西莫首次辩论大赛—IE4高效电机的发展方向

沙隆巴斯

    辩题如下“由于价格偏高，IE4类型超高效电机市场份额三年后将占5%，IE4电机的发展方向是高效异步电机还是永磁同步电机？”
   
    乙方：我认为永磁同步电机可行，因为。。。
   
    根据“南阳防爆电机网站”2011-7-26消息“南阳防爆电机集团继德国西门子公司之后，全球第二家能IE4效率标准电机的企业”，可见IE4标准对于三相异步电动机并不容易实现，而对于永磁电机可以相对容易的达到（请参考《高效永磁电动机的现状与发展》——唐任远）。对于满足IE4标准的电机来说，价格上的差距不是主要问题，能够满足IE4的异步电机价格不见得比满足相同标准的永磁电机低多少。
    如果考虑变频器的话，异步启动永磁同步电机一样不需要增配变频器。
   
    在大功率工业控制领域，比如轧钢机很多使用的仍然是直流电机、同步电机，永磁同步电机尚未能够广泛用于此类大功率传动控制领域。
    在小功率工业控制领域，诸如伺服控制中，绝对是永磁同步电机的天下，异步机多用在点主轴控制中，但是高速电主轴同样有永磁电机的使用。
    在风机、泵类负载中，倒是异步机多一点，但是在这样的负载情况下，对价格很敏感，只要能转就行，谁还会花大价钱买IE4标准的电机。
   
    纵上所述，在IE4范畴内，我认为永磁同步电机可行，这里当然包括异步启动永磁同步电机。
   
   
    参考资料：《高效永磁电动机的现状与发展》——唐任远
              “南阳防爆电机集团继德国西门子公司之后，全球第二家能IE4效率标准电机的企业”——南阳防爆电机网站

张老五

沙隆巴斯 发表于 2012-10-23 09:23

                               
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辩题如下“由于价格偏高，IE4类型超高效电机市场份额三年后将占5%，IE4电机的发展方向是高效异步电机还 ...

对于你说的几点，我不能赞成：
1、IE4现在全球范围内，少说也有七八家有系列产品了，要说厂家不算多，主要还不是技术原因，是市场因素，毕竟IE3还没普及，更没到IE4。这个帖子讨论的是未来的趋势，是不能用目前的状态来作为根本依据的。
2、如果考虑变频器的话，虽然有异步启动的永磁电机，但依我看，还是带变频器的永磁更多一些，但就应用来说，其实是不变频的场合更多
3、伺服我不太清楚，说不定永磁真的能一统天下，不过IE的效率标准主要是针对动力用的中小型电机这一个类别的，伺服上的情况水具有说服力
4、对价格敏感并不意味着就没有提高效率的要求，反过来说，对价格敏感的，就更不会用永磁了
5、价格永远是一个绕不过去的问题，不计成本的情况，毕竟是少数
6、试验方法的不同，测试的结果也会有差异的，永磁的“高效率”是要打折扣的

wpl1988

  我支持甲方观点。
  小弟接触电机时间不长，以下个人的一些理解，不对的地方欢迎各位大牛批评指教！
  我认为从降低能耗的角度来讲，应该支持高效异步电机。
  一说到永磁电机，大家一般都会说它的励磁损耗比较小，但是，这是有个潜台词的，即电机里面的永磁材料或者说磁瓦或磁钢必须预先的制造出来，并按照一定的要求来进行磁化，那么这个过程是不是也需要消耗一定的能量呢？而且永磁电机一旦开始工作，随着时间的推移，永磁材料或多或少的都会出现一定程度的退磁，那么肯定存在一个时间点，即永磁材料不在满足电机正常工作的需求，需要更换或者再充磁，那么势必要消耗额外的能量。永磁电机实质就是事先把励磁能量存储在永磁材料里，再缓慢释放，而异步电机则是需要多少实时的直接从电源取出来。
  现在我们假设同样的一份能量，若要让永磁电机正常工作，必须预先消耗一部分能量去制作永磁材料，然后再去供给电机工作，那么在充磁过程中，充磁设备本身肯定也有一个效率问题，因此在此过程中它会额外消耗一部分冲磁损耗，而对于异步机，这部分损耗可以用来维持电机励磁。
  综上所述，当考虑充磁的能量消耗时，从整体的角度来看，我认为异步电机的效率会更高！

zxb1212

wpl1988 发表于 2012-10-24 22:13

                               
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我支持甲方观点。
  小弟接触电机时间不长，以下个人的一些理解，不对的地方欢迎各位大牛批评指教！
   ...

