電機作為重要的動力設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)用途。其中交流電機由于制造便宜、結(jié)構(gòu)簡單、維護容易，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設(shè)備等各方面得到普遍應(yīng)用。
交流電機可以分為同步電機和異步電機兩種。在沒有交流電子調(diào)速技術(shù)的年代里，電機的工頻啟動電流都很大，同步電機啟動電流約為額定值的10~20倍，異步電機的啟動電流也要達到額定的5~7倍。由于同步電機啟動電流太高，當時在技術(shù)上很難實現(xiàn)同步電機工頻直接啟動，因此交流驅(qū)動電機幾乎全為異步電機。但是異步電機最大的缺點在于轉(zhuǎn)子銅耗與鐵耗較大，降低了運行能效。
伴隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代交流驅(qū)動器能很方便地解決交流電機的啟動問題，而同步電機在能效和響應(yīng)速度方面又有卓越的表現(xiàn)，因此同步電機在傳動領(lǐng)域的應(yīng)用又被提上了日程。
同步電機主要分為永磁同步電機和磁阻同步電機兩種。我們先來說說永磁同步電機，20世紀80年代發(fā)明的釹鐵硼稀土永磁材料加速了永磁同步電機的技術(shù)成熟。能效高、體積小、過載能力強、響應(yīng)速度快等特點使得永磁同步電機的應(yīng)用迅速推廣。然而稀土材料的稀缺性也使得永磁同步電機的價格一直相對較高。
在這種背景下，另一種交流同步電機——磁阻同步電機進入了人們的視野。其實磁阻同步電機的理論模型早在1923年就被提出來了。只是當時缺乏實現(xiàn)的條件而漸漸被遺忘了。當所有的技術(shù)障礙都有成熟解決方案的時候，磁阻同步電機又從沉睡中被喚醒了，其優(yōu)勢在于保持了同步電機一貫的節(jié)能高效的同時，制造工藝不再需要任何稀土材料。
異步電機中，轉(zhuǎn)子損耗大約占到電機總損耗的20~30%，而磁阻同步電機沒有轉(zhuǎn)子損耗，因此總損耗比異步電機至少低20~30%。更強的殺手锏是：制造磁阻同步電機的材料成本也比異步電機低。(見下圖）
磁阻同步電機的設(shè)計和發(fā)展并非一帆風順，早期的磁阻電機采用方波驅(qū)動，轉(zhuǎn)矩脈動過大，由此帶來的振動和噪音問題難以解決。而科學(xué)家們設(shè)計的正弦波驅(qū)動方案遇到了嚴重的齒諧波轉(zhuǎn)矩脈動問題，使得磁阻同步電機的應(yīng)用一度擱淺。
直到1998年意大利都靈理工大學(xué)的Vagati教授通過推算，發(fā)現(xiàn)了一個神奇的公式，終于掃清了磁阻同步電機在技術(shù)上的最后一個障礙：ns—nr=±4具體來說，就是為了將齒諧波轉(zhuǎn)矩脈動降到最低，磁阻同步電機的定子每對極槽數(shù)ns和轉(zhuǎn)子每對極槽數(shù)nr應(yīng)滿足上述關(guān)系，這樣就能解決齒諧波轉(zhuǎn)矩脈動問題。（見下圖）
VagaTI還進一步規(guī)劃了磁阻同步電機的制造工藝，完全借用異步電機的定子，對轉(zhuǎn)子沖片進行了特殊設(shè)計，轉(zhuǎn)子d軸磁阻與q軸磁阻不同，根據(jù)磁阻最小原理，轉(zhuǎn)子會與定子磁場同步旋轉(zhuǎn)，角度差由負載轉(zhuǎn)矩決定。（見下圖）由于磁阻同步電機的諸多優(yōu)點，目前各大工業(yè)集團都在積極推進，磁阻同步電機已經(jīng)在泵類、擠出機、壓縮機、造紙設(shè)備上有典型應(yīng)用，并有快速增長之勢?？梢灶A(yù)言，這將掀起自異步電機發(fā)明以來，業(yè)界最大的一場變革。
但是，磁阻同步電機在應(yīng)用中所需的開環(huán)控制技術(shù)屬于一項典型的黑科技，能夠掌握這項技術(shù)的廠商少之又少。丹佛斯（Danfoss）集團秉承46年電力驅(qū)動領(lǐng)先技術(shù)，在2014年成功開發(fā)了高端變頻器開環(huán)驅(qū)動磁阻同步電機的功能，成為業(yè)界為數(shù)不多的掌握磁阻同步電機變頻驅(qū)動技術(shù)的設(shè)備供應(yīng)商之一。
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