A ritkaföldfém állandó mágneses anyagok kifejlesztésével az 1970-es években megjelentek a ritkaföldfém állandó mágneses motorok. Az állandó mágneses motorok ritkaföldfém állandó mágneseket használnak a gerjesztéshez, az állandó mágnesek pedig állandó mágneses teret generálhatnak a mágnesezés után. Gerjesztési teljesítménye kiváló, stabilitása, minősége és veszteségcsökkentése pedig felülmúlja az elektromos gerjesztőmotorokat, ami megrengette a hagyományos motorpiacot.

Az elmúlt években a modern tudomány és technológia gyors fejlődésével az elektromágneses anyagok, különösen a ritkaföldfém elektromágneses anyagok teljesítménye és technológiája fokozatosan javult. A teljesítményelektronika, az erőátviteli technológia és az automatikus vezérlési technológia gyors fejlődésével együtt az állandó mágneses szinkronmotorok teljesítménye egyre jobb és jobb.

Ezenkívül az állandó mágneses szinkronmotorok előnye a könnyű súly, az egyszerű szerkezet, a kis méret, a jó tulajdonságok és a nagy teljesítménysűrűség. Számos tudományos kutatóintézet és vállalkozás folytat aktívan az állandó mágneses szinkronmotorok kutatását és fejlesztését, ezek alkalmazási területei tovább bővülnek.

1. Állandó mágneses szinkronmotor fejlesztési alapja

a. Nagy teljesítményű ritkaföldfém állandó mágnesek alkalmazása

A ritkaföldfém állandó mágnesek három szakaszon mentek keresztül: SmCo5, Sm2Co17 és Nd2Fe14B. Jelenleg az NdFeB által képviselt állandó mágneses anyagok a ritkaföldfém állandó mágneses anyagok legszélesebb körben használt típusaivá váltak kiváló mágneses tulajdonságaik miatt. Az állandó mágneses anyagok fejlődése ösztönözte az állandó mágneses motorok fejlesztését.

A hagyományos háromfázisú, elektromos gerjesztésű indukciós motorhoz képest az állandó mágnes helyettesíti az elektromos gerjesztő pólust, leegyszerűsíti a szerkezetet, megszünteti a forgórész csúszógyűrűjét és keféjét, megvalósítja a kefe nélküli szerkezetet, és csökkenti a forgórész méretét. Ez javítja a motor teljesítménysűrűségét, nyomatéksűrűségét és működési hatékonyságát, valamint kisebbé és könnyebbé teszi a motort, tovább bővítve alkalmazási területét és elősegítve az elektromos motorok nagyobb teljesítményű fejlesztését.

b.Új szabályozáselmélet alkalmazása

Az elmúlt években a vezérlési algoritmusok gyorsan fejlődtek. Közülük a vektorvezérlő algoritmusok elvileg megoldották a váltakozó áramú motorok vezetési stratégiai problémáját, így a váltakozóáramú motorok jó vezérlési teljesítményt nyújtanak. A közvetlen nyomatékszabályozás megjelenése egyszerűbbé teszi a vezérlési struktúrát, és az erős áramköri teljesítmény jellemzői a paraméterváltoztatáshoz és a gyors nyomaték dinamikus válaszsebessége. A közvetett nyomatékszabályozási technológia megoldja a közvetlen nyomaték nagy nyomaték-pulzálásának problémáját alacsony fordulatszámon, és javítja a motor fordulatszámát és szabályozási pontosságát.

c.Nagy teljesítményű teljesítményelektronikai eszközök és processzorok alkalmazása

A modern teljesítményelektronikai technológia fontos interfész az információs ipar és a hagyományos iparágak között, valamint hidat képez a gyengeáram és a szabályozott erősáram között. A teljesítményelektronikai technológia fejlődése lehetővé teszi a hajtásvezérlési stratégiák megvalósítását.

