Odată cu dezvoltarea materialelor cu magneti permanenți din pământuri rare în anii 1970, au apărut motoarele cu magneti permanenți din pământuri rare. Motoarele cu magnet permanenți folosesc magneți permanenți cu pământuri rare pentru excitare, iar magneții permanenți pot genera câmpuri magnetice permanente după magnetizare. Performanța sa de excitare este excelentă și este superioară motoarelor electrice cu excitație în ceea ce privește stabilitatea, calitatea și reducerea pierderilor, ceea ce a zdruncinat piața tradițională a motoarelor.

În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a științei și tehnologiei moderne, performanța și tehnologia materialelor electromagnetice, în special a materialelor electromagnetice cu pământuri rare, au fost îmbunătățite treptat. Împreună cu dezvoltarea rapidă a electronicii de putere, a tehnologiei de transmisie a puterii și a tehnologiei de control automat, performanța motoarelor sincrone cu magnet permanent devine din ce în ce mai bună.

În plus, motoarele sincrone cu magnet permanent au avantajele unei greutăți ușoare, structuri simple, dimensiuni mici, caracteristici bune și densitate mare de putere. Multe instituții și întreprinderi de cercetare științifică desfășoară în mod activ cercetarea și dezvoltarea motoarelor sincrone cu magnet permanent, iar domeniile lor de aplicare vor fi extinse în continuare.

1.Baza de dezvoltare a motorului sincron cu magnet permanent

a.Aplicarea materialelor cu magneti permanenți cu pământuri rare de înaltă performanță

Materialele cu magnet permanenti din pământuri rare au trecut prin trei etape: SmCo5, Sm2Co17 și Nd2Fe14B. În prezent, materialele cu magnet permanenți reprezentate de NdFeB au devenit cel mai utilizat tip de materiale cu magnet permanenți cu pământuri rare datorită proprietăților lor magnetice excelente. Dezvoltarea materialelor cu magnet permanenți a determinat dezvoltarea motoarelor cu magnet permanenți.

În comparație cu motorul tradițional de inducție trifazat cu excitație electrică, magnetul permanent înlocuiește polul de excitație electrică, simplifică structura, elimină inelul de alunecare și peria rotorului, realizează structura fără perii și reduce dimensiunea rotorului. Acest lucru îmbunătățește densitatea puterii, densitatea cuplului și eficiența de lucru a motorului și face motorul mai mic și mai ușor, extinzându-și și mai mult domeniul de aplicare și promovând dezvoltarea motoarelor electrice către putere mai mare.

b.Aplicarea noii teorii de control

În ultimii ani, algoritmii de control s-au dezvoltat rapid. Printre aceștia, algoritmii de control vectorial au rezolvat problema strategiei de conducere a motoarelor cu curent alternativ în principiu, făcând ca motoarele cu curent alternativ să aibă performanțe bune de control. Apariția controlului direct al cuplului face structura de control mai simplă și are caracteristicile unei performanțe puternice a circuitului pentru modificările parametrilor și viteza de răspuns dinamică a cuplului rapid. Tehnologia de control indirect al cuplului rezolvă problema pulsațiilor mari ale cuplului direct la viteză mică și îmbunătățește viteza și precizia controlului motorului.

c.Aplicarea dispozitivelor și procesoarelor electronice de putere de înaltă performanță

Tehnologia electronică modernă de putere este o interfață importantă între industria informațională și industriile tradiționale și o punte între curentul slab și curentul puternic controlat. Dezvoltarea tehnologiei electronice de putere permite realizarea strategiilor de control al conducerii.

În anii 1970, au apărut o serie de invertoare de uz general, care puteau converti puterea de frecvență industrială în putere de frecvență variabilă cu frecvență reglabilă continuu, creând astfel condiții pentru reglarea vitezei de frecvență variabilă a puterii AC. Aceste invertoare au capacitatea de pornire ușoară după ce frecvența este setată, iar frecvența poate crește de la zero la frecvența setată la o anumită rată, iar rata de creștere poate fi ajustată continuu într-un interval larg, rezolvând problema de pornire a motoarelor sincrone.

2. Starea de dezvoltare a motoarelor sincrone cu magnet permanent în țară și în străinătate

Primul motor din istorie a fost un motor cu magnet permanent. La acea vreme, performanța materialelor cu magnet permanenți era relativ slabă, iar forța coercitivă și remanența magneților permanenți erau prea scăzute, astfel încât aceștia au fost înlocuiți în curând cu motoare cu excitație electrică.

În anii 1970, materialele cu magneți permanenți din pământuri rare reprezentate de NdFeB aveau o mare forță coercitivă, remanență, capacitate puternică de demagnetizare și un produs mare de energie magnetică, ceea ce a făcut ca motoarele sincrone cu magnet permanenți de mare putere să apară pe scena istoriei. Acum, cercetările asupra motoarelor sincrone cu magnet permanenți devin din ce în ce mai mature și se dezvoltă spre viteză mare, cuplu mare, putere mare și eficiență ridicată.

