Razvojem materijala od rijetkih zemalja s permanentnim magnetima 1970-ih, pojavili su se motori s permanentnim magnetima od rijetkih zemalja. Motori s permanentnim magnetima koriste permanentne magnete od rijetkih zemalja za pobudu, a permanentni magneti mogu generirati permanentna magnetska polja nakon magnetizacije. Njihove performanse pobude su izvrsne i superiorniji su u odnosu na električne pobudne motore u smislu stabilnosti, kvalitete i smanjenja gubitaka, što je uzdrmalo tradicionalno tržište motora.

Posljednjih godina, s brzim razvojem moderne znanosti i tehnologije, postupno su se poboljšavale performanse i tehnologija elektromagnetskih materijala, posebno elektromagnetskih materijala rijetkih zemalja. Uz brzi razvoj energetske elektronike, tehnologije prijenosa snage i tehnologije automatskog upravljanja, performanse sinkronih motora s permanentnim magnetima postaju sve bolje i bolje.

Nadalje, sinkroni motori s permanentnim magnetima imaju prednosti male težine, jednostavne strukture, male veličine, dobrih karakteristika i visoke gustoće snage. Mnoge znanstvenoistraživačke institucije i poduzeća aktivno provode istraživanje i razvoj sinkronih motora s permanentnim magnetima, a njihova područja primjene će se dodatno proširiti.

1. Osnove razvoja sinkronog motora s permanentnim magnetima

a.Primjena visokoučinkovitih materijala od rijetkih zemalja s permanentnim magnetima

Rijetki zemni materijali s permanentnim magnetima prošli su kroz tri faze: SmCo5, Sm2Co17 i Nd2Fe14B. Trenutno su materijali s permanentnim magnetima, koje predstavlja NdFeB, postali najčešće korištena vrsta rijetkih zemnih materijala s permanentnim magnetima zbog svojih izvrsnih magnetskih svojstava. Razvoj materijala s permanentnim magnetima potaknuo je razvoj motora s permanentnim magnetima.

U usporedbi s tradicionalnim trofaznim indukcijskim motorom s električnom uzbudom, permanentni magnet zamjenjuje električni uzbudni pol, pojednostavljuje strukturu, eliminira klizni prsten i četkicu rotora, ostvaruje strukturu bez četkica i smanjuje veličinu rotora. To poboljšava gustoću snage, gustoću momenta i radnu učinkovitost motora te čini motor manjim i lakšim, dodatno proširujući njegovo područje primjene i potičući razvoj elektromotora prema većoj snazi.

b. Primjena nove teorije upravljanja

Posljednjih godina, algoritmi upravljanja su se brzo razvili. Među njima, algoritmi vektorskog upravljanja su u principu riješili problem strategije vožnje AC motora, čineći AC motore dobrim performansama upravljanja. Pojava izravnog upravljanja momentom čini strukturu upravljanja jednostavnijom i ima karakteristike snažnih performansi sklopa za promjene parametara i brzu brzinu dinamičkog odziva momenta. Tehnologija neizravnog upravljanja momentom rješava problem velikih pulsacija momenta izravnog momenta pri maloj brzini te 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.

U 1970-ima pojavila se serija invertera opće namjene koji su mogli pretvarati snagu industrijske frekvencije u snagu promjenjive frekvencije s kontinuirano podesivom frekvencijom, stvarajući tako uvjete za regulaciju brzine izmjenične struje s promjenjivom frekvencijom. Ovi inverteri imaju mogućnost mekog pokretanja nakon što je frekvencija postavljena, a frekvencija se može povećati od nule do zadane frekvencije određenom brzinom, a brzina porasta može se kontinuirano podešavati u širokom rasponu, rješavajući problem pokretanja sinkronih motora.

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

Prvi motor u povijesti bio je motor s permanentnim magnetom. U to vrijeme, performanse materijala s permanentnim magnetima bile su relativno slabe, a koercitivna sila i remanencija permanentnih magneta preniske, pa su ih ubrzo zamijenili motori s električnom pobudom.

