S razvojem materijala s trajnim magnetima rijetkih zemalja u 1970-ima, pojavili su se motori s trajnim magnetima rijetkih zemalja. Motori s trajnim magnetima koriste trajne magnete rijetke zemlje za pobudu, a trajni magneti mogu generirati trajna magnetska polja nakon magnetizacije. Njegova pobudna izvedba je izvrsna i superiorniji je od električnih pobudnih motora u smislu stabilnosti, kvalitete i smanjenja gubitaka, što je uzdrmalo tradicionalno tržište motora.

Posljednjih godina, s brzim razvojem moderne znanosti i tehnologije, izvedba i tehnologija elektromagnetskih materijala, posebno elektromagnetskih materijala rijetkih zemalja, postupno su poboljšani. Zajedno s brzim razvojem energetske elektronike, tehnologije prijenosa energije i tehnologije automatskog upravljanja, performanse sinkronih motora s permanentnim magnetima postaju sve bolje i bolje.

Nadalje, sinkroni motori s trajnim magnetima imaju prednosti male težine, jednostavne strukture, male veličine, dobrih karakteristika i velike gustoće snage. Mnoge znanstveno-istraživačke institucije i poduzeća aktivno provode istraživanje i razvoj sinkronih motora s trajnim magnetima, a područja njihove primjene će se dalje proširivati.

1.Osnove razvoja sinkronog motora s permanentnim magnetima

a. Primjena visokoučinkovitih materijala s trajnim magnetima rijetke zemlje

Materijali s trajnim magnetima rijetke zemlje prošli su kroz tri faze: SmCo5, Sm2Co17 i Nd2Fe14B. Trenutno su trajni magnetni materijali koje predstavlja NdFeB postali najčešće korištena vrsta trajnih magnetnih materijala rijetkih zemalja zbog svojih izvrsnih magnetskih svojstava. Razvoj materijala s trajnim magnetima potaknuo je razvoj motora s trajnim magnetima.

U usporedbi s tradicionalnim trofaznim indukcijskim motorom s električnom pobudom, trajni magnet zamjenjuje električni pobudni pol, pojednostavljuje strukturu, eliminira klizni prsten i četkicu rotora, ostvaruje strukturu bez četkica i smanjuje veličinu rotora. Ovo poboljšava gustoću snage, gustoću zakretnog momenta i radnu učinkovitost motora, te čini motor manjim i lakšim, dodatno proširujući njegovo polje primjene i promičući razvoj električnih motora prema većoj snazi.

b. Primjena nove teorije upravljanja

Posljednjih godina, kontrolni algoritmi su se brzo razvili. Među njima, algoritmi vektorske kontrole načelno su riješili problem strategije vožnje AC motora, čineći AC motore dobrim upravljačkim performansama. Pojava izravne kontrole zakretnog momenta čini upravljačku strukturu jednostavnijom i ima karakteristike snažnih performansi kruga za promjene parametara i brzu brzinu dinamičkog odgovora zakretnog momenta. Tehnologija neizravne kontrole zakretnog momenta rješava problem velikog pulsiranja zakretnog momenta izravnog zakretnog momenta pri maloj brzini i poboljšava brzinu i točnost upravljanja motorom.

c. Primjena visokoučinkovitih energetskih elektroničkih uređaja i procesora

Moderna tehnologija energetske elektronike važno je sučelje između informacijske industrije i tradicionalnih industrija te most između slabe struje i kontrolirane jake struje. Razvoj tehnologije energetske elektronike omogućuje realizaciju strategija upravljanja pogonom.

Sedamdesetih godina prošlog stoljeća pojavila se serija izmjenjivača opće namjene koji su struju industrijske frekvencije mogli pretvarati u struju promjenjive frekvencije s kontinuirano podesivom frekvencijom, čime su stvoreni uvjeti za regulaciju brzine izmjenične struje promjenjivom frekvencijom. Ovi pretvarači imaju mogućnost mekog pokretanja nakon postavljanja frekvencije, a frekvencija može porasti od nule do postavljene frekvencije određenom brzinom, a brzina porasta može se kontinuirano podešavati unutar širokog raspona, rješavajući problem pokretanja sinkronih motora.

2. Status razvoja sinkronih motora s trajnim magnetima u zemlji i inozemstvu

Prvi motor u povijesti bio je motor s permanentnim magnetima. U to su vrijeme performanse materijala s trajnim magnetima bile relativno loše, a koercitivna sila i remanencija trajnih magneta bili su preniski, pa su ih ubrzo zamijenili elektropobudni motori.

