Sa razvojem materijala sa trajnim magnetima retkih zemalja 1970-ih, nastali su motori sa trajnim magnetima retkih zemalja. Motori s trajnim magnetima koriste trajne magnete rijetkih zemalja za pobudu, a trajni magneti mogu generirati trajna magnetna polja nakon magnetizacije. Njegove pobudne performanse su odlične, i superioran je u odnosu na električne pobudne motore u smislu stabilnosti, kvaliteta i smanjenja gubitaka, što je uzdrmalo tradicionalno tržište motora.

Poslednjih godina, sa brzim razvojem moderne nauke i tehnologije, performanse i tehnologija elektromagnetnih materijala, posebno retkozemnih elektromagnetnih materijala, postepeno su se poboljšavali. Zajedno sa brzim razvojem energetske elektronike, tehnologije prijenosa snage i tehnologije automatskog upravljanja, performanse sinhronih motora s permanentnim magnetima postaju sve bolje i bolje.

Nadalje, sinhroni motori s trajnim magnetima imaju prednosti male težine, jednostavne strukture, male veličine, dobrih karakteristika i velike gustine snage. Mnoge naučno-istraživačke institucije i preduzeća aktivno provode istraživanje i razvoj sinhronih motora s permanentnim magnetima, a njihova područja primjene će se dalje širiti.

1.Razvojna osnova sinhronog motora s permanentnim magnetom

a. Primjena materijala sa trajnim magnetima od rijetkih zemalja visokih performansi

Materijali sa trajnim magnetima rijetkih zemalja prošli su kroz tri faze: SmCo5, Sm2Co17 i Nd2Fe14B. Trenutno, materijali sa trajnim magnetima koje predstavlja NdFeB postali su najrasprostranjeniji tip trajnih magnetnih materijala rijetkih zemalja zbog svojih odličnih magnetskih svojstava. Razvoj materijala s trajnim magnetima potaknuo je razvoj motora s trajnim magnetima.

U poređenju sa tradicionalnim trofaznim indukcijskim motorom sa električnom pobudom, trajni magnet zamjenjuje pol električne pobude, pojednostavljuje strukturu, eliminira klizni prsten i četkicu rotora, ostvaruje strukturu bez četkica i smanjuje veličinu rotora. Ovo poboljšava gustinu snage, gustinu obrtnog momenta i radnu efikasnost motora, i čini motor manjim i lakšim, dodatno proširujući polje njegove primene i promovišući razvoj elektromotora ka većoj snazi.

b. Primjena nove teorije upravljanja

Poslednjih godina, algoritmi upravljanja su se brzo razvijali. Među njima, algoritmi vektorske kontrole su u principu riješili problem strategije vožnje AC motora, čineći da motori na naizmjeničnu struju imaju dobre performanse upravljanja. Pojava direktne kontrole obrtnog momenta čini upravljačku strukturu jednostavnijom i ima karakteristike jakih performansi kola za promene parametara i brzu brzinu dinamičkog odziva obrtnog momenta. Tehnologija indirektne kontrole zakretnog momenta rješava problem velike pulsacije momenta direktnog momenta pri maloj brzini, te poboljšava brzinu i preciznost upravljanja motorom.

c. Primjena energetskih elektronskih uređaja i procesora visokih performansi

Moderna tehnologija energetske elektronike je važno sučelje između informatičke 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 veka pojavio se niz invertera opšte namene, koji su mogli da pretvaraju industrijsku frekvencijsku snagu u snagu promenljive frekvencije sa kontinuirano podesivom frekvencijom, stvarajući tako uslove za regulaciju brzine promenljive frekvencije izmjenične struje. Ovi pretvarači imaju mogućnost mekog starta nakon što je frekvencija podešena, a frekvencija može porasti od nule do podešene frekvencije određenom brzinom, a brzina porasta se može kontinuirano podešavati u širokom rasponu, rješavajući problem pokretanja sinhronih motora.

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

Prvi motor u istoriji bio je motor sa permanentnim magnetom. U to vrijeme, performanse materijala trajnih magneta bile su relativno loše, a koercitivna sila i remanentnost trajnih magneta bili su preniski, pa su ubrzo zamijenjeni elektromotorima pobude.

