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开关磁阻电机研究的背景及
意义

一、项目目的与意义

开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家中长期科学和技术
发展规划纲要（2006-2020）》中工业节能（机电产品节能）、基础件和通用部件的重点支
持领域，同时符合《湖南省加快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制
造产业中节能电机重点发展领域。
开关磁阻电动机(SRD)调速系统是基于计算机和电力电子技术的控制器及开关磁阻
电动机的新型调速系统，由开关磁阻电动机与微机智能控制器两个部分组成。开关磁阻
电动机调速系统的突出特点是效率高、节能效果好、调速范围广、无启动冲击电流、启
动转矩大、控制灵活，此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。除可以取代已
有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外，开关磁阻电动机调速系统
还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启动、频繁启动、正反转、长期低速运行的应
用场合，如无极绳牵引车、电牵引采煤机、刮板输送机等。
据有关资料统计，我国煤矿辅助运输职员约占井下职工总数的1/3，且矿井每采百
万吨煤需要1200~1500名职工从事辅助运输，用工量是发达国家的7~10倍。其主要
原因就是我国煤矿辅助运输系统落后，效率太低，大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小
绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统方式，严重影响矿井生产效率和煤矿安全生
产。随着当前大中型矿井的建设，矿井辅助运输设计与选型是矿井建设的重要课题之一，
提高矿井辅助运输的装备水平对确保矿井生产产量进步具有极其深远的意义。
目前，我国矿用机械交流电动机采用较多的调速方式主要有交流变频调速和开关磁
阻电动机调速。交流变频技术硬件成本较高、控制电路复杂且不宜进行维护和维修，特
别是国内的公司现在还未能很好地掌握变频器核心技术，产品基本上依靠国外进口，不
能针对矿井特殊的应用条件将变频器加以改进和设计，较难适应矿用要求。开关磁阻电
动机调速系统作为后起之秀，具有伺服系统的高性能和普通调速系统的价格，性价比非
常高，这是交流变频调速系统根本无法比拟的，SRD和变频调速的综合效率比较如下表：

表1SRD和变频调速的综合效率比较

不同转矩负载率下的效率
转速/·rmin-1调速类型
30%60%100%
SRD66.3%68.8%76.3%
300
变频调速52.2%60.6%71.9%
SRD83.6%86.1%86.7%
600
变频调速75.0%83.1%82.4%
SRD83.4%87.5%90.0%
1000
变频调速77.0%86.0%85.9%
SRD85.6%89.7%89.0%
1500
变频调速75.0%85.9%87.3%
开关磁阻电机调速系统作为我国节能电机领域中重点推广的发展技术，还关系着我
国民族产业的兴旺发展。SRD能在很宽的调速范围内保持高效率，是典型高效节能产品，
开关磁阻电机调速系统的应用前景广阔而且节能潜力巨大。在《国家“十二五”科学和
技术发展规划》中，新能源产业技术成为近五年科技部重点扶持的领域，而开关磁阻电
机作为新能源产业发展中关键能量转换部件，其可靠性和高效行已经在新能源电动汽车、
油田抽油机等领域中得到验证。如果将开关磁阻电机调速系统应用在矿山机械中，可以
使系统结构布局简单、紧凑，系统效率和可靠性大大提高，同时降低污染排放。因此，
《“十二五”规划》对新能源行业的大力推进，是对开关磁阻电机行业的极大利好，将
大大促进开关磁阻电机行业的发展和应用。然而，开展开关磁阻电机设计及其在矿山机
械中的应用研究，可以实现矿山机械设备向数字化、精细化、智能化的重大突破，促进
矿山机械向绿色、环保、节能方向进行结构调整，从而提升矿山机械行业整体技术水平
和核心竞争力，实现矿山机械的跨越式发展。
同时，《“十二五”规划》中还提出了节能减排的任务。我国电机用电量占总用电
量的比重可达50%，占工业用电量的比重接近70%。因此，使用高效节能电机可作为节
能的突破口。高电机效率，降低电机能源消耗，研发推广应用高效、超高效电动机，具
有其十分重要的国家能源战略意义和现实的社会效益。而在众多电机中，开关磁阻电机
是其中的佼佼者，开关磁阻电机的一个很重要的特点就是效率高、能耗小，十分符合国
家规划的要求。因此加快推广应用高效的开关磁阻电机，对于完成“十二五”节能减排任
务，促进产业结构调整升级意义重大。
为此，本项目“开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究”目的和意义为：
（1）通过开关磁阻电机设计的研究，实现高效节能电机产业数字化、精细化、智能
化的重大突破，促进电机行业向绿色、环保、节能方向进行结构调整，从而形成我国开
关磁阻电机调速系统战略性新兴产业，加快SRD产业化的进程。
（2）通过开关磁阻电机在矿山机械中的应用研