Az 1970-es években olyan általános célú inverterek sorozata jelent meg, amelyek az ipari frekvenciájú teljesítményt folyamatosan állítható frekvenciájú váltakozó frekvenciájú teljesítményekké alakították át, így megteremtették a feltételeket a váltakozó áramú teljesítmény változtatható frekvenciájú sebességszabályozására. Ezek az inverterek a frekvencia beállítása után lágyindítási képességgel rendelkeznek, és a frekvencia nulláról a beállított frekvenciára emelkedhet egy bizonyos ütemben, és az emelkedési sebesség széles tartományon belül folyamatosan állítható, megoldva a szinkronmotorok indítási problémáját.

2. Állandó mágneses szinkronmotorok fejlesztési állapota itthon és külföldön

A történelem első motorja állandó mágneses motor volt. Abban az időben az állandó mágneses anyagok teljesítménye viszonylag gyenge volt, az állandó mágnesek koercitív ereje és remanenciája túl alacsony volt, ezért hamarosan elektromos gerjesztőmotorokra cserélték őket.

Az 1970-es években az NdFeB által képviselt ritkaföldfém állandó mágneses anyagok nagy koercitív erővel, remanenciával, erős lemágnesezési képességgel és nagy mágneses energiatermékkel rendelkeztek, ami miatt a nagy teljesítményű állandó mágneses szinkronmotorok megjelentek a történelem színpadán. Manapság az állandó mágneses szinkronmotorokkal kapcsolatos kutatás egyre érettebbé válik, és a nagy sebesség, nagy nyomaték, nagy teljesítmény és hatásfok irányába fejlődik.

Az elmúlt években a hazai tudósok és a kormány erőteljes befektetésével az állandó mágneses szinkronmotorok gyorsan fejlődtek. A mikroszámítógépes technológia és az automatikus vezérlési technológia fejlődésével az állandó mágneses szinkronmotorokat széles körben alkalmazzák különböző területeken. A társadalom fejlődésének köszönhetően az emberek állandó mágneses szinkronmotorokkal szembeni követelményei szigorúbbá váltak, ami arra készteti az állandó mágneses motorokat, hogy nagyobb fordulatszám-szabályozási tartomány és nagyobb pontosságú szabályozás felé fejlődjenek. A jelenlegi gyártási folyamatok fejlesztésének köszönhetően a nagy teljesítményű állandó mágneses anyagokat továbbfejlesztették. Ez nagymértékben csökkenti annak költségeit, és fokozatosan alkalmazza az élet különböző területein.

3. Jelenlegi technológia

a. Állandó mágneses szinkronmotor tervezési technológia

A hagyományos elektromos gerjesztőmotorokhoz képest az állandó mágneses szinkronmotorok nem rendelkeznek elektromos gerjesztő tekercsekkel, kollektorgyűrűkkel és gerjesztőszekrényekkel, ami nemcsak a stabilitást és a megbízhatóságot, hanem a hatékonyságot is jelentősen javítja.

Közülük a beépített állandó mágneses motorok előnyei a nagy hatásfok, a nagy teljesítménytényező, a nagy egységteljesítménysűrűség, az erős gyenge mágneses fordulatszám-tágulási képesség és a gyors dinamikus válaszsebesség, így ideális választás a motorok meghajtásához.

Az állandó mágnesek biztosítják az állandó mágneses motorok teljes gerjesztési mágneses terét, és a fogaskeréknyomaték növeli a motor rezgését és zaját működés közben. A túlzott fogathajtó nyomaték befolyásolja a motor fordulatszám-szabályozó rendszerének alacsony fordulatszámú teljesítményét és a helyzetszabályozó rendszer nagy pontosságú pozicionálását. Ezért a motor tervezése során a fogaskeréknyomatékot a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni kell a motor optimalizálásával.

