Med udviklingen af ​​permanentmagnetmaterialer af sjældne jordarter i 1970'erne opstod permanentmagnetmotorer af sjældne jordarter. Permanente magnetmotorer bruger permanentmagneter af sjældne jordarter til excitation, og permanentmagneter kan generere permanente magnetfelter efter magnetisering. Dens excitationsydelse er fremragende, og den er bedre end elektriske excitationsmotorer med hensyn til stabilitet, kvalitet og tabsreduktion, hvilket har rystet det traditionelle motormarked.

I de senere år, med den hurtige udvikling af moderne videnskab og teknologi, er ydeevnen og teknologien af ​​elektromagnetiske materialer, især elektromagnetiske materialer af sjældne jordarter, gradvist blevet forbedret. Kombineret med den hurtige udvikling af effektelektronik, kraftoverføringsteknologi og automatisk styringsteknologi bliver ydeevnen af ​​permanentmagnetsynkronmotorer bedre og bedre.

Derudover har permanentmagnetsynkronmotorer fordelene ved let vægt, enkel struktur, lille størrelse, gode egenskaber og høj effekttæthed. Mange videnskabelige forskningsinstitutioner og virksomheder udfører aktivt forskning og udvikling af permanentmagnetsynkronmotorer, og deres anvendelsesområder vil blive yderligere udvidet.

1. Udviklingsgrundlag for permanentmagnetsynkronmotor

a. Anvendelse af højtydende permanente magnetmaterialer til sjældne jordarter

Permanente magnetmaterialer af sjældne jordarter har gennemgået tre stadier: SmCo5, Sm2Co17 og Nd2Fe14B. I øjeblikket er permanente magnetmaterialer repræsenteret af NdFeB blevet den mest anvendte type af permanente magnetmaterialer af sjældne jordarter på grund af deres fremragende magnetiske egenskaber. Udviklingen af ​​permanente magnetmaterialer har drevet udviklingen af ​​permanente magnetmotorer.

Sammenlignet med den traditionelle trefasede induktionsmotor med elektrisk excitation erstatter permanentmagneten den elektriske excitationspol, forenkler strukturen, eliminerer rotorens slæbering og børste, realiserer den børsteløse struktur og reducerer rotorens størrelse. Dette forbedrer motorens effekttæthed, momenttæthed og arbejdseffektivitet og gør motoren mindre og lettere, hvilket yderligere udvider dens anvendelsesområde og fremmer udviklingen af ​​elektriske motorer mod højere effekt.

b. Anvendelse af ny kontrolteori

I de senere år har kontrolalgoritmer udviklet sig hurtigt. Blandt disse har vektorkontrolalgoritmer i princippet løst drivstrategiproblemet for AC-motorer, hvilket har givet AC-motorer god kontrolydelse. Fremkomsten af ​​direkte momentstyring har forenklet kontrolstrukturen og har egenskaber som stærk kredsløbsydelse til parameterændringer og hurtig dynamisk responshastighed. Indirekte momentstyringsteknologi løser problemet med store momentpulseringer i direkte moment ved lav hastighed og forbedrer motorens hastighed og kontrolnøjagtighed.

c. Anvendelse af højtydende effektelektroniske enheder og processorer

Moderne effektelektronikteknologi er en vigtig grænseflade mellem informationsindustrien og traditionelle industrier og en bro mellem svagstrøm og kontrolleret stærkstrøm. Udviklingen af ​​effektelektronikteknologi muliggør realiseringen af ​​​​styringsstrategier for drev.

I 1970'erne dukkede en række universalinvertere op, som kunne konvertere industriel frekvenseffekt til variabel frekvenseffekt med kontinuerligt justerbar frekvens og dermed skabe betingelser for variabel frekvenshastighedsregulering af vekselstrøm. Disse invertere har softstart-funktion efter indstilling af frekvensen, og frekvensen kan stige fra nul til den indstillede frekvens med en bestemt hastighed, og stigningshastigheden kan justeres kontinuerligt inden for et bredt område, hvilket løser startproblemet for synkronmotorer.

2. Udviklingsstatus for permanentmagnetsynkronmotorer i ind- og udland

Historiens første motor var en permanentmagnetmotor. På det tidspunkt var permanentmagnetmaterialernes ydeevne relativt dårlig, og permanentmagneternes koercitivkraft og remanens var for lav, så de blev hurtigt erstattet af elektriske excitationsmotorer.

I 1970'erne havde sjældne jordarters permanentmagnetmaterialer repræsenteret af NdFeB stor koercitiv kraft, remanens, stærk afmagnetiseringsevne og et stort magnetisk energiprodukt, hvilket fik højtydende permanentmagnetsynkronmotorer til at dukke op på historiens scene. Nu bliver forskningen i permanentmagnetsynkronmotorer mere og mere moden og udvikler sig mod høj hastighed, højt drejningsmoment, høj effekt og høj effektivitet.