U 1970-ima, materijali s trajnim magnetima rijetke zemlje predstavljeni NdFeB imali su veliku prisilnu silu, remanenciju, jaku sposobnost demagnetizacije i veliki produkt magnetske energije, zbog čega su se sinkroni motori s permanentnim magnetima velike snage pojavili na pozornici povijesti. Sada istraživanje sinkronih motora s trajnim magnetima postaje sve zrelije i razvija se prema velikoj brzini, velikom momentu, velikoj snazi ​​i visokoj učinkovitosti.

Posljednjih godina, uz snažna ulaganja domaćih znanstvenika i vlade, sinkroni motori s trajnim magnetima brzo su se razvili. S razvojem tehnologije mikroračunala i tehnologije automatskog upravljanja, sinkroni motori s trajnim magnetima naširoko su korišteni u raznim područjima. Zbog napretka društva, zahtjevi ljudi za sinkronim motorima s trajnim magnetima postali su stroži, što je dovelo do razvoja motora s trajnim magnetima prema većem rasponu regulacije brzine i veće preciznosti upravljanja. Zbog poboljšanja trenutnih proizvodnih procesa, visokoučinkoviti trajni magnetski materijali su dalje razvijeni. To uvelike smanjuje njegovu cijenu i postupno je primjenjuje na raznim područjima života.

3. Trenutna tehnologija

a. Tehnologija dizajna sinkronog motora s trajnim magnetom

U usporedbi s običnim električnim uzbudnim motorima, sinkroni motori s trajnim magnetima nemaju električne pobudne namotaje, kolektorske prstenove i pobudne ormare, što uvelike poboljšava ne samo stabilnost i pouzdanost, već i učinkovitost.

Među njima, ugrađeni motori s trajnim magnetima imaju prednosti visoke učinkovitosti, visokog faktora snage, visoke jedinične gustoće snage, snažne slabe magnetske sposobnosti proširenja brzine i brze dinamičke brzine odziva, što ih čini idealnim izborom za pogonske motore.

Trajni magneti osiguravaju cjelokupno magnetsko polje uzbude motora s permanentnim magnetima, a moment zupčanika će povećati vibracije i buku motora tijekom rada. Pretjerani zakretni moment zupčanika utjecat će na izvedbu sustava za kontrolu brzine motora pri malim brzinama i visoko precizno pozicioniranje sustava za kontrolu položaja. Stoga, pri projektiranju motora, okretni moment zupčanika treba smanjiti što je više moguće optimizacijom motora.

Prema istraživanjima, opće metode za smanjenje zakretnog momenta uključuju promjenu koeficijenta polarnog luka, smanjenje širine utora statora, usklađivanje kosog utora i utora u polu, promjenu položaja, veličine i oblika magnetskog pola, itd. Međutim , treba imati na umu da smanjenje momenta zupčenja može utjecati na druge performanse motora, kao što se elektromagnetski moment može smanjiti u skladu s tim. Stoga, prilikom projektiranja, različite čimbenike treba uravnotežiti što je više moguće kako bi se postigla najbolja motorna izvedba.

b. Tehnologija simulacije sinkronog motora s trajnim magnetom

Prisutnost trajnih magneta u motorima s trajnim magnetima otežava dizajnerima izračunavanje parametara, kao što je dizajn koeficijenta fluksa curenja bez opterećenja i koeficijenta polnog luka. Općenito, softver za analizu konačnih elemenata koristi se za izračunavanje i optimizaciju parametara motora s permanentnim magnetima. Softver za analizu konačnih elemenata može vrlo precizno izračunati parametre motora i vrlo je pouzdano koristiti ga za analizu utjecaja parametara motora na performanse.

Metoda proračuna konačnih elemenata olakšava, brže i točnije izračunava i analizira elektromagnetsko polje motora. Ovo je numerička metoda razvijena na temelju diferencijske metode i naširoko se koristi u znanosti i inženjerstvu. Upotrijebite matematičke metode za diskretizaciju nekih kontinuiranih domena rješenja u skupine jedinica, a zatim interpolirajte u svakoj jedinici. Na taj se način formira linearna interpolacijska funkcija, odnosno simulira se aproksimativna funkcija i analizira pomoću konačnih elemenata, što nam omogućuje intuitivno promatranje smjera linija magnetskog polja i distribuciju gustoće magnetskog toka unutar motora.

c. Tehnologija upravljanja sinkronim motorom s trajnim magnetom

Poboljšanje performansi motornih pogonskih sustava također je od velike važnosti za razvoj područja industrijske kontrole. Omogućuje najbolju izvedbu sustava. Njegove osnovne karakteristike ogledaju se u maloj brzini, posebno u slučaju brzog pokretanja, statičkog ubrzanja itd., može dati veliki okretni moment; a pri vožnji velikom brzinom može postići konstantnu kontrolu brzine u širokom rasponu. Tablica 1 uspoređuje performanse nekoliko glavnih motora.

