Amb el desenvolupament dels materials d'imants permanents de terres rares a la dècada de 1970, van néixer els motors d'imants permanents de terres rares. Els motors d'imants permanents utilitzen imants permanents de terres rares per a l'excitació, i els imants permanents poden generar camps magnètics permanents després de la magnetització. El seu rendiment d'excitació és excel·lent i és superior als motors d'excitació elèctrica en termes d'estabilitat, qualitat i reducció de pèrdues, cosa que ha sacsejat el mercat de motors tradicionals.

En els darrers anys, amb el ràpid desenvolupament de la ciència i la tecnologia modernes, el rendiment i la tecnologia dels materials electromagnètics, especialment els materials electromagnètics de terres rares, s'han millorat gradualment. Juntament amb el ràpid desenvolupament de l'electrònica de potència, la tecnologia de transmissió de potència i la tecnologia de control automàtic, el rendiment dels motors síncrons d'imants permanents és cada cop millor.

A més, els motors síncrons d'imants permanents tenen els avantatges de pes lleuger, estructura senzilla, mida petita, bones característiques i alta densitat de potència. Moltes institucions i empreses de recerca científica estan duent a terme activament la recerca i el desenvolupament de motors síncrons d'imants permanents, i les seves àrees d'aplicació s'ampliaran encara més.

1.Base de desenvolupament del motor síncron d'imant permanent

a.Aplicació de materials d'imants permanents de terres rares d'alt rendiment

Els materials d'imants permanents de terres rares han passat per tres etapes: SmCo5, Sm2Co17 i Nd2Fe14B. Actualment, els materials d'imants permanents representats per NdFeB s'han convertit en el tipus de materials d'imants permanents de terres rares més utilitzat a causa de les seves excel·lents propietats magnètiques. El desenvolupament de materials d'imants permanents ha impulsat el desenvolupament de motors d'imants permanents.

En comparació amb el tradicional motor d'inducció trifàsic amb excitació elèctrica, l'imant permanent substitueix el pol d'excitació elèctrica, simplifica l'estructura, elimina l'anell lliscant i el raspall del rotor, realitza l'estructura sense escombretes i redueix la mida del rotor. Això millora la densitat de potència, la densitat de parell i l'eficiència de treball del motor, i fa que el motor sigui més petit i lleuger, ampliant encara més el seu camp d'aplicació i promovent el desenvolupament de motors elèctrics cap a una potència més alta.

b.Aplicació de la nova teoria del control

En els últims anys, els algorismes de control s'han desenvolupat ràpidament. Entre ells, els algorismes de control vectorial han resolt el problema de l'estratègia de conducció dels motors de CA en principi, fent que els motors de CA tinguin un bon rendiment de control. L'aparició del control directe del parell fa que l'estructura de control sigui més senzilla i té les característiques d'un fort rendiment del circuit per a canvis de paràmetres i una ràpida velocitat de resposta dinàmica del parell. La tecnologia de control de parell indirecte resol el problema de la gran pulsació del parell directe a baixa velocitat i millora la velocitat i la precisió del control del motor.

c.Aplicació de dispositius i processadors electrònics de potència d'alt rendiment

La tecnologia moderna d'electrònica de potència és una interfície important entre la indústria de la informació i les indústries tradicionals, i un pont entre el corrent feble i el corrent fort controlat. El desenvolupament de la tecnologia electrònica de potència permet la realització d'estratègies de control d'accionament.

A la dècada de 1970, van aparèixer una sèrie d'inversors d'ús general, que podien convertir la potència de freqüència industrial en potència de freqüència variable amb freqüència ajustable contínuament, creant així les condicions per a la regulació de la velocitat de freqüència variable de la potència CA. Aquests inversors tenen una capacitat d'arrencada suau després d'establir la freqüència, i la freqüència pot augmentar de zero a la freqüència establerta a un ritme determinat, i la velocitat ascendent es pot ajustar contínuament dins d'un ampli rang, solucionant el problema d'arrencada dels motors síncrons.

2. Estat de desenvolupament dels motors síncrons d'imants permanents a casa i a l'estranger

El primer motor de la història va ser un motor d'imants permanents. En aquell moment, el rendiment dels materials d'imants permanents era relativament baix, i la força coercitiva i la remanència dels imants permanents eren massa baixes, de manera que aviat van ser substituïts per motors d'excitació elèctrica.

A la dècada de 1970, els materials d'imants permanents de terres rares representats per NdFeB tenien una gran força coercitiva, remanència, una forta capacitat de desmagnetització i un gran producte d'energia magnètica, que va fer que els motors síncrons d'imants permanents d'alta potència apareguessin a l'escenari de la història. Ara, la investigació sobre motors síncrons d'imants permanents és cada cop més madura i s'està desenvolupant cap a alta velocitat, parell elevat, alta potència i alta eficiència.

