Co desenvolvemento de materiais de imán permanente de terras raras na década de 1970, xurdiron motores de imán permanente de terras raras. Os motores de imáns permanentes usan imáns permanentes de terras raras para a excitación, e os imáns permanentes poden xerar campos magnéticos permanentes despois da magnetización. O seu rendemento de excitación é excelente, e é superior aos motores de excitación eléctrica en termos de estabilidade, calidade e redución de perdas, o que sacudiu o mercado de motores tradicional.

Nos últimos anos, co rápido desenvolvemento da ciencia e tecnoloxía modernas, o rendemento e a tecnoloxía dos materiais electromagnéticos, especialmente os materiais electromagnéticos de terras raras, foron mellorando gradualmente. Xunto co rápido desenvolvemento da electrónica de potencia, a tecnoloxía de transmisión de enerxía e a tecnoloxía de control automático, o rendemento dos motores síncronos de imáns permanentes é cada vez mellor.

Ademais, os motores síncronos de imáns permanentes teñen as vantaxes de peso lixeiro, estrutura sinxela, tamaño pequeno, boas características e alta densidade de potencia. Moitas institucións e empresas de investigación científica están a realizar activamente a investigación e o desenvolvemento de motores síncronos de imáns permanentes, e as súas áreas de aplicación ampliaranse aínda máis.

1.Base de desenvolvemento do motor síncrono de imán permanente

a.Aplicación de materiais de imán permanente de terras raras de alto rendemento

Os materiais de imán permanente de terras raras pasaron por tres etapas: SmCo5, Sm2Co17 e Nd2Fe14B. Actualmente, os materiais de imán permanente representados por NdFeB convertéronse no tipo de materiais de imán permanente de terras raras máis utilizados debido ás súas excelentes propiedades magnéticas. O desenvolvemento de materiais de imán permanente impulsou o desenvolvemento de motores de imán permanente.

En comparación co tradicional motor de indución trifásico con excitación eléctrica, o imán permanente substitúe o polo de excitación eléctrica, simplifica a estrutura, elimina o anel deslizante e o cepillo do rotor, realiza a estrutura sen escobillas e reduce o tamaño do rotor. Isto mellora a densidade de potencia, a densidade de par e a eficiencia de traballo do motor, e fai que o motor sexa máis pequeno e lixeiro, ampliando aínda máis o seu campo de aplicación e promovendo o desenvolvemento de motores eléctricos cara a unha maior potencia.

b.Aplicación da nova teoría do control

Nos últimos anos, os algoritmos de control desenvolvéronse rapidamente. Entre eles, os algoritmos de control vectorial resolveron o problema da estratexia de condución dos motores de CA en principio, facendo que os motores de CA teñan un bo rendemento de control. A aparición do control directo de par fai que a estrutura de control sexa máis sinxela e ten as características dun forte rendemento do circuíto para cambios de parámetros e unha rápida velocidade de resposta dinámica de par. A tecnoloxía de control de par indirecto resolve o problema da gran pulsación do par directo a baixa velocidade e mellora a velocidade e a precisión do control do motor.

c.Aplicación de dispositivos e procesadores electrónicos de potencia de altas prestacións

A tecnoloxía moderna de electrónica de potencia é unha interface importante entre a industria da información e as industrias tradicionais, e unha ponte entre a corrente débil e a corrente forte controlada. O desenvolvemento da tecnoloxía electrónica de potencia permite a realización de estratexias de control de condución.

Na década de 1970 apareceron unha serie de inversores de propósito xeral, que podían converter a potencia de frecuencia industrial en potencia de frecuencia variable con frecuencia axustable continuamente, creando así as condicións para a regulación da velocidade de frecuencia variable da potencia de CA. Estes inversores teñen capacidade de arranque suave despois de que se axuste a frecuencia, e a frecuencia pode subir de cero á frecuencia establecida a un ritmo determinado e a taxa de aumento pódese axustar continuamente nun amplo rango, resolvendo o problema de arranque dos motores síncronos.

2.Estado de desenvolvemento de motores síncronos de imán permanente na casa e no estranxeiro

O primeiro motor da historia foi un motor de imán permanente. Nese momento, o rendemento dos materiais de imán permanente era relativamente pobre e a forza coercitiva e a remanencia dos imáns permanentes eran demasiado baixas, polo que pronto foron substituídos por motores de excitación eléctrica.