Kao što se može vidjeti iz tablice 1, motori s permanentnim magnetima imaju dobru pouzdanost, širok raspon brzina i visoku učinkovitost. Ako se kombinira s odgovarajućom metodom upravljanja, cijeli sustav motora može postići najbolje performanse. Stoga je potrebno odabrati odgovarajući regulacijski algoritam za postizanje učinkovite regulacije brzine vrtnje, kako bi motorni pogonski sustav mogao raditi u relativno širokom području regulacije brzine vrtnje i stalnom području snage.

Metoda vektorskog upravljanja naširoko se koristi u algoritmu upravljanja brzinom motora s permanentnim magnetima. Ima prednosti širokog raspona regulacije brzine, visoke učinkovitosti, visoke pouzdanosti, dobre stabilnosti i dobrih ekonomskih koristi. Naširoko se koristi u motornom pogonu, željezničkom prijevozu i servo alatnim strojevima. Zbog različitih uporaba, trenutačno usvojena strategija kontrole vektora također je drugačija.

4.Karakteristike sinkronog motora s permanentnim magnetima

Sinkroni motor s permanentnim magnetom ima jednostavnu strukturu, male gubitke i visok faktor snage. U usporedbi s elektromotorom uzbude, budući da nema četkica, komutatora i drugih uređaja, nije potrebna jalova struja pobude, tako da su struja statora i gubitak otpora manji, učinkovitost je veća, moment pobude je veći, a upravljačka izvedba je bolje. Međutim, postoje nedostaci kao što su visoki troškovi i teškoće pri pokretanju. Zbog primjene tehnologije upravljanja u motorima, posebno primjene sustava vektorskog upravljanja, sinkroni motori s permanentnim magnetima mogu postići regulaciju brzine u širokom rasponu, brzi dinamički odziv i visokoprecizno upravljanje pozicioniranjem, tako da će sinkroni motori s permanentnim magnetima privući više ljudi za provođenje opsežna istraživanja.

5. Tehničke karakteristike Anhui Mingteng sinkronog motora s trajnim magnetom

a. Motor ima visok faktor snage i visok faktor kvalitete električne mreže. Nije potreban kompenzator faktora snage, a kapacitet opreme trafostanice može se u potpunosti iskoristiti;

b. Motor s permanentnim magnetima pobuđuje se permanentnim magnetima i radi sinkrono. Nema pulsiranja brzine, a otpor cjevovoda se ne povećava pri pogonu ventilatora i pumpi;

c. Motor s trajnim magnetom može se dizajnirati s visokim startnim momentom (više od 3 puta) i visokim kapacitetom preopterećenja prema potrebi, čime se rješava fenomen "velikog konja koji vuče mala kola";

d. Jalova struja običnog asinkronog motora općenito je oko 0,5-0,7 puta veća od nazivne struje. Mingteng sinkroni motor s trajnim magnetom ne treba struju pobude. Jalova struja motora s trajnim magnetom i asinkronog motora razlikuje se oko 50%, a stvarna radna struja je oko 15% niža od one kod asinkronog motora;

e. Motor se može projektirati za izravno pokretanje, a vanjske ugradbene dimenzije su iste kao kod trenutno raširenih asinkronih motora, koji mogu u potpunosti zamijeniti asinkrone motore;

f. Dodavanje pokretača može postići meko pokretanje, meko zaustavljanje i bezstupanjsku regulaciju brzine, s dobrim dinamičkim odzivom i dodatno poboljšanim učinkom uštede energije;

g. Motor ima mnoge topološke strukture, koje izravno zadovoljavaju temeljne zahtjeve mehaničke opreme u širokom rasponu i pod ekstremnim uvjetima;

h. Kako bi se poboljšala učinkovitost sustava, skratio prijenosni lanac i smanjili troškovi održavanja, sinkroni motori s stalnim magnetom s izravnim pogonom velike i niske brzine mogu se dizajnirati i proizvesti kako bi zadovoljili veće zahtjeve korisnika.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery&Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) osnovana je 2007. To je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju sinkronih motora s trajnim magnetima ultra visoke učinkovitosti. Tvrtka koristi modernu teoriju dizajna motora, profesionalni softver za dizajn i samorazvijeni program za dizajn motora s permanentnim magnetima za simulaciju elektromagnetskog polja, polja tekućine, temperaturnog polja, polja naprezanja itd. motora s permanentnim magnetima, optimizaciju strukture magnetskog kruga, poboljšanje razinu energetske učinkovitosti motora i temeljno osigurati pouzdanu upotrebu motora s trajnim magnetom.

Autorska prava: Ovaj je članak pretisak javnog broja WeChata “Motor Alliance”, izvorne vezehttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Ovaj članak ne predstavlja stavove naše tvrtke. Ako imate drugačije mišljenje ili stavove, ispravite nas!