En els darrers anys, amb la forta inversió d'estudiosos nacionals i del govern, els motors síncrons d'imants permanents s'han desenvolupat ràpidament. Amb el desenvolupament de la tecnologia de microordinadors i la tecnologia de control automàtic, els motors síncrons d'imants permanents s'han utilitzat àmpliament en diversos camps. A causa del progrés de la societat, els requisits de la gent per als motors síncrons d'imants permanents s'han tornat més estrictes, fet que va provocar que els motors d'imants permanents es desenvolupin cap a un rang de regulació de velocitat més gran i un control de precisió més elevat. A causa de la millora dels processos de producció actuals, s'han desenvolupat més materials d'imants permanents d'alt rendiment. Això redueix molt el seu cost i l'aplica gradualment a diversos àmbits de la vida.

3. Tecnologia actual

a. Tecnologia de disseny de motor síncron d'imant permanent

En comparació amb els motors d'excitació elèctrica normals, els motors síncrons d'imants permanents no tenen bobinatges d'excitació elèctrica, anells col·lectors i armaris d'excitació, cosa que millora molt no només l'estabilitat i la fiabilitat, sinó també l'eficiència.

Entre ells, els motors d'imants permanents integrats tenen els avantatges d'una alta eficiència, un alt factor de potència, una gran densitat de potència de la unitat, una forta capacitat d'expansió de velocitat magnètica feble i una ràpida velocitat de resposta dinàmica, cosa que els converteix en una opció ideal per conduir motors.

Els imants permanents proporcionen tot el camp magnètic d'excitació dels motors d'imants permanents, i el parell de cogging augmentarà la vibració i el soroll del motor durant el funcionament. Un parell de cogging excessiu afectarà el rendiment a baixa velocitat del sistema de control de velocitat del motor i el posicionament d'alta precisió del sistema de control de posició. Per tant, quan es dissenya el motor, el parell de cogging s'ha de reduir tant com sigui possible mitjançant l'optimització del motor.

Segons la investigació, els mètodes generals per reduir el parell de cogging inclouen canviar el coeficient d'arc del pol, reduir l'amplada de la ranura de l'estator, fer coincidir la ranura inclinada i la ranura del pol, canviar la posició, la mida i la forma del pol magnètic, etc. , cal tenir en compte que quan es redueix el parell de cogging, pot afectar altres rendiments del motor, com ara el parell electromagnètic pot disminuir en conseqüència. Per tant, a l'hora de dissenyar, s'han d'equilibrar al màxim diversos factors per aconseguir el millor rendiment motor.

b.Tecnologia de simulació de motor síncron d'imant permanent

La presència d'imants permanents en motors d'imants permanents fa que sigui difícil per als dissenyadors calcular paràmetres, com ara el disseny del coeficient de flux de fuites sense càrrega i el coeficient d'arc de pols. En general, s'utilitza programari d'anàlisi d'elements finits per calcular i optimitzar els paràmetres dels motors d'imants permanents. El programari d'anàlisi d'elements finits pot calcular els paràmetres del motor amb molta precisió, i és molt fiable utilitzar-lo per analitzar l'impacte dels paràmetres del motor en el rendiment.

El mètode de càlcul d'elements finits ens fa més fàcil, ràpid i precís calcular i analitzar el camp electromagnètic dels motors. Aquest és un mètode numèric desenvolupat sobre la base del mètode de la diferència i s'ha utilitzat àmpliament en ciència i enginyeria. Utilitzeu mètodes matemàtics per discretitzar alguns dominis de solució contínua en grups d'unitats, i després interpolar en cada unitat. D'aquesta manera, es forma una funció d'interpolació lineal, és a dir, es simula i s'analitza una funció aproximada mitjançant elements finits, que ens permet observar de manera intuïtiva la direcció de les línies de camp magnètic i la distribució de la densitat de flux magnètic a l'interior del motor.

c.Tecnologia de control de motor síncron d'imant permanent

La millora del rendiment dels sistemes d'accionament del motor també és de gran importància per al desenvolupament del camp del control industrial. Permet que el sistema es condueixi amb el millor rendiment. Les seves característiques bàsiques es reflecteixen en la baixa velocitat, especialment en el cas d'arrencada ràpida, acceleració estàtica, etc., pot produir un gran parell; i quan es condueix a gran velocitat, pot aconseguir un control de velocitat de potència constant en un ampli rang. La taula 1 compara el rendiment de diversos motors principals.