I de senere år har permanentmagnetsynkronmotorer udviklet sig hurtigt med store investeringer fra indenlandske forskere og regeringen. Med udviklingen af ​​mikrocomputerteknologi og automatisk styringsteknologi er permanentmagnetsynkronmotorer blevet meget anvendt inden for forskellige områder. På grund af samfundets fremskridt er folks krav til permanentmagnetsynkronmotorer blevet strengere, hvilket har fået permanentmagnetmotorer til at udvikle sig mod et større hastighedsreguleringsområde og højere præcisionskontrol. På grund af forbedringen af ​​de nuværende produktionsprocesser er højtydende permanentmagnetmaterialer blevet yderligere udviklet. Dette reducerer omkostningerne betydeligt og anvender dem gradvist på forskellige områder af livet.

3. Nuværende teknologi

a. Permanent magnetisk synkronmotordesignteknologi

Sammenlignet med almindelige elektriske excitationsmotorer har permanentmagnetsynkronmotorer ingen elektriske excitationsviklinger, kollektorringe og excitationsskabe, hvilket ikke kun forbedrer stabilitet og pålidelighed, men også effektiviteten betydeligt.

Blandt dem har indbyggede permanentmagnetmotorer fordelene ved høj effektivitet, høj effektfaktor, høj effekttæthed, stærk svag magnetisk hastighedsudvidelseskapacitet og hurtig dynamisk responshastighed, hvilket gør dem til et ideelt valg til at drive motorer.

Permanente magneter leverer hele excitationsmagnetfeltet i permanentmagnetmotorer, og tandhjulsmomentet vil øge motorens vibrationer og støj under drift. For højt tandhjulsmoment vil påvirke motorens hastighedsstyringssystems ydeevne ved lave hastigheder og den højpræcisionspositionering af positionsstyringssystemet. Derfor bør tandhjulsmomentet reduceres så meget som muligt ved design af motoren gennem motoroptimering.

Ifølge forskning omfatter de generelle metoder til at reducere tandmomentet ændring af polbuekoefficienten, reduktion af statorens spaltebredde, matchning af skævspalten og polspalten, ændring af den magnetiske pols position, størrelse og form osv. Det skal dog bemærkes, at når tandmomentet reduceres, kan det påvirke motorens andre ydeevne, såsom at det elektromagnetiske drejningsmoment kan falde tilsvarende. Derfor bør forskellige faktorer afbalanceres så meget som muligt ved design for at opnå den bedste motorydelse.

b. Permanent magnet synkron motor simuleringsteknologi

Tilstedeværelsen af ​​permanente magneter i permanente magnetmotorer gør det vanskeligt for designere at beregne parametre, såsom design af tomgangslækagefluxkoefficient og polbuekoefficient. Generelt bruges finite element-analysesoftware til at beregne og optimere parametrene for permanente magnetmotorer. Finite element-analysesoftware kan beregne motorparametre meget nøjagtigt, og det er meget pålideligt at bruge den til at analysere motorparametrenes indvirkning på ydeevnen.

Finite element-beregningsmetoden gør det nemmere, hurtigere og mere præcist for os at beregne og analysere motorers elektromagnetiske felt. Dette er en numerisk metode, der er udviklet på basis af differensmetoden og har været meget anvendt inden for videnskab og teknik. Brug matematiske metoder til at diskretisere nogle kontinuerlige løsningsdomæner i grupper af enheder, og interpoler derefter i hver enhed. På denne måde dannes en lineær interpolationsfunktion, det vil sige, at en tilnærmet funktion simuleres og analyseres ved hjælp af finite elementer, hvilket giver os mulighed for intuitivt at observere retningen af ​​magnetfeltlinjer og fordelingen af ​​magnetisk fluxtæthed inde i motoren.

c. Permanent magnetisk synkronmotorstyringsteknologi

Forbedring af motordrevsystemers ydeevne er også af stor betydning for udviklingen af ​​industriel styring. Det gør det muligt at drive systemet med den bedste ydeevne. Dets grundlæggende egenskaber afspejles i den lave hastighed, især i tilfælde af hurtig opstart, statisk acceleration osv., det kan yde et stort drejningsmoment; og ved kørsel med høj hastighed kan det opnå konstant effekt- og hastighedskontrol i et bredt område. Tabel 1 sammenligner ydeevnen af ​​flere større motorer.