Na década de 1970, os materiais de imáns permanentes de terras raras representados por NdFeB tiñan unha gran forza coercitiva, remanencia, forte capacidade de desmagnetización e gran produto de enerxía magnética, o que fixo que os motores síncronos de imáns permanentes de alta potencia aparecesen no escenario da historia. Agora, a investigación sobre motores síncronos de imáns permanentes está a ser cada vez máis madura e está a desenvolverse cara a alta velocidade, alto par, alta potencia e alta eficiencia.

Nos últimos anos, co forte investimento dos estudosos nacionais e do goberno, os motores síncronos de imáns permanentes desenvolvéronse rapidamente. Co desenvolvemento da tecnoloxía de microordenadores e tecnoloxía de control automático, os motores síncronos de imáns permanentes foron amplamente utilizados en varios campos. Debido ao progreso da sociedade, os requisitos da xente para os motores síncronos de imáns permanentes fixéronse máis estritos, o que provocou que os motores de imáns permanentes se desenvolvan cara a un rango de regulación de velocidade maior e un control de maior precisión. Debido á mellora dos actuais procesos de produción, desenvolveuse aínda máis materiais de imán permanente de alto rendemento. Isto reduce moito o seu custo e aplícao gradualmente a varios campos da vida.

3. Tecnoloxía actual

a. Tecnoloxía de deseño de motor síncrono de imán permanente

En comparación cos motores de excitación eléctrica comúns, os motores síncronos de imán permanente non teñen enrolamentos de excitación eléctrica, aneis colectores e armarios de excitación, o que mellora moito non só a estabilidade e fiabilidade, senón tamén a eficiencia.

Entre eles, os motores de imáns permanentes incorporados teñen as vantaxes de alta eficiencia, alto factor de potencia, alta densidade de potencia unitaria, forte capacidade de expansión de velocidade magnética débil e rápida velocidade de resposta dinámica, o que os converte nunha opción ideal para conducir motores.

Os imáns permanentes proporcionan todo o campo magnético de excitación dos motores de imáns permanentes e o par de engranaxe aumentará a vibración e o ruído do motor durante o funcionamento. Un par de engranaxe excesivo afectará o rendemento a baixa velocidade do sistema de control de velocidade do motor e o posicionamento de alta precisión do sistema de control de posición. Polo tanto, ao deseñar o motor, o par de engranaxe debe reducirse o máximo posible mediante a optimización do motor.

Segundo a investigación, os métodos xerais para reducir o par de engranaxe inclúen cambiar o coeficiente do arco polar, reducir o ancho da ranura do estator, facer coincidir a ranura de inclinación e a ranura do polo, cambiar a posición, tamaño e forma do polo magnético, etc. , débese ter en conta que ao reducir o par de engranaxe, pode afectar a outro rendemento do motor, como o par electromagnético pode diminuír en consecuencia. Polo tanto, ao deseñar, débense equilibrar o máximo posible varios factores para conseguir o mellor rendemento motor.

b.Tecnoloxía de simulación do motor síncrono de imán permanente

A presenza de imáns permanentes nos motores de imáns permanentes dificulta aos deseñadores o cálculo de parámetros, como o deseño do coeficiente de fluxo de fuga sen carga e o coeficiente de arco polar. Xeralmente, o software de análise de elementos finitos úsase para calcular e optimizar os parámetros dos motores de imáns permanentes. O software de análise de elementos finitos pode calcular os parámetros do motor con moita precisión e é moi fiable usalo para analizar o impacto dos parámetros do motor no rendemento.

O método de cálculo de elementos finitos fai que sexa máis fácil, rápido e preciso calcular e analizar o campo electromagnético dos motores. Este é un método numérico desenvolvido sobre a base do método da diferenza e foi amplamente utilizado en ciencia e enxeñería. Utilizar métodos matemáticos para discretizar algúns dominios de solución continua en grupos de unidades, e despois interpolar en cada unidade. Deste xeito, fórmase unha función de interpolación lineal, é dicir, simuláse e analízase unha función aproximada mediante elementos finitos, que permite observar intuitivamente a dirección das liñas de campo magnético e a distribución da densidade de fluxo magnético no interior do motor.

c.Tecnoloxía de control de motor síncrono de imán permanente

A mellora do rendemento dos sistemas de accionamento do motor tamén é de gran importancia para o desenvolvemento do campo do control industrial. Permite que o sistema se conduza co mellor rendemento. As súas características básicas reflíctese na baixa velocidade, especialmente no caso de arranque rápido, aceleración estática, etc., pode producir un gran par; e cando se conduce a alta velocidade, pode lograr un control de velocidade de potencia constante nunha ampla gama. A táboa 1 compara o rendemento de varios motores principais.