Com es pot veure a la taula 1, els motors d'imants permanents tenen una bona fiabilitat, un ampli rang de velocitats i una alta eficiència. Si es combina amb el mètode de control corresponent, tot el sistema de motor pot aconseguir el millor rendiment. Per tant, cal seleccionar un algorisme de control adequat per aconseguir una regulació de velocitat eficient, de manera que el sistema d'accionament del motor pugui funcionar en una àrea de regulació de velocitat relativament àmplia i un rang de potència constant.

El mètode de control vectorial s'utilitza àmpliament en l'algoritme de control de velocitat del motor d'imants permanents. Té els avantatges d'un ampli rang de regulació de velocitat, alta eficiència, alta fiabilitat, bona estabilitat i bons beneficis econòmics. S'utilitza àmpliament en accionament de motor, transport ferroviari i servo de màquines eina. A causa dels diferents usos, l'estratègia actual de control vectorial adoptada també és diferent.

4.Característiques del motor síncron d'imant permanent

El motor síncron d'imant permanent té una estructura senzilla, baixes pèrdues i factor de potència elevat. En comparació amb el motor d'excitació elèctrica, com que no hi ha raspalls, commutadors i altres dispositius, no es requereix cap corrent d'excitació reactiva, de manera que el corrent de l'estator i la pèrdua de resistència són menors, l'eficiència és més alta, el parell d'excitació és més gran i el rendiment del control és millor. No obstant això, hi ha desavantatges com el cost elevat i la dificultat per començar. A causa de l'aplicació de la tecnologia de control als motors, especialment l'aplicació de sistemes de control vectorial, els motors síncrons d'imants permanents poden aconseguir una regulació de velocitat ampli, una resposta dinàmica ràpida i un control de posicionament d'alta precisió, de manera que els motors síncrons d'imants permanents atrauran més gent per conduir. investigació extensa.

5.Característiques tècniques del motor síncron d'imant permanent Anhui Mingteng

a. El motor té un factor de potència elevat i un factor de gran qualitat de la xarxa elèctrica. No es requereix cap compensador de factor de potència i la capacitat de l'equip de la subestació es pot utilitzar completament;

b. El motor d'imants permanents és excitat per imants permanents i funciona de manera sincrònica. No hi ha pulsació de velocitat i la resistència de la canonada no augmenta quan es condueixen ventiladors i bombes;

c. El motor d'imant permanent es pot dissenyar amb un parell d'arrencada elevat (més de 3 vegades) i una gran capacitat de sobrecàrrega segons sigui necessari, resolent així el fenomen del "cavall gran que tira de carro petit";

d. El corrent reactiu del motor asíncron ordinari és generalment aproximadament 0,5-0,7 vegades el corrent nominal. El motor síncron d'imant permanent Mingteng no necessita corrent d'excitació. El corrent reactiu del motor d'imant permanent i del motor asíncron és aproximadament un 50% diferent, i el corrent de funcionament real és aproximadament un 15% inferior al del motor asíncron;

e. El motor es pot dissenyar per arrencar directament, i les dimensions de la instal·lació externa són les mateixes que les dels motors asíncrons àmpliament utilitzats actualment, que poden substituir completament els motors asíncrons;

f. L'addició d'un controlador pot aconseguir un arrencada suau, una parada suau i una regulació de velocitat continua, amb una bona resposta dinàmica i un efecte d'estalvi d'energia encara millorat;

g. El motor té moltes estructures topològiques, que compleixen directament els requisits fonamentals dels equips mecànics en una àmplia gamma i en condicions extremes;

h. Per tal de millorar l'eficiència del sistema, escurçar la cadena de transmissió i reduir els costos de manteniment, es poden dissenyar i fabricar motors síncrons d'imants permanents d'alta i baixa velocitat per satisfer els requisits més alts dels usuaris.

Anhui Mingteng Maquinària magnètica permanent i equip elèctric Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) es va establir l'any 2007. És una empresa d'alta tecnologia especialitzada en la investigació i desenvolupament, producció i venda de motors síncrons d'imants permanents d'alta eficiència. L'empresa utilitza la teoria del disseny del motor modern, el programari de disseny professional i el programa de disseny de motor d'imants permanents desenvolupat per si mateix per simular el camp electromagnètic, el camp de fluids, el camp de temperatura, el camp d'estrès, etc. del motor d'imants permanents, optimitzar l'estructura del circuit magnètic, millorar el nivell d'eficiència energètica del motor i, fonamentalment, garanteix l'ús fiable del motor d'imant permanent.

Copyright: aquest article és una reimpressió del número públic de WeChat "Motor Alliance", l'enllaç originalhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Aquest article no representa les opinions de la nostra empresa. Si tens opinions o opinions diferents, corregeix-nos!