广阔的应用。 参考文献: 1孙冲，谢蕾一种新型混合式磁悬浮电机的研究J机械工程与自动化，2017(03):144-146 2王桂香，徐龙祥，董继勇高速磁悬浮电机的发热与冷却研究J中国机械工程，2010，21(08):912-916 3周洁用于卫星飞轮的磁悬浮驱动技术研究与展望J微电机(伺服技术)，2003