În ultimii ani, odată cu investiția puternică a cercetătorilor autohtoni și a guvernului, motoarele sincrone cu magnet permanent s-au dezvoltat rapid. Odată cu dezvoltarea tehnologiei microcomputerelor și a tehnologiei de control automat, motoarele sincrone cu magnet permanenți au fost utilizate pe scară largă în diverse domenii. Datorită progresului societății, cerințele oamenilor pentru motoarele sincrone cu magnet permanenți au devenit mai stricte, determinând motoarele cu magnet permanenți să se dezvolte către un interval mai mare de reglare a vitezei și un control de precizie mai mare. Datorită îmbunătățirii proceselor de producție actuale, au fost dezvoltate în continuare materialele cu magneti permanenți de înaltă performanță. Acest lucru îi reduce foarte mult costul și îl aplică treptat în diferite domenii ale vieții.

3. Tehnologia actuală

o. Tehnologia de proiectare a motorului sincron cu magnet permanent

În comparație cu motoarele electrice obișnuite cu excitație, motoarele sincrone cu magnet permanenți nu au înfășurări de excitație electrică, inele colectoare și dulapuri de excitație, ceea ce îmbunătățește foarte mult nu numai stabilitatea și fiabilitatea, ci și eficiența.

Printre acestea, motoarele cu magnet permanenți încorporate au avantajele unei eficiențe ridicate, un factor de putere ridicat, o densitate mare a puterii unității, o capacitate puternică de extindere a vitezei magnetice slabe și o viteză dinamică rapidă de răspuns, făcându-le o alegere ideală pentru acționarea motoarelor.

Magneții permanenți furnizează întregul câmp magnetic de excitație al motoarelor cu magnet permanenți, iar cuplul de rotație va crește vibrația și zgomotul motorului în timpul funcționării. Cuplul excesiv de cogging va afecta performanța la viteză mică a sistemului de control al vitezei motorului și poziționarea de înaltă precizie a sistemului de control al poziției. Prin urmare, la proiectarea motorului, cuplul de cogging ar trebui redus cât mai mult posibil prin optimizarea motorului.

Conform cercetărilor, metodele generale de reducere a cuplului de cogging includ modificarea coeficientului arcului polar, reducerea lățimii fantei statorului, potrivirea fantei oblice și a fantei polului, schimbarea poziției, dimensiunii și formei polului magnetic etc. , trebuie remarcat faptul că atunci când reduceți cuplul de cogging, aceasta poate afecta alte performanțe ale motorului, cum ar fi cuplul electromagnetic poate scădea în consecință. Prin urmare, la proiectare, diverși factori ar trebui echilibrați cât mai mult posibil pentru a obține cele mai bune performanțe ale motorului.

b.Tehnologia de simulare a motorului sincron cu magnet permanent

Prezența magneților permanenți în motoarele cu magneți permanenți face dificilă pentru proiectanți calcularea parametrilor, cum ar fi proiectarea coeficientului de flux de scurgere fără sarcină și coeficientul arcului polar. În general, software-ul de analiză cu elemente finite este utilizat pentru a calcula și optimiza parametrii motoarelor cu magnet permanenți. Software-ul de analiză cu elemente finite poate calcula parametrii motorului foarte precis și este foarte fiabil să îl utilizați pentru a analiza impactul parametrilor motorului asupra performanței.

Metoda de calcul cu elemente finite ne face mai ușor, mai rapid și mai precis să calculăm și să analizăm câmpul electromagnetic al motoarelor. Aceasta este o metodă numerică dezvoltată pe baza metodei diferenței și a fost utilizată pe scară largă în știință și inginerie. Folosiți metode matematice pentru a discretiza unele domenii de soluție continuă în grupuri de unități și apoi interpolați în fiecare unitate. În acest fel, se formează o funcție de interpolare liniară, adică se simulează și se analizează o funcție aproximativă folosind elemente finite, ceea ce ne permite să observăm intuitiv direcția liniilor câmpului magnetic și distribuția densității fluxului magnetic în interiorul motorului.

c.Tehnologia de control al motorului sincron cu magnet permanent

Îmbunătățirea performanței sistemelor de acționare a motoarelor este, de asemenea, de mare importanță pentru dezvoltarea domeniului controlului industrial. Acesta permite ca sistemul să fie condus la cea mai bună performanță. Caracteristicile sale de bază se reflectă în viteza redusă, în special în cazul pornirii rapide, accelerației statice etc., poate produce un cuplu mare; iar atunci când conduceți cu viteză mare, poate obține un control constant al vitezei de putere într-o gamă largă. Tabelul 1 compară performanța mai multor motoare majore.