U 1970-ima, materijali od rijetkih zemalja s permanentnim magnetima, predstavljeni NdFeB-om, imali su veliku koercitivnu silu, remanenciju, snažnu sposobnost demagnetizacije i veliki magnetski energetski produkt, što je omogućilo da se sinkroni motori s permanentnim magnetima velike snage pojave na povijesnoj pozornici. Sada istraživanja sinkronih motora s permanentnim magnetima postaju sve zrelija i razvijaju se prema velikim brzinama, velikom okretnom momentu, velikoj snazi ​​i visokoj učinkovitosti.

Posljednjih godina, uz snažna ulaganja domaćih znanstvenika i vlade, sinkroni motori s permanentnim magnetima brzo su se razvili. Razvojem mikroračunalne tehnologije i tehnologije automatskog upravljanja, sinkroni motori s permanentnim magnetima široko se koriste u raznim područjima. Zbog napretka društva, zahtjevi ljudi za sinkronim motorima s permanentnim magnetima postali su stroži, što je potaknulo motore s permanentnim magnetima na razvoj prema većem rasponu regulacije brzine i preciznijoj kontroli. Zbog poboljšanja trenutnih proizvodnih procesa, dodatno su razvijeni visokoučinkoviti materijali s permanentnim magnetima. To uvelike smanjuje njihove troškove i postupno ih primjenjuje u raznim područjima života.

3. Trenutna tehnologija

a. Tehnologija projektiranja sinkronog motora s permanentnim magnetima

U usporedbi s običnim elektromotorima s pobudom, sinkroni motori s permanentnim magnetima nemaju električne pobudne namote, kolektorske prstenove i pobudne ormare, što uvelike poboljšava ne samo stabilnost i pouzdanost, već i učinkovitost.

Među njima, ugrađeni motori s permanentnim magnetima imaju prednosti visoke učinkovitosti, visokog faktora snage, visoke gustoće snage jedinice, snažnog slabog magnetskog proširenja brzine i brze dinamičke brzine odziva, što ih čini idealnim izborom za pogon motora.

Permanentni magneti osiguravaju cjelokupno pobudno magnetsko polje motora s permanentnim magnetima, a moment ozubljenja povećat će vibracije i buku motora tijekom rada. Prekomjerni moment ozubljenja utjecat će na performanse sustava za regulaciju brzine motora pri malim brzinama i visokoprecizno pozicioniranje sustava za regulaciju položaja. Stoga, prilikom projektiranja motora, moment ozubljenja treba smanjiti što je više moguće optimizacijom motora.

Prema istraživanjima, opće metode za smanjenje momenta ozubljenja uključuju promjenu koeficijenta luka polova, smanjenje širine utora statora, usklađivanje kosog utora i utora polova, promjenu položaja, veličine i oblika magnetskog pola itd. Međutim, treba napomenuti da smanjenje momenta ozubljenja može utjecati na druge performanse motora, poput elektromagnetskog momenta koji se može shodno tome smanjiti. Stoga, prilikom projektiranja, različiti čimbenici trebaju biti što bolje uravnoteženi kako bi se postigle najbolje performanse motora.

b.Tehnologija simulacije sinkronog motora s permanentnim magnetom

Prisutnost permanentnih magneta u motorima s permanentnim magnetima otežava dizajnerima izračunavanje parametara, kao što su koeficijent fluksa propuštanja u praznom hodu i koeficijent luka polarnog polja. 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 pouzdan za analizu utjecaja parametara motora na performanse.

Metoda izračuna konačnih elemenata olakšava, ubrzava i povećava točnost izračuna i analize elektromagnetskog polja motora. To je numerička metoda razvijena na temelju metode razlike i široko se koristi u znanosti i inženjerstvu. Matematičke metode se koriste za diskretizaciju nekih kontinuiranih domena rješenja u grupe jedinica, a zatim interpoliraju u svakoj jedinici. Na taj se način formira linearna interpolacijska funkcija, odnosno simulira se i analizira približna funkcija pomoću konačnih elemenata, što nam omogućuje intuitivno promatranje smjera linija magnetskog polja i raspodjele gustoće magnetskog toka unutar motora.

c. Tehnologija upravljanja sinkronim motorom s permanentnim magnetom

Poboljšanje performansi sustava motornih pogona također je od velikog značaja za razvoj područja industrijskog upravljanja. Omogućuje sustavu da radi s najboljim performansama. Njegove osnovne karakteristike ogledaju se u maloj brzini, posebno u slučaju brzog pokretanja, statičkog ubrzanja itd., može proizvesti veliki okretni moment; a pri vožnji velikom brzinom može postići konstantnu kontrolu snage i 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. U kombinaciji s odgovarajućom metodom upravljanja, cijeli sustav motora može postići najbolje performanse. Stoga je potrebno odabrati odgovarajući algoritam upravljanja kako bi se postigla učinkovita regulacija brzine, tako da sustav pogona motora može raditi u relativno širokom području regulacije brzine i konstantnom rasponu snage.

