Med utvecklingen av sällsynta jordartsmetaller permanentmagnetmaterial på 1970-talet kom sällsynta jordartsmetallmotorer till. Permanentmagnetmotorer använder permanentmagneter för sällsynta jordartsmetaller för excitation, och permanentmagneter kan generera permanenta magnetiska fält efter magnetisering. Dess exciteringsprestanda är utmärkt och den är överlägsen elektriska magnetiseringsmotorer när det gäller stabilitet, kvalitet och förlustreduktion, vilket har skakat den traditionella motormarknaden.

Under de senaste åren, med den snabba utvecklingen av modern vetenskap och teknik, har prestanda och teknik för elektromagnetiska material, särskilt elektromagnetiska material av sällsynta jordartsmetaller, gradvis förbättrats. Tillsammans med den snabba utvecklingen av kraftelektronik, kraftöverföringsteknik och automatisk styrteknik, blir prestandan hos permanentmagnetsynkronmotorer bättre och bättre.

Dessutom har permanentmagnet synkronmotorer fördelarna med låg vikt, enkel struktur, liten storlek, goda egenskaper och hög effekttäthet. Många vetenskapliga forskningsinstitutioner och företag bedriver aktivt forskning och utveckling av synkronmotorer med permanentmagneter, och deras applikationsområden kommer att utökas ytterligare.

1. Utvecklingsbas för permanentmagnet synkronmotor

a. Användning av högpresterande sällsynta jordartsmetaller permanentmagnetmaterial

Sällsynta jordartsmetaller med permanentmagneter har gått igenom tre stadier: SmCo5, Sm2Co17 och Nd2Fe14B. För närvarande har permanentmagnetmaterial som representeras av NdFeB blivit den mest använda typen av permanentmagnetmaterial för sällsynta jordartsmetaller på grund av deras utmärkta magnetiska egenskaper. Utvecklingen av permanentmagnetmaterial har drivit utvecklingen av permanentmagnetmotorer.

Jämfört med den traditionella trefasa induktionsmotorn med elektrisk excitation, ersätter permanentmagneten den elektriska excitationspolen, förenklar strukturen, eliminerar slirringen och borsten på rotorn, realiserar den borstlösa strukturen och minskar storleken på rotorn. Detta förbättrar motorns effekttäthet, vridmomentdensitet och arbetseffektivitet, och gör motorn mindre och lättare, vilket ytterligare utökar dess användningsområde och främjar utvecklingen av elmotorer mot högre effekt.

b. Tillämpning av ny kontrollteori

De senaste åren har kontrollalgoritmerna utvecklats snabbt. Bland dem har vektorstyrningsalgoritmer löst drivstrategiproblemet med AC-motorer i princip, vilket gör att AC-motorer har bra styrprestanda. Framväxten av direkt vridmomentkontroll gör kontrollstrukturen enklare och har egenskaperna för stark kretsprestanda för parameterändringar och snabb vridmomentdynamisk svarshastighet. Indirekt vridmomentkontrollteknik löser problemet med stor vridmomentpulsering av direkt vridmoment vid låg hastighet och förbättrar motorns hastighet och kontrollnoggrannhet.

c. Tillämpning av högpresterande kraftelektroniska enheter och processorer

Modern kraftelektronikteknik är ett viktigt gränssnitt mellan informationsindustrin och traditionella industrier, och en bro mellan svagström och kontrollerad starkström. Utvecklingen av kraftelektronikteknik möjliggör förverkligande av drivkontrollstrategier.

På 1970-talet dök det upp en serie växelriktare för allmänna ändamål, som kunde omvandla industriell frekvenseffekt till variabel frekvenseffekt med kontinuerligt justerbar frekvens och på så sätt skapa förutsättningar för variabel frekvenshastighetsreglering av växelström. Dessa växelriktare har mjukstartsförmåga efter att frekvensen har ställts in, och frekvensen kan stiga från noll till den inställda frekvensen med en viss hastighet, och stighastigheten kan kontinuerligt justeras inom ett brett område, vilket löser startproblemet för synkronmotorer.

2.Utvecklingsstatus för permanentmagnetsynkronmotorer hemma och utomlands

Den första motorn i historien var en permanentmagnetmotor. Vid den tiden var prestandan hos permanentmagnetmaterial relativt dålig, och permanentmagneternas koercitivkraft och remanens var för låg, så de ersattes snart av elektriska excitationsmotorer.

På 1970-talet hade sällsynta jordartsmetaller permanentmagnetmaterial representerade av NdFeB stor tvångskraft, remanens, stark avmagnetiseringsförmåga och stor magnetisk energiprodukt, vilket gjorde att synkronmotorer med permanentmagneter med hög effekt visade sig på historiens scen. Nu blir forskningen kring synkronmotorer med permanentmagneter mer och mer mogen och utvecklas mot hög hastighet, högt vridmoment, hög effekt och hög effektivitet.

Under de senaste åren, med de starka investeringarna från inhemska forskare och regeringen, har permanentmagnetsynkronmotorer utvecklats snabbt. Med utvecklingen av mikrodatorteknik och automatisk styrteknik har permanentmagnetsynkronmotorer använts i stor utsträckning inom olika områden. På grund av samhällets framsteg har människors krav på permanentmagnet synkronmotorer blivit strängare, vilket får permanentmagnetmotorer att utvecklas mot ett större hastighetsregleringsområde och högre precisionskontroll. På grund av förbättringen av nuvarande produktionsprocesser har högpresterande permanentmagnetmaterial utvecklats ytterligare. Detta minskar kostnaderna avsevärt och tillämpar det gradvis på olika områden i livet.