A kutatások szerint a fogaskeréknyomaték csökkentésének általános módszerei közé tartozik a pólusív együttható megváltoztatása, az állórész résszélességének csökkentése, a ferde rés és a pólusrés összehangolása, a mágneses pólus helyzetének, méretének és alakjának megváltoztatása stb. , meg kell jegyezni, hogy a fogaskeréknyomaték csökkentése hatással lehet a motor egyéb teljesítményére, például az elektromágneses nyomaték ennek megfelelően csökkenhet. Ezért a tervezés során a különböző tényezőket a lehető legjobban ki kell egyensúlyozni a legjobb motorteljesítmény elérése érdekében.

b. Állandó mágneses szinkronmotor szimulációs technológia

Az állandó mágnesek jelenléte az állandó mágneses motorokban megnehezíti a tervezők számára a paraméterek kiszámítását, például az üresjárati szivárgási fluxus együttható és a pólusív együttható tervezését. Általában végeselemes elemző szoftvert használnak az állandó mágneses motorok paramétereinek kiszámítására és optimalizálására. A végeselemes elemző szoftver nagyon pontosan tudja kiszámítani a motorparamétereket, és nagyon megbízható a motorparaméterek teljesítményre gyakorolt ​​hatásának elemzésére.

A végeselemes számítási módszerrel könnyebben, gyorsabban és pontosabban tudjuk kiszámítani és elemezni a motorok elektromágneses terét. Ez egy numerikus módszer, amelyet a differencia módszer alapján fejlesztettek ki, és széles körben alkalmazták a tudományban és a mérnöki munkákban. Matematikai módszerekkel diszkretizáljon néhány folytonos megoldási tartományt egységcsoportokba, majd interpoláljon minden egységben. Ily módon lineáris interpolációs függvény jön létre, vagyis véges elemek segítségével közelítő függvényt szimulálunk és elemezünk, ami lehetővé teszi a mágneses erővonalak irányának intuitív megfigyelését és a mágneses fluxussűrűség eloszlását a motoron belül.

c. Állandó mágneses szinkronmotor-vezérlési technológia

A motoros hajtásrendszerek teljesítményének javítása szintén nagy jelentőséggel bír az ipari szabályozási terület fejlődése szempontjából. Lehetővé teszi, hogy a rendszer a legjobb teljesítményt nyújtsa. Alapvető jellemzői az alacsony fordulatszámban tükröződnek, különösen gyors indítás, statikus gyorsulás stb. esetén, nagy nyomatékot tud kiadni; nagy sebességgel haladva pedig széles tartományban képes állandó teljesítmény-sebességszabályozást elérni. Az 1. táblázat több fő motor teljesítményét hasonlítja össze.

Amint az 1. táblázatból látható, az állandó mágneses motorok jó megbízhatósággal, széles fordulatszám-tartománnyal és nagy hatásfokkal rendelkeznek. A megfelelő szabályozási módszerrel kombinálva a teljes motorrendszer a legjobb teljesítményt érheti el. Ezért a hatékony fordulatszám-szabályozás eléréséhez megfelelő vezérlési algoritmust kell kiválasztani, hogy a motoros hajtásrendszer viszonylag széles fordulatszám-szabályozási területen és állandó teljesítménytartományban működhessen.

A vektorvezérlési módszert széles körben használják az állandó mágneses motor fordulatszám-szabályozási algoritmusában. Előnyei: széles fordulatszám-szabályozási tartomány, nagy hatékonyság, nagy megbízhatóság, jó stabilitás és jó gazdasági előnyök. Széles körben használják motorhajtásban, vasúti szállításban és szerszámgép-szervóban. A különböző felhasználások miatt a jelenlegi vektorvezérlési stratégia is eltérő.

