多相电机的奇妙世界(3)：多相电机的应用场景

作者简介

本文是第二届电力电子科普征文大赛的获奖作品，来自华中科技大学刘自程、王光宇、朱荣培、蒋栋、罗翔宇、包木建、朱梓豪等投稿。

3

多相电机的应用场景

经过前面的介绍，相信大家已经对多相电机的优点有了进一步的认识。然而你可能会疑惑为什么多相电机有这么多优点但实际生活中却很少见到呢？这是因为多相电机往往应用于功率需求较大或高可靠性的场合，且与之配套的变频器往往需要独立设计。随着电力电子技术的逐渐成熟，变频器逐渐突破传统三相的相数限制，多相电机也逐渐推广至各行各业中，尤其是在舰船推进、风力发电和新能源汽车等行业中展现出强大的潜力。接下来，笔者用几个典型的应用案例来让大家了解现实生活中的多相电机。

3.1

舰船推进

电机是船舶电力推进的动力之源，多相电机系统凭借低单相功率和高控制自由度在舰船推进中得到了应用。一个典型的案例是法国Alstom研发的AIM感应电机(具有十五相绕组，额定功率达20MW，额定转速180rpm，重量89吨)，应用于英国伊丽莎白女王号航母，实现了大型舰船的高效推进。

3.2

电动汽车

电机、电控作为新能源汽车“三电”技术的两个重要组成部分，相信大家都有所耳闻。其中，蔚来汽车的ES8旗舰车型充分利用了多相电机低噪声和容错能力的优势，采用前后双电机四轮驱动配置。前轮驱动使用160kW高效永磁电驱动系统，后轮驱动则配备240kW高性能双三相感应电驱动系统。这样的设计不仅提供强大的动力和加速能力，还提升了驾驶的稳定性和舒适性，展示了蔚来在电动汽车领域的创新能力和市场领导地位。

3.3

多电飞机

在航空工业中，为确保可靠性，容错设计和冗余技术被广泛采用至多电飞机领域，其中多相电机因其紧凑性和高容错能力备受青睐。意大利都灵理工大学R. Bojoi 等人设计用于飞机引擎的六相外转子永磁发电机，该电机集成在飞机主燃气涡轮发动机内，定子绕组由六相单层非重叠分数槽集中绕组组成，可满足航空航天应用所需的容错要求。

3.4

电梯

随着近些年超高层建筑的增加，对高速电梯的需求也在上升。传统的三相电驱动系统无法满足这种超高速电梯的要求。为了解决这一问题，韩国Eunsoo Jung及其研究团队开发了一种基于多个三相电压源逆变器的九相永磁同步电机驱动系统。该电机的最大输出功率为1.1MW，最大转矩为40kNm，额定速度为1080m/min，具备更高的容错性和负载均衡能力，确保电梯在超高速运行下的稳定性，这使得多相电机成为现代高层建筑电梯系统的理想选择。

3.5

风力发电

在世界能源危机和环境恶化的背景下，清洁能源特别是风力发电逐渐受到重视。多相电机因其高可靠性、容错性能和灵活的控制设计，成为风电系统中的热门选择。其中比较典型的例子是建立在西班牙的歌美飒G10x ，容量为4.5MW的18相永磁同步发电机。

从上述应用典型案例来看，多相电机已经得到广泛应用，上到天上转的风力发电机，下到地上跑的电动汽车，还有船上的推进系统，可见多相电机已与能源、汽车、国防等领域深度融合。笔者相信，凭借多相电机低噪声高可靠性的优势，未来必将在国民经济发展和国防工业建设等领域中扮演更重要的角色。

系列文章

多相电机的奇妙世界(1)：从三相到多相的跨越

多相电机的奇妙世界(2)：三相电机vs多相电机