Sedamdesetih godina prošlog veka, materijali sa trajnim magnetima retkih zemalja koje predstavlja NdFeB imali su veliku koercitivnu silu, remanentnost, jaku sposobnost demagnetizacije i veliki proizvod magnetne energije, zbog čega su se sinhroni motori velike snage s permanentnim magnetima pojavili na pozornici istorije. Sada, istraživanja o sinhronim motorima s permanentnim magnetima postaju sve zrelija i razvijaju se prema velikoj brzini, velikom obrtnom momentu, velikoj snazi ​​i visokoj efikasnosti.

Posljednjih godina, uz snažna ulaganja domaćih naučnika i vlade, sinhroni motori s permanentnim magnetima su se brzo razvili. Sa razvojem mikroračunarske tehnologije i tehnologije automatskog upravljanja, sinhroni motori s permanentnim magnetima su se široko koristili u različitim oblastima. Zbog napretka društva, zahtjevi ljudi za sinhronim motorima s trajnim magnetima postali su stroži, što je dovelo do razvoja motora s trajnim magnetima prema većem rasponu regulacije brzine i većoj preciznosti kontrole. Zbog poboljšanja postojećih proizvodnih procesa, materijali sa trajnim magnetima visokih performansi su dalje razvijeni. To uvelike smanjuje njegovu cijenu i postepeno ga primjenjuje na različita područja života.

3. Trenutna tehnologija

a. Tehnologija dizajna sinkronog motora s permanentnim magnetom

U poređenju sa običnim elektromotorima za pobudu, sinhroni motori s permanentnim magnetom nemaju namotaje električne pobude, kolektorske prstenove i pobudne ormare, što uvelike poboljšava ne samo stabilnost i pouzdanost, već i efikasnost.

Među njima, ugrađeni motori sa trajnim magnetima imaju prednosti visoke efikasnosti, visokog faktora snage, velike jedinične gustine snage, jake sposobnosti širenja slabe magnetne brzine i velike brzine dinamičkog odziva, što ih čini idealnim izborom za pogon motora.

Trajni magneti obezbeđuju celokupno pobudno magnetno polje motora sa trajnim magnetima, a obrtni moment će povećati vibracije i buku motora tokom rada. Prevelik moment zupčanika će uticati na performanse sistema kontrole brzine motora pri niskoj brzini i na visoko precizno pozicioniranje sistema za kontrolu položaja. Stoga, prilikom projektovanja motora, moment zupčanika treba smanjiti što je više moguće kroz optimizaciju motora.

Prema istraživanjima, opće metode za smanjenje okretnog momenta zupčanika uključuju promjenu koeficijenta polarnog luka, smanjenje širine proreza statora, usklađivanje nagnutog utora i utora pola, promjenu položaja, veličine i oblika magnetnog pola, itd. , treba napomenuti da smanjenjem obrtnog momenta zupčanika to može utjecati na druge performanse motora, kao što se elektromagnetski moment može smanjiti u skladu s tim. Stoga, prilikom projektovanja, različite faktore treba što više izbalansirati kako bi se postigle najbolje performanse motora.

b. Tehnologija simulacije sinkronog motora s permanentnim magnetom

Prisustvo trajnih magneta u motorima s trajnim magnetima otežava projektantima izračunavanje parametara, kao što su dizajn koeficijenta fluksa curenja bez opterećenja i koeficijenta polarnog luka. Generalno, softver za analizu konačnih elemenata koristi se za izračunavanje i optimizaciju parametara motora s trajnim 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 nam olakšava, brže i preciznije izračunavanje i analizu elektromagnetnog polja motora. Ovo je numerička metoda razvijena na osnovu metode razlike i široko se koristi u nauci i inženjerstvu. Koristite matematičke metode da diskretizirate neke kontinuirane domene rješenja u grupe jedinica, a zatim interpolirajte u svakoj jedinici. Na taj način se formira linearna interpolaciona funkcija, odnosno simulira se i analizira približna funkcija pomoću konačnih elemenata, što nam omogućava da intuitivno promatramo smjer linija magnetskog polja i distribuciju gustoće magnetskog fluksa unutar motora.