Como se pode ver na Táboa 1, os motores de imáns permanentes teñen unha boa fiabilidade, unha ampla gama de velocidades e unha alta eficiencia. Se se combina co método de control correspondente, todo o sistema motor pode acadar o mellor rendemento. Polo tanto, é necesario seleccionar un algoritmo de control axeitado para lograr unha regulación de velocidade eficiente, de xeito que o sistema de accionamento do motor poida funcionar nunha área de regulación de velocidade relativamente ampla e un rango de potencia constante.

O método de control vectorial é amplamente utilizado no algoritmo de control de velocidade do motor de imán permanente. Ten as vantaxes dunha ampla gama de regulación de velocidade, alta eficiencia, alta fiabilidade, boa estabilidade e bos beneficios económicos. É amplamente utilizado en motores, transporte ferroviario e servo de máquinas ferramenta. Debido aos diferentes usos, a estratexia actual de control vectorial adoptada tamén é diferente.

4.Características do motor síncrono de imán permanente

O motor síncrono de imán permanente ten unha estrutura sinxela, baixas perdas e alto factor de potencia. En comparación co motor de excitación eléctrica, porque non hai escobillas, conmutadores e outros dispositivos, non se precisa corrente de excitación reactiva, polo que a corrente do estator e a perda de resistencia son menores, a eficiencia é maior, o par de excitación é maior e o rendemento do control. é mellor. Non obstante, hai desvantaxes como o alto custo e a dificultade para comezar. Debido á aplicación da tecnoloxía de control en motores, especialmente a aplicación de sistemas de control vectorial, os motores síncronos de imáns permanentes poden lograr unha ampla regulación de velocidade, unha resposta dinámica rápida e un control de posicionamento de alta precisión, polo que os motores síncronos de imáns permanentes atraerán a máis persoas para conducir. extensa investigación.

5.Características técnicas do motor síncrono de imán permanente Anhui Mingteng

a. O motor ten un alto factor de potencia e un alto factor de calidade da rede eléctrica. Non se require ningún compensador de factor de potencia e pódese aproveitar plenamente a capacidade do equipo da subestación;

b. O motor de imán permanente é excitado por imáns permanentes e funciona de forma sincronizada. Non hai pulsación de velocidade e a resistencia da canalización non se incrementa ao manexar ventiladores e bombas;

c. O motor de imán permanente pódese deseñar cun alto par de arranque (máis de 3 veces) e alta capacidade de sobrecarga segundo sexa necesario, resolvendo así o fenómeno do "cabalo grande que tira un carro pequeno";

d. A corrente reactiva do motor asíncrono común é xeralmente unhas 0,5-0,7 veces a corrente nominal. O motor síncrono de imán permanente Mingteng non necesita corrente de excitación. A corrente reactiva do motor de imán permanente e do motor asíncrono é un 50% diferente, e a corrente de funcionamento real é aproximadamente un 15% inferior á do motor asíncrono;

e. O motor pódese deseñar para arrancar directamente e as dimensións da instalación externa son as mesmas que as dos motores asíncronos actualmente moi utilizados, que poden substituír totalmente aos motores asíncronos;

f. Engadir un condutor pode conseguir un arranque suave, unha parada suave e unha regulación de velocidade continua, cunha boa resposta dinámica e un efecto de aforro de enerxía aínda mellorado;

g. O motor ten moitas estruturas topolóxicas, que cumpren directamente os requisitos fundamentais dos equipos mecánicos nunha ampla gama e en condicións extremas;

h. Co fin de mellorar a eficiencia do sistema, acurtar a cadea de transmisión e reducir os custos de mantemento, pódense deseñar e fabricar motores síncronos de imáns permanentes de alta e baixa velocidade para satisfacer os requisitos máis altos dos usuarios.

Anhui Mingteng Máquinas magnéticas permanentes e equipos eléctricos Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) foi creada en 2007. É unha empresa de alta tecnoloxía especializada na investigación e desenvolvemento, produción e vendas de motores síncronos de imáns permanentes de ultra-alta eficiencia. A empresa utiliza a teoría de deseño de motores modernos, un software de deseño profesional e un programa de deseño de motores de imán permanente desenvolvido por si mesmo para simular o campo electromagnético, o campo de fluído, o campo de temperatura, o campo de tensión, etc. do motor de imán permanente, optimizar a estrutura do circuíto magnético e mellorar. o nivel de eficiencia enerxética do motor, e fundamentalmente garantir o uso fiable do motor de imán permanente.

Copyright: este artigo é unha reimpresión do número público de WeChat "Motor Alliance", a ligazón orixinalhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Este artigo non representa as opinións da nosa empresa. Se tes opinións ou puntos de vista diferentes, corríxenos!