楼上的说法毫无根据，建议好好学习一下磁性材料。
磁钢工作方式不是你所谓的缓慢释放能量。
充磁那点能量跟电机耗电量想比可以说微乎其微。

zhaoranjun

永磁电机用于高速范围内变频拖动时容易发生失步,这意味着计算磁瓦时,需要留有足够大的余量,
使得过载无法通过强励磁来完成,很多时候,恰恰是在高速范围内发生失步现象,对于拖动控制的可靠性影响很大.
一个哥们作中型几百千万的永磁同步电机控制,用dsp自己搭电路板,目前,最为痛苦的就是如何避免失步.
而作为一个控制人员往往无法改变既有成品电机的永磁体负载工作点,而作本体设计往往又容易忽略.

对于永磁电机在电流比较大的时候，电枢效应会变大。正常情况下不会产生去磁的效果。
但是失步的话，瞬间有可能电枢磁场和永磁的磁场瞬间成为-180度，这个时候会产生严重的去磁效应。
在高速的时候，失步情况会比较严重。
同样的情况，我认为也比较容易发生在启动的时候，此时容易失步，电流也大，特别是驱动不合理的情况下。

综上所述:在大型/重载/高速/高温的/高可靠性的场合高效电机不适合使用永磁.  
                尤其大型电机,永磁在整个体系中效率优势并不明显而以上缺点和成本却显而易见.

motor11

xufeng_0218 发表于 2012-10-15 20:06

                               
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我支持甲方，高效异步电机，原因如下：
1、价格，依我个人理解，同功率永磁同步电动机和异步电动机，前者的 ...

异步电机、高效异步电机、超高效异步电机的价格也是逐步飙升的啊。

我认为小功率的用永磁同步，大中型则异步较多。

张老五

motor11 发表于 2012-10-28 14:57

                               
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异步电机、高效异步电机、超高效异步电机的价格也是逐步飙升的啊。

那个提高是有限度的。
据我的了解，如果是同一个厂家的产品，从普效到高效，价格大概提升20%，从高效到超高效，价格提升大约30%。从超高效到超超高效，目前还没有明确的说法，我个人的估计是50%。
永磁比异步来说，提升是以倍数来论的，一般应该是3-5倍。

motor11

张老五 发表于 2012-10-29 16:44

                               
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那个提高是有限度的。
据我的了解，如果是同一个厂家的产品，从普效到高效，价格大概提升20%，从高效到超 ...

老五就是老五，辛苦。目前我在了解单相异步与无刷直流用于风扇，后者价格很高，但后者的应用也在逐步增加。

张老五

motor11 发表于 2012-10-30 08:16

                               
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老五就是老五，辛苦。目前我在了解单相异步与无刷直流用于风扇，后者价格很高，但后者的应用也在逐步增加 ...

成本永远是一个绕不过去的话题。
这世上永远有不计成本的应用，也永远有对成本极端敏感哪怕一分钱也要计较的地方。如何在成本和性能之间取得平衡，是一个问题。
打个比方来说，配电脑时，总有人用赛扬，也总有人用i7，但最终大多数人是选了i3或i5。其实谁都知道i7比i3性能好，但若因此认定i7要取代i3，那就未免有些荒唐了。

motor11

低端市场选高效异步、高端市场选永磁无刷，嗯

07593314328

我支持甲方，我认为高效异步电机可行，因为:
1、从单机制造成本看，超高效异步电机的制造成本虽然也很高，但始终比永磁同步电机制造成本低得多。
2、从控制系统制造成本看，变频异步电机的控制系统制造成本更低。
3、高效异步电机的结构、制造工艺更简单，使用维护更方便。
4、使用场合更广，需求量更大。
5、材料来源不像稀土材料那么紧缺，发展前途更广。