c. Tehnologija upravljanja sinkronim motorom s permanentnim magnetom

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

Kao što se vidi iz tabele 1, motori sa trajnim magnetima imaju dobru pouzdanost, širok raspon brzina i visoku efikasnost. Ako se kombinuje sa odgovarajućom metodom upravljanja, ceo motorni sistem može postići najbolje performanse. Stoga je potrebno odabrati odgovarajući algoritam upravljanja za postizanje efikasne regulacije brzine, tako da motorni pogon može raditi u relativno širokom području regulacije brzine i konstantnom rasponu snage.

Metoda vektorske kontrole se široko koristi u algoritmu kontrole brzine motora s permanentnim magnetom. Ima prednosti širokog raspona regulacije brzine, visoke efikasnosti, visoke pouzdanosti, dobre stabilnosti i dobrih ekonomskih prednosti. Široko se koristi u motornom pogonu, željezničkom transportu i servo alatnim mašinama. Zbog različitih upotreba, usvojena je i trenutna strategija kontrole vektora.

4.Karakteristike sinhronog motora s permanentnim magnetom

Sinhroni motor s permanentnim magnetom ima jednostavnu strukturu, male gubitke i visok faktor snage. U poređenju sa električnim uzbudnim motorom, jer nema četkica, komutatora i drugih uređaja, nije potrebna reaktivna pobudna struja, tako da su struja statora i gubitak otpora manji, efikasnost je veća, moment pobude je veći, a performanse upravljanja je bolje. Međutim, postoje nedostaci kao što su visoka cijena i poteškoće pri pokretanju. Zbog primjene tehnologije upravljanja u motorima, posebno primjene vektorskih upravljačkih sistema, sinhroni motori s permanentnim magnetom mogu postići regulaciju brzine u širokom rasponu, brzu dinamičku reakciju i visoko preciznu kontrolu pozicioniranja, tako da će sinhroni motori s permanentnim magnetima privući više ljudi da provode opsežno istraživanje.

5. Tehničke karakteristike sinhronog motora Anhui Mingteng s permanentnim magnetom

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

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

c. Motor sa permanentnim magnetom može biti dizajniran sa visokim startnim momentom (više od 3 puta) i velikim kapacitetom preopterećenja po potrebi, čime se rešava fenomen "velikog konja koji vuče mala zaprežna kola";

d. Reaktivna struja običnog asinhronog motora je općenito oko 0,5-0,7 puta od nazivne struje. Mingteng sinhroni motor s permanentnim magnetom ne treba struju pobude. Reaktivna struja motora s permanentnim magnetom i asinhronog motora je oko 50% različita, a stvarna radna struja je oko 15% niža od one kod asinhronog motora;

e. Motor se može dizajnirati za direktno pokretanje, a vanjske ugradne dimenzije su iste kao kod trenutno široko korištenih asinhronih motora, koji mogu u potpunosti zamijeniti asinkrone motore;

f. Dodavanjem vozača može se postići meko pokretanje, meko zaustavljanje i beskonačna regulacija brzine, sa 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 uvjetima;

h. Kako bi se poboljšala efikasnost sistema, skratio lanac prijenosa i smanjili troškovi održavanja, sinhroni motori s direktnim pogonom velike i male brzine mogu se projektirati i proizvesti kako bi zadovoljili veće zahtjeve korisnika.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery&Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) osnovana je 2007. godine. To je visokotehnološko preduzeće specijalizovano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju sinhronih motora sa trajnim magnetima ultra visoke efikasnosti. Kompanija koristi modernu teoriju dizajna motora, profesionalni softver za dizajn i samorazvijeni program za dizajn motora s trajnim magnetom za simulaciju elektromagnetnog polja, polja fluida, temperaturnog polja, polja naprezanja itd. motora s permanentnim magnetom, optimizira strukturu magnetnog kola, poboljša nivo energetske efikasnosti motora, i u osnovi osiguravaju pouzdanu upotrebu motora sa trajnim magnetom.

Autorska prava: Ovaj članak je reprint WeChat javnog broja “Motor Alliance”, originalne vezehttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

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