Metoda vektorskog upravljanja široko se koristi u algoritmu za regulaciju brzine motora s permanentnim magnetima. Ima prednosti širokog raspona regulacije brzine, visoke učinkovitosti, visoke pouzdanosti, dobre stabilnosti i dobrih ekonomskih koristi. Široko se koristi u motornim pogonima, željezničkom prijevozu i servo pogonima alatnih strojeva. Zbog različitih upotreba, trenutno usvojena strategija vektorskog upravljanja također se razlikuje.

4. Karakteristike sinkronog motora s permanentnim magnetima

Sinkroni motor s permanentnim magnetima ima jednostavnu strukturu, male gubitke i visoki faktor snage. U usporedbi s elektropobudnim motorom, budući da nema četkica, komutatora i drugih uređaja, nije potrebna reaktivna struja pobude, pa su struja statora i gubitak otpora manji, učinkovitost je veća, moment pobude je veći, a performanse upravljanja su bolje. Međutim, postoje nedostaci poput visokih troškova i poteškoća pri pokretanju. Zbog primjene tehnologije upravljanja u motorima, posebno primjene vektorskih sustava upravljanja, sinkroni motori s permanentnim magnetima mogu postići širok raspon regulacije brzine, brz dinamički odziv i visokopreciznu kontrolu pozicioniranja, pa će sinkroni motori s permanentnim magnetima privući više ljudi na opsežna istraživanja.

5. Tehničke karakteristike sinkronog motora s permanentnim magnetom tvrtke Anhui Mingteng

a. Motor ima visoki faktor snage i visoki 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 permanentnim magnetima može se konstruirati s visokim početnim momentom (više od 3 puta) i visokim kapacitetom preopterećenja po potrebi, čime se rješava fenomen "velikog konja koji vuče mala kola";

d. Reaktivna struja običnog asinkronog motora općenito je oko 0,5-0,7 puta veća od nazivne struje. Sinkroni motor s permanentnim magnetima tvrtke Mingteng ne treba struju pobude. Reaktivna struja motora s permanentnim magnetima i asinkronog motora razlikuje se za oko 50%, a stvarna radna struja je oko 15% niža od struje asinkronog motora;

e. Motor se može konstruirati za izravno pokretanje, a vanjske dimenzije ugradnje su iste kao i kod trenutno široko korištenih asinhronih motora, koji mogu u potpunosti zamijeniti asinhrone motore;

f. Dodavanjem pogonskog sklopa može se postići meki start, meki stop i kontinuirana regulacija brzine, s dobrim dinamičkim odzivom i dodatno poboljšanim učinkom uštede energije;

g. Motor ima mnogo topoloških struktura 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 permanentnim magnetima s direktnim pogonom velike i male brzine mogu se projektirati i proizvesti kako bi zadovoljili više zahtjeve korisnika.

Anhui Mingteng tvrtka za permanentno-magnetske strojeve i električnu opremu, d.o.o. (https://www.mingtengmotor.com/) osnovana je 2007. godine. To je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju ultra-visokoučinkovitih sinkronih motora s permanentnim magnetima. Tvrtka koristi modernu teoriju dizajna motora, profesionalni softver za dizajn i vlastito razvijeni program za dizajn motora s permanentnim magnetima kako bi simulirala elektromagnetsko polje, polje fluida, temperaturno polje, polje naprezanja itd. motora s permanentnim magnetima, optimizirala strukturu magnetskog kruga, poboljšala razinu energetske učinkovitosti motora i temeljno osigurala pouzdanu upotrebu motora s permanentnim magnetima.

Autorsko pravo: Ovaj članak je ponovni ispis javnog WeChat broja „Motor Alliance“, originalna poveznicahttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Ovaj članak ne predstavlja stavove naše tvrtke. Ako imate drugačija mišljenja ili stavove, ispravite nas!