Som det fremgår af tabel 1, har permanentmagnetmotorer god pålidelighed, bredt hastighedsområde og høj effektivitet. Hvis de kombineres med den tilsvarende styringsmetode, kan hele motorsystemet opnå den bedste ydeevne. Derfor er det nødvendigt at vælge en passende styringsalgoritme for at opnå effektiv hastighedsregulering, så motordrivsystemet kan fungere i et relativt bredt hastighedsreguleringsområde og et konstant effektområde.

Vektorstyringsmetoden er meget udbredt i hastighedsstyringsalgoritmen for permanentmagnetmotorer. Den har fordelene ved et bredt hastighedsreguleringsområde, høj effektivitet, høj pålidelighed, god stabilitet og gode økonomiske fordele. Den er meget udbredt i motordrev, jernbanetransport og servostyring af værktøjsmaskiner. På grund af forskellige anvendelser er den nuværende vektorstyringsstrategi også forskellig.

4. Karakteristika for permanentmagnetsynkronmotor

Permanentmagnetsynkronmotorer har en simpel struktur, lavt tab og høj effektfaktor. Sammenlignet med elektriske excitationsmotorer kræves der ingen reaktiv excitationsstrøm, fordi der ikke er børster, kommutatorer eller andre enheder. Derfor er statorstrømmen og modstandstabet mindre, effektiviteten højere, excitationsmomentet større, og styringsydelsen bedre. Der er dog ulemper såsom høje omkostninger og startvanskeligheder. På grund af anvendelsen af ​​styringsteknologi i motorer, især anvendelsen af ​​vektorstyringssystemer, kan permanentmagnetsynkronmotorer opnå bred hastighedsregulering, hurtig dynamisk respons og højpræcisionspositioneringskontrol, så permanentmagnetsynkronmotorer vil tiltrække flere mennesker til at udføre omfattende forskning.

5. Tekniske egenskaber ved Anhui Mingteng permanentmagnetsynkronmotor

a. Motoren har en høj effektfaktor og en høj kvalitetsfaktor i forhold til elnettet. Der kræves ingen effektfaktorkompensator, og transformerstationsudstyrets kapacitet kan udnyttes fuldt ud;

b. Permanentmagnetmotoren exciteres af permanentmagneter og fungerer synkront. Der er ingen hastighedspulsering, og rørledningsmodstanden øges ikke, når ventilatorer og pumper drives;

c. Permanentmagnetmotoren kan designes med højt startmoment (mere end 3 gange) og høj overbelastningskapacitet efter behov, hvilket løser fænomenet "stor hest, der trækker en lille vogn";

d. Den reaktive strøm for en almindelig asynkronmotor er generelt omkring 0,5-0,7 gange den nominelle strøm. Mingteng permanentmagnetsynkronmotorer behøver ikke excitationsstrøm. Den reaktive strøm for en permanentmagnetmotor og en asynkronmotor er omkring 50% forskellig, og den faktiske driftsstrøm er omkring 15% lavere end for en asynkronmotor.

e. Motoren kan designes til at starte direkte, og de udvendige installationsmål er de samme som for de i øjeblikket udbredte asynkronmotorer, som fuldt ud kan erstatte asynkronmotorer;

f. Tilføjelse af en driver kan opnå soft start, soft stop og trinløs hastighedsregulering med god dynamisk respons og yderligere forbedret strømbesparende effekt;

g. Motoren har mange topologiske strukturer, som direkte opfylder de grundlæggende krav til mekanisk udstyr i en bred vifte og under ekstreme forhold;

h. For at forbedre systemets effektivitet, forkorte transmissionskæden og reducere vedligeholdelsesomkostningerne kan høj- og lavhastigheds direkte drevne permanentmagnetsynkronmotorer designes og fremstilles for at opfylde brugernes højere krav.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetisk Maskiner & Elektrisk Udstyr Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) blev etableret i 2007. Det er en højteknologisk virksomhed, der specialiserer sig i forskning og udvikling, produktion og salg af ultrahøjeffektive synkronmotorer med permanent magnet. Virksomheden bruger moderne motordesignteori, professionel designsoftware og et egetudviklet designprogram til permanentmagnetmotorer til at simulere det elektromagnetiske felt, væskefelt, temperaturfelt, spændingsfelt osv. i permanentmagnetmotorer, optimere den magnetiske kredsløbsstruktur, forbedre motorens energieffektivitetsniveau og fundamentalt sikre pålidelig brug af permanentmagnetmotorer.

Ophavsret: Denne artikel er et genoptryk af WeChats offentlige nummer “Motor Alliance”, det originale link.https://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Denne artikel repræsenterer ikke vores virksomheds synspunkter. Hvis du har andre meninger eller synspunkter, bedes du rette os!