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 odlične 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 nauke i tehnologije, performanse i tehnologija elektromagnetnih materijala, posebno elektromagnetnih materijala rijetkih zemalja, postepeno su se poboljšavale. Uz brzi razvoj energetske elektronike, tehnologije prijenosa snage i tehnologije automatskog upravljanja, performanse sinhronih motora s permanentnim magnetima postaju sve bolje i bolje.

Nadalje, sinhroni motori sa permanentnim magnetima imaju prednosti male težine, jednostavne strukture, male veličine, dobrih karakteristika i velike gustoće snage. Mnoge naučnoistraživačke institucije i preduzeća aktivno provode istraživanje i razvoj sinhronih motora sa permanentnim magnetima, a njihova područja primjene će se dodatno proširiti.

1. Osnove razvoja sinhronog motora sa permanentnim magnetima

a.Primjena visokoučinkovitih materijala od rijetkih zemalja s permanentnim magnetima

Materijali od rijetkih zemalja s permanentnim magnetima prošli su kroz tri faze: SmCo5, Sm2Co17 i Nd2Fe14B. Trenutno su materijali od permanentnih magneta, koje predstavlja NdFeB, postali najčešće korištena vrsta materijala od rijetkih zemalja s permanentnim magnetima zbog svojih odličnih magnetskih svojstava. Razvoj materijala od permanentnih magneta potaknuo je razvoj motora s permanentnim magnetima.

U poređenju sa tradicionalnim trofaznim indukcionim motorom sa električnom pobudom, permanentni magnet zamjenjuje pol električne pobude, pojednostavljuje strukturu, eliminiše klizni prsten i četkice rotora, ostvaruje strukturu bez četkica i smanjuje veličinu rotora. Ovo poboljšava gustinu snage, gustinu obrtnog momenta i radnu efikasnost motora, te čini motor manjim i lakšim, dodatno proširujući njegovo područje primjene i podstičući razvoj elektromotora ka većoj snazi.

b. Primjena nove teorije upravljanja

Posljednjih godina, algoritmi upravljanja su se brzo razvijali. Među njima, algoritmi vektorskog upravljanja su u principu riješili problem strategije upravljanja AC motorima, omogućavajući AC motorima dobre performanse upravljanja. Pojava direktne kontrole obrtnog momenta čini strukturu upravljanja jednostavnijom i ima karakteristike jakih performansi kola za promjene parametara i brzu brzinu dinamičkog odziva obrtnog momenta. Tehnologija indirektne kontrole obrtnog momenta rješava problem velikih pulsacija obrtnog momenta direktnog obrtnog momenta pri maloj brzini i poboljšava brzinu i tačnost upravljanja motora.

c. Primjena visokoperformansnih energetskih elektronskih uređaja i procesora

Moderna tehnologija energetske elektronike predstavlja važan interfejs između informacione industrije i tradicionalnih industrija, te most između slabe struje i kontrolirane jake struje. Razvoj tehnologije energetske elektronike omogućava realizaciju strategija upravljanja pogonom.

Sedamdesetih godina prošlog stoljeća pojavila se serija invertora opće namjene koji su mogli pretvarati snagu industrijske frekvencije u snagu promjenjive frekvencije s kontinuirano podesivom frekvencijom, stvarajući tako uvjete za regulaciju brzine naizmjenične struje s promjenjivom frekvencijom. Ovi invertori imaju mogućnost mekog pokretanja nakon što je frekvencija postavljena, a frekvencija se može povećavati od nule do postavljene frekvencije određenom brzinom, a brzina porasta se može kontinuirano podešavati u širokom rasponu, rješavajući problem pokretanja sinhronih motora.