标准答案

轰轰烈烈的西莫首次辩论大赛经过半个月的唇枪舌剑，终于落下帷幕，接下来由本裁判作最后总结！（此处有掌声{:soso_e142:}）
1 总体印象：这次大赛辩论双方唇枪舌剑、你来我往、兵来将挡、水来土掩！即有主帅统领的大兵团作战，也有小股部队的游击、巷战！可谓精彩纷呈、好戏不断！双方均展示了各自深厚的技术功底和辩论技能！同时也给广大会员提供了丰富的知识营养，本裁判也在此学到了很多知识。借此机会我代表广大受益的会员对双方的辛勤工作表示衷心的感谢！{:soso_e142:}同时也对双方的精彩表现表示祝贺！{:soso_e142:}总体认为这是一次精彩的大赛！成功的大赛！一次脱离了低级趣味的大赛！为论坛5周年庆典献上了一份盛大的礼物！也为即将召开的十八大献上了一份厚礼！！！（此处掌声三分钟{:soso_e142:}{:soso_e142:}{:soso_e142:}）
2 关于辨题：本裁判认为，这个辨题“IE4高效电机的发展方向 ”基本是比较中立的，给了双方充分的发挥空间，而且也有一定的技术含量，便于双方在辩论时融入自己丰富的知识储备和实践经验，给大家以技术营养。但也有美中不足，那就是辨题中由于有了IE4这个前提，使得辨题范围受到了限制，制约了双方更精彩的发挥。特别是对乙方略显不利。如果去掉IE4这个帽子，似乎辨题就更加完美了。
3 关于双方的表现：双方在张老五和Edwin_Sun 两位主帅的率领下，都展示出深厚的理论功底、丰富的实践经验和卓越的辩论口才！给大家奉上了一顿技术营养丰富、色香味俱全的丰盛大餐！在这一点上，本裁判认为双方都是赢家，难分高下。具体到细节，本裁判认为，可以把这次大赛分为三个阶段，第一阶段（大概在1~56楼或57楼），在这个阶段双方都精彩亮剑！亮明了各自观点，以优势兵力摆开阵势，划定了楚河汉界，并试探性地开了几战，似乎乙方火力更加猛烈一些，甲方似乎只有招架之力，略显被动。但甲方的被动也似乎试探出了乙方的火力配置，乙方的猛烈炮火过早地暴露出了实力和破绽，给了甲方以知己知彼的机会。随着战事的深入，以57楼为标志（标志不太明显）的一帖，大赛进入第二阶段，双方开始了针锋相对的PK！在这一阶段，双方都引经据典、真枪实弹、剑拔弩张。逐条驳斥，列举出了很多实例、标准等，可以说这一阶段为双方的相持阶段，局部战场互有胜败，似乎甲方略占了点上风，其步步紧逼，在逐步扭转劣势的同时，使战事慢慢转向优势。直至第225楼乙方主帅Edwin_Sun的一帖，成为大逆转的第三阶段明显标志，他发现这个辨题对乙方严重的不利，从此便失去了斗志，于是兵败如山倒，甲方乘势穷追猛打，虽遇个别顽敌英勇抵抗但无奈大势已去，基本已无力回天，最后一个阶段应该说甲方完胜。纵观整个赛事过程，本裁认为，双方都有精彩发挥，这是主流，但也暴露出一些不足，就是有一段时期（主要是中后期）似乎火药味有点浓，发言中个别措辞过于激烈且基本与辨题无关，有失对对方辩友的尊重，这种倾向双方都有，以甲方较重，尊重对手也是辩论最起码的风度。这虽然不是主流，但本裁必须严肃指出，望以后改之！{:soso_e129:}
4 最后本裁判不得不说，本次大赛的点评也很精彩！！！大家说是吧{:soso_e151:}
关于本次大赛的胜负，将由zptonghua 队长统计后另行宣布！

谢谢大家！！！{:soso_e142:}{:soso_e142:}

zptonghua

simol首次辩论大赛结果：
热烈庆贺，simol首次辩论大赛顺利结束，在辩论大赛中各个成员尽显其能把辩论推向了一波一波的高潮。标准答案队长严谨而又不失诙谐的评论舒缓了大家紧张的情绪，并对大家的技术储备做了充分的肯定。
这是论坛首次辩论大赛，但绝对不是最后一次，以后有机会我会多多组织类似活动，请大家敬请期待！
比赛结果：