După cum se poate observa din Tabelul 1, motoarele cu magnet permanenți au o fiabilitate bună, o gamă largă de viteze și o eficiență ridicată. Dacă este combinat cu metoda de control corespunzătoare, întregul sistem motor poate obține cele mai bune performanțe. Prin urmare, este necesar să selectați un algoritm de control adecvat pentru a obține o reglare eficientă a vitezei, astfel încât sistemul de acționare a motorului să poată funcționa într-o zonă de reglare a vitezei relativ largă și într-o gamă de putere constantă.

Metoda de control vectorial este utilizată pe scară largă în algoritmul de control al vitezei motorului cu magnet permanent. Are avantajele unei game largi de reglare a vitezei, eficiență ridicată, fiabilitate ridicată, stabilitate bună și beneficii economice bune. Este utilizat pe scară largă în acționarea cu motor, transportul feroviar și servo mașini-unelte. Datorită diferitelor utilizări, strategia actuală de control vectorial adoptată este de asemenea diferită.

4.Caracteristicile motorului sincron cu magnet permanent

Motorul sincron cu magnet permanent are o structură simplă, pierderi reduse și factor de putere ridicat. În comparație cu motorul de excitație electrică, deoarece nu există perii, comutatoare și alte dispozitive, nu este necesar un curent de excitație reactiv, astfel încât curentul statorului și pierderea de rezistență sunt mai mici, eficiența este mai mare, cuplul de excitare este mai mare și performanța de control. este mai bine. Cu toate acestea, există dezavantaje precum costul ridicat și dificultatea de pornire. Datorită aplicării tehnologiei de control în motoare, în special a aplicării sistemelor de control vectorial, motoarele sincrone cu magnet permanenți pot atinge o gamă largă de reglare a vitezei, răspuns dinamic rapid și control al poziționării de înaltă precizie, astfel încât motoarele sincrone cu magnet permanenți vor atrage mai mulți oameni să conducă. cercetări ample.

5. Caracteristicile tehnice ale motorului sincron cu magnet permanent Anhui Mingteng

o. Motorul are un factor de putere mare și un factor de înaltă calitate al rețelei electrice. Nu este necesar un compensator de factor de putere, iar capacitatea echipamentului substației poate fi utilizată pe deplin;

b. Motorul cu magnet permanent este excitat de magneți permanenți și funcționează sincron. Nu există pulsație de viteză, iar rezistența conductei nu este crescută atunci când conduceți ventilatoare și pompe;

c. Motorul cu magnet permanent poate fi proiectat cu un cuplu mare de pornire (mai mult de 3 ori) și o capacitate mare de suprasarcină, după cum este necesar, rezolvând astfel fenomenul „cărucior mic care trage un cal mare”;

d. Curentul reactiv al motorului asincron obișnuit este în general de aproximativ 0,5-0,7 ori mai mare decât curentul nominal. Motorul sincron cu magnet permanent Mingteng nu are nevoie de curent de excitație. Curentul reactiv al motorului cu magnet permanent și al motorului asincron este cu aproximativ 50% diferit, iar curentul real de funcționare este cu aproximativ 15% mai mic decât cel al motorului asincron;

e. Motorul poate fi proiectat să pornească direct, iar dimensiunile instalației exterioare sunt aceleași cu cele ale motoarelor asincrone utilizate pe scară largă în prezent, care pot înlocui complet motoarele asincrone;

f. Adăugarea unui șofer poate obține o pornire ușoară, o oprire ușoară și o reglare continuă a vitezei, cu un răspuns dinamic bun și un efect de economisire a energiei îmbunătățit;

g. Motorul are multe structuri topologice, care îndeplinesc direct cerințele fundamentale ale echipamentelor mecanice într-o gamă largă și în condiții extreme;

h. Pentru a îmbunătăți eficiența sistemului, a scurta lanțul de transmisie și a reduce costurile de întreținere, motoarele sincrone cu magneți permanenți cu acționare directă cu viteză mare și mică pot fi proiectate și fabricate pentru a satisface cerințele mai ridicate ale utilizatorilor.

Anhui Mingteng Machinery Permanent-Magnetic & Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) a fost înființată în 2007. Este o întreprindere de înaltă tehnologie specializată în cercetare și dezvoltare, producție și vânzare de motoare sincrone cu magneti permanenți cu eficiență ultra-înaltă. Compania folosește teoria modernă de proiectare a motoarelor, software profesional de proiectare și program auto-dezvoltat de proiectare a motorului cu magnet permanenți pentru a simula câmpul electromagnetic, câmpul fluidului, câmpul de temperatură, câmpul de stres etc. al motorului cu magnet permanent, optimizarea structurii circuitului magnetic, îmbunătățirea nivelul de eficiență energetică a motorului și, în mod fundamental, asigură utilizarea fiabilă a motorului cu magnet permanent.

Drepturi de autor: Acest articol este o retipărire a numărului public WeChat „Motor Alliance”, linkul originalhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Acest articol nu reprezintă punctul de vedere al companiei noastre. Dacă aveți opinii sau opinii diferite, vă rugăm să ne corectați!