2. Status razvoja sinhronih motora sa permanentnim magnetima u zemlji i inostranstvu

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

Sedamdesetih godina prošlog stoljeća, materijali od rijetkih zemalja s permanentnim magnetima, predstavljeni NdFeB-om, imali su veliku koercitivnu silu, remanenciju, snažnu sposobnost demagnetizacije i veliki magnetski energetski proizvod, što je omogućilo da se sinhroni motori s permanentnim magnetima velike snage pojave na historijskoj pozornici. Sada istraživanja sinhronih motora s permanentnim magnetima postaju sve zrelija i razvijaju se prema velikim brzinama, velikom obrtnom momentu, velikoj snazi ​​i visokoj efikasnosti.

Posljednjih godina, uz snažna ulaganja domaćih naučnika i vlade, sinhroni motori sa permanentnim magnetima su se brzo razvili. Razvojem mikroračunarske tehnologije i tehnologije automatskog upravljanja, sinhroni motori sa permanentnim magnetima su se široko koristili u raznim oblastima. Zbog napretka društva, zahtjevi ljudi za sinhrone motore sa permanentnim magnetima su postali stroži, što je podstaklo motore sa permanentnim magnetima da se razvijaju prema većem rasponu regulacije brzine i većoj preciznosti upravljanja. Zbog poboljšanja trenutnih proizvodnih procesa, dalje su razvijeni visokoperformansni materijali sa permanentnim magnetima. To značajno smanjuje njihove troškove i postepeno ih primjenjuje u različitim oblastima života.

3. Trenutna tehnologija

a. Tehnologija projektovanja sinhronog motora sa permanentnim magnetima

U poređenju sa običnim elektropobudnim motorima, sinhroni motori sa permanentnim magnetima nemaju električne pobudne namotaje, kolektorske prstenove i pobudne ormare, što značajno poboljšava ne samo stabilnost i pouzdanost, već i efikasnost.

Među njima, ugrađeni motori sa permanentnim magnetima imaju prednosti visoke efikasnosti, 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 obezbjeđuju cjelokupno pobudno magnetsko polje motora sa permanentnim magnetima, a moment zuba će povećati vibracije i buku motora tokom rada. Prekomjerni moment zuba će uticati na performanse sistema za regulaciju brzine motora pri malim brzinama i na visokoprecizno pozicioniranje sistema za regulaciju položaja. Stoga, prilikom projektovanja motora, moment zuba treba smanjiti što je više moguće optimizacijom motora.

Prema istraživanjima, opšte metode za smanjenje momenta zupčanja 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 zupčanja može uticati na druge performanse motora, kao što je smanjenje elektromagnetnog momenta. Stoga, prilikom projektovanja, različiti faktori trebaju biti što bolje uravnoteženi kako bi se postigle najbolje performanse motora.

b.Tehnologija simulacije sinhronog motora sa permanentnim magnetom

Prisustvo permanentnih magneta u motorima sa permanentnim magnetima otežava dizajnerima izračunavanje parametara, kao što su koeficijent fluksa curenja u praznom hodu i koeficijent luka polarnog polja. Generalno, softver za analizu konačnih elemenata koristi se za izračunavanje i optimizaciju parametara motora sa 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 proračuna konačnih elemenata olakšava, ubrzava i povećava tačnost izračunavanja i analize elektromagnetnog polja motora. Ovo je numerička metoda razvijena na osnovu metode razlike i široko se koristi u nauci i inženjerstvu. Koristite matematičke metode za diskretizaciju nekih kontinuiranih domena rješenja u grupe jedinica, a zatim interpolirajte u svakoj jedinici. Na taj način se formira linearna interpolacijska funkcija, odnosno simulira se i analizira približna funkcija pomoću konačnih elemenata, što nam omogućava da intuitivno posmatramo smjer linija magnetskog polja i raspodjelu gustine magnetskog fluksa unutar motora.

c.Tehnologija upravljanja sinhronim motorom sa permanentnim magnetom

Poboljšanje performansi sistema motornih pogona također je od velikog značaja za razvoj oblasti industrijske kontrole. Omogućava sistem da se pokreće s najboljim performansama. Njegove osnovne karakteristike se ogledaju u maloj brzini, posebno u slučaju brzog pokretanja, statičkog ubrzanja itd., može proizvesti veliki obrtni moment; a pri vožnji velikom brzinom može postići konstantnu kontrolu snage i brzine u širokom rasponu. Tabela 1 upoređuje performanse nekoliko glavnih motora.