这次辩论大赛双方不相上下，总分悬殊很小。根据总分最高原则，本次参赛中获胜方将是：红队（高效异步电机），那么在上述数据表格中凡是提名的红队选手均可获得500西莫币的积分奖励。
根据得分最高原则优秀辩手分别是：
红队：张老五
蓝队：Edwin_Sun
上面两位成员在本次辩论大赛中的精彩论证得到了标准答案队长的充分肯定，并且得分在各自的辩方中最高，将授予最佳辩手称号及荣誉勋章并追加1000西莫币的额外奖励！
我再次仅代表simol论坛感谢大家对这次辩论大赛的积极参与，谢谢！
下一次的类似活动将会如期到来，希望大家敬请期待！
注：留贴一周，如发现统计结果有错，请联系本人，或者CEO以及标准答案队长，留贴之日起1周后执行结果。

wayne

zptonghua 发表于 2012-11-8 15:28

                               
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simol首次辩论大赛结果：
热烈庆贺，simol首次辩论大赛顺利结束，在辩论大赛中各个成员尽显其能把辩论推向 ...

好激烈的辩论赛！我觉得如果不是后来永磁队自己放弃了，胜负真是未知啊！作为电机菜鸟，默默地支持一下永磁队，虽然现在我主要是做异步电机了两位队长辛苦了！感谢以上各位参赛人员为论坛五周年庆典奉献了一场空前精彩的辩论大赛！祝贺各位获奖的朋友！奖励和荣誉勋章稍后发放，请注意论坛短信通知

lishengliu

乙方：支持永磁机，优点大家都讲了，永磁同步伺服电机控制性能好不用再讲，在驱动电机领域主要是节能，一年省的电费足以补偿电机的加价，这里只想说自启动永磁机也用到了异步机启动原理，而其制造工艺也成熟了，应当大力推广。

wayne

获胜方得分队员以及双方最佳辩手颁奖完毕，请各位获奖人员注意论坛短信的通知{:soso_e183:} 再次感谢大家在周年庆活动中的精彩表现！{:soso_e157:}

wuandy

趕不上盛會~但提供一點想法
支持乙方，
1.感應電機無法再提升其相對效率，如更改材料 如鋁轉子變成銅轉子，鋼片材料使用超低損失，這些效能真的能達到IE4需求嗎?
2.感應電機的極限目前應該仍為IE2，如發現更好的材料或許有機會。
3.提升至IE4等級，成本是否仍比永磁機便宜呢?

directdrive

Lichking47 发表于 2012-10-15 21:54

                               
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我支持异步电动机

据我在美国学习的同学称，美国高效电机的发展趋势是异步电动机，而且效率已经做到很高，

欧美之所以不走永磁路线的原因，是因为他们知道他们的稀土资源太少。这一点他们公开书面作为不发展永磁电机的理由。

zhengfzhu

大家都很关心电机效率，也都一致认为永磁电机取代异步电机是个发展方向。
跟异步电机相比，永磁电机最大问题是自起动问题，除非都用变频驱动。
永磁电机另一个大问题就是工艺问题，现有异步电机转子内塞充好磁的钕铁硼很困难；现有无刷直流电机贴磁钢的方式容易被甩出来，电机转不快，加外套等其它固定永磁的办法成本高，不好把电机功率做大。
开关磁阻电机看起来简单，调速范围宽，但铜线消耗大，个头大，震动噪音大，用直流脉冲驱动原理落后，驱动器跟人家不兼容，现有产量低，难推广。
单凸极永磁偏磁电机也是永磁电机，磁钢全在定子上，单位体积重量的力矩比开关磁阻电机大一倍以上，耗铜量只有开关磁阻电机的四分之一。偏磁电机是磁阻电机的一种改进，驱动方式跟同步电机、无刷直流电机兼容，都是用交流驱动。
可惜大家都不了解偏磁电机是怎么回事，有兴趣的可到开关磁阻电机版去看看相应的介绍文章。

zxb1212

楼上对永磁电机的工艺不了解吧，现在永磁电机的工艺很成熟了，SPM、IPM都没任何问题。
异步电机转子装磁钢？说的是自启动吧，功率小充磁没有问题，功率大了应该可以先充好了再装入转子，可以用工装实现。