4. Állandó mágneses szinkronmotor jellemzői

Az állandó mágneses szinkronmotor egyszerű felépítésű, alacsony veszteséggel és nagy teljesítménytényezővel rendelkezik. Az elektromos gerjesztőmotorhoz képest, mivel nincsenek kefék, kommutátorok és egyéb eszközök, nincs szükség reaktív gerjesztőáramra, így az állórész áram- és ellenállásvesztesége kisebb, a hatásfok nagyobb, a gerjesztési nyomaték nagyobb és a vezérlési teljesítmény jobb. Vannak azonban olyan hátrányok, mint a magas költségek és az indítási nehézségek. A vezérlési technológia motorokban történő alkalmazása, különösen a vektorvezérlő rendszerek alkalmazása miatt az állandó mágneses szinkronmotorok széles tartományú fordulatszám-szabályozást, gyors dinamikus választ és nagy pontosságú pozicionálási vezérlést érhetnek el, így az állandó mágneses szinkronmotorok több embert vonzanak a vezetésre. kiterjedt kutatás.

5. Az Anhui Mingteng állandó mágneses szinkronmotor műszaki jellemzői

a. A motor nagy teljesítménytényezővel és magas hálózati minőségi tényezővel rendelkezik. Nincs szükség teljesítménytényező-kompenzátorra, és az alállomás berendezéseinek kapacitása teljes mértékben kihasználható;

b. Az állandó mágneses motort állandó mágnesek gerjesztik, és szinkronban működik. Nincs sebesség lüktetés, és a csővezeték ellenállása nem növekszik ventilátorok és szivattyúk hajtásakor;

c. Az állandó mágneses motor igény szerint nagy indítónyomatékkal (több mint 3-szoros) és nagy túlterhelési kapacitással tervezhető, így megoldható a "nagy ló húzza a kis szekeret" jelenség;

d. A közönséges aszinkron motor meddőárama általában a névleges áram 0,5-0,7-szerese. A Mingteng állandó mágneses szinkronmotornak nincs szüksége gerjesztőáramra. Az állandó mágneses motor és az aszinkron motor reaktív árama körülbelül 50% -kal különbözik, és a tényleges üzemi áram körülbelül 15% -kal alacsonyabb, mint az aszinkron motoré;

e. A motor közvetlen indításra tervezhető, külső beépítési méretei megegyeznek a jelenleg elterjedt aszinkron motorokéval, amelyek teljes mértékben helyettesíthetik az aszinkron motorokat;

f. Meghajtó hozzáadásával lágy indítást, lágy leállítást és fokozatmentes sebességszabályozást érhet el, jó dinamikus reakcióval és tovább javított energiatakarékos hatással;

g. A motor számos topológiai szerkezettel rendelkezik, amelyek széles körben és extrém körülmények között közvetlenül megfelelnek a mechanikus berendezések alapvető követelményeinek;

h. A rendszer hatékonyságának javítása, az átviteli lánc lerövidítése és a karbantartási költségek csökkentése érdekében nagy és alacsony fordulatszámú, közvetlen meghajtású állandó mágneses szinkronmotorok tervezhetők és gyárthatók úgy, hogy megfeleljenek a felhasználók magasabb követelményeinek.

Anhui Mingteng Állandó Mágneses Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) 2007-ben alakult. Csúcstechnológiás vállalkozás, amely ultra-nagy hatásfokú állandó mágneses szinkronmotorok kutatására és fejlesztésére, gyártására és értékesítésére szakosodott. A vállalat modern motortervezési elméletet, professzionális tervezőszoftvert és saját fejlesztésű állandó mágneses motortervező programot használ az állandó mágneses motor elektromágneses mezőjének, folyadékterének, hőmérsékleti mezőjének, feszültségterének stb. szimulálására, a mágneses áramkör szerkezetének optimalizálására, javítására. a motor energiahatékonysági szintjét, és alapvetően biztosítják az állandó mágneses motor megbízható használatát.

Szerzői jog: Ez a cikk a WeChat nyilvános számának, a „Motor Alliance” eredeti hivatkozásának a reprintjehttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOKT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Ez a cikk nem képviseli cégünk nézeteit. Ha eltérő véleményed vagy nézeteid vannak, javíts ki!