Kao što se može vidjeti iz Tabele 1, motori sa permanentnim magnetima imaju dobru pouzdanost, širok raspon brzina i visoku efikasnost. U kombinaciji sa odgovarajućom metodom upravljanja, cijeli sistem motora može postići najbolje performanse. Stoga je potrebno odabrati odgovarajući algoritam upravljanja kako bi se postigla efikasna regulacija brzine, tako da sistem pogona motora može raditi u relativno širokom području regulacije brzine i konstantnom rasponu snage.

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

4. Karakteristike sinhronog motora sa permanentnim magnetima

Sinhroni motor sa permanentnim magnetima ima jednostavnu strukturu, male gubitke i visok faktor snage. U poređenju sa elektropobudnim motorom, zbog nedostatka četkica, komutatora i drugih uređaja, nije potrebna reaktivna struja pobude, pa su struja statora i gubitak otpora manji, efikasnost je veća, moment pobude je veći, a performanse upravljanja su bolje. Međutim, postoje nedostaci kao što su visoka cijena i teškoće pri pokretanju. Zbog primjene tehnologije upravljanja u motorima, posebno primjene vektorskih sistema upravljanja, sinhroni motori sa permanentnim magnetima mogu postići širok raspon regulacije brzine, brz dinamički odziv i visokopreciznu kontrolu pozicioniranja, tako da će sinhroni motori sa permanentnim magnetima privući više ljudi da provedu opsežna istraživanja.

5. Tehničke karakteristike Anhui Mingteng sinhronog motora sa permanentnim magnetima

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

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

c. Motor sa permanentnim magnetima može biti dizajniran sa visokim početnim obrtnim momentom (više od 3 puta) i visokim kapacitetom preopterećenja po potrebi, čime se rješava fenomen "veliki konj vuče mala kola";

d. Reaktivna struja običnog asinhronog motora je uglavnom oko 0,5-0,7 puta veća od nazivne struje. Mingteng sinhroni motor sa permanentnim magnetima ne zahtijeva struju pobude. Reaktivna struja motora sa permanentnim magnetima i asinhronog motora se razlikuje za oko 50%, a stvarna radna struja je oko 15% niža od struje asinhronog motora;

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

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

g. Motor ima mnogo topoloških struktura koje direktno ispunjavaju osnovne zahtjeve mehaničke opreme u širokom rasponu i pod ekstremnim uslovima;

h. Kako bi se poboljšala efikasnost sistema, skratio lanac prijenosa i smanjili troškovi održavanja, sinhroni motori s permanentnim magnetima s direktnim pogonom velike i male brzine mogu se dizajnirati i proizvesti kako bi se zadovoljile više potrebe korisnika.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery&Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) osnovana je 2007. godine. To je visokotehnološko preduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju ultra-visoko efikasnih sinhronih motora sa permanentnim magnetima. Kompanija koristi modernu teoriju dizajna motora, profesionalni softver za dizajn i samostalno razvijeni program za dizajn motora sa permanentnim magnetima kako bi simulirala elektromagnetno polje, polje fluida, temperaturno polje, polje napona itd. motora sa permanentnim magnetima, optimizirala strukturu magnetnog kola, poboljšala nivo energetske efikasnosti motora i fundamentalno osigurala pouzdanu upotrebu motora sa permanentnim magnetima.

Autorsko pravo: Ovaj članak je reprint javnog WeChat broja „Motor Alliance“, originalni linkhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Ovaj članak ne predstavlja stavove naše kompanije. Ako imate drugačija mišljenja ili stavove, molimo vas da nas ispravite!