3. Aktuell teknik

a. Permanent magnet synkronmotordesignteknik

Jämfört med vanliga elektriska excitationsmotorer har permanentmagnetsynkronmotorer inga elektriska excitationslindningar, kollektorringar och excitationsskåp, vilket avsevärt förbättrar inte bara stabiliteten och tillförlitligheten utan också effektiviteten.

Bland dem har inbyggda permanentmagnetmotorer fördelarna med hög effektivitet, hög effektfaktor, hög enhetseffekttäthet, stark svag magnetisk hastighetsexpansionsförmåga och snabb dynamisk svarshastighet, vilket gör dem till ett idealiskt val för att driva motorer.

Permanenta magneter tillhandahåller hela magnetfältet för permanentmagnetmotorer, och kuggningsmoment kommer att öka vibrationerna och bullret från motorn under drift. Överdrivet kuggvridmoment kommer att påverka låghastighetsprestandan hos motorhastighetskontrollsystemet och högprecisionspositioneringen av positionskontrollsystemet. Därför bör kuggvridmomentet reduceras så mycket som möjligt vid konstruktion av motorn genom motoroptimering.

Enligt forskning inkluderar de allmänna metoderna för att minska kuggvridmomentet att ändra polbågskoefficienten, reducera spaltbredden på statorn, matcha snedslitsen och polslitsen, ändra positionen, storleken och formen på den magnetiska polen, etc. Emellertid , bör det noteras att när man minskar kuggvridmomentet kan det påverka andra prestanda hos motorn, såsom att det elektromagnetiska vridmomentet kan minska i enlighet därmed. Vid konstruktion bör därför olika faktorer balanseras så mycket som möjligt för att uppnå bästa motorprestanda.

b. Permanent magnet synkronmotor simuleringsteknik

Närvaron av permanentmagneter i permanentmagnetmotorer gör det svårt för konstruktörer att beräkna parametrar, såsom utformningen av tomgångskoefficient för läckageflöde och polbågskoefficient. Generellt används finita elementanalysmjukvara för att beräkna och optimera parametrarna för permanentmagnetmotorer. Programvara för analys av ändliga element kan beräkna motorparametrar mycket exakt, och det är mycket tillförlitligt att använda det för att analysera motorparametrarnas inverkan på prestanda.

Beräkningsmetoden för finita element gör det enklare, snabbare och mer exakt för oss att beräkna och analysera det elektromagnetiska fältet hos motorer. Detta är en numerisk metod utvecklad utifrån skillnadsmetoden och har använts flitigt inom naturvetenskap och teknik. Använd matematiska metoder för att diskretisera några kontinuerliga lösningsdomäner i grupper av enheter och interpolera sedan i varje enhet. På detta sätt bildas en linjär interpolationsfunktion, det vill säga en ungefärlig funktion simuleras och analyseras med ändliga element, vilket gör att vi intuitivt kan observera riktningen för magnetfältslinjer och fördelningen av magnetisk flödestäthet inuti motorn.

c. Permanent magnet synkronmotorstyrningsteknik

Att förbättra prestandan hos motordrivsystem är också av stor betydelse för utvecklingen av det industriella styrområdet. Det gör att systemet kan drivas med bästa prestanda. Dess grundläggande egenskaper återspeglas i den låga hastigheten, speciellt vid snabb start, statisk acceleration, etc., kan den ge ett stort vridmoment; och vid körning i hög hastighet kan den uppnå konstant effekthastighetskontroll inom ett brett område. Tabell 1 jämför prestandan för flera större motorer.

Som framgår av tabell 1 har permanentmagnetmotorer god tillförlitlighet, brett hastighetsområde och hög verkningsgrad. Om det kombineras med motsvarande styrmetod kan hela motorsystemet uppnå bästa prestanda. Därför är det nödvändigt att välja en lämplig styralgoritm för att uppnå effektiv hastighetsreglering, så att motordrivsystemet kan arbeta i ett relativt brett hastighetsregleringsområde och konstant effektområde.

Vektorstyrningsmetoden används i stor utsträckning i permanentmagnetmotorns hastighetskontrollalgoritm. Den har fördelarna med brett hastighetsregleringsområde, hög effektivitet, hög tillförlitlighet, god stabilitet och goda ekonomiska fördelar. Det används ofta i motordrivning, järnvägstransport och verktygsmaskiner. På grund av olika användningar är den nuvarande vektorstyrningsstrategin också annorlunda.

4. Karakteristika för permanent magnet synkronmotor

Den permanentmagnetiska synkronmotorn har en enkel struktur, låg förlust och hög effektfaktor. Jämfört med den elektriska magnetiseringsmotorn, eftersom det inte finns några borstar, kommutatorer och andra enheter, krävs ingen reaktiv excitationsström, så statorströmmen och motståndsförlusten är mindre, effektiviteten är högre, excitationsvridmomentet är större och kontrollprestanda är bättre. Det finns dock nackdelar som höga kostnader och svårighet att starta. På grund av tillämpningen av styrteknik i motorer, särskilt tillämpningen av vektorkontrollsystem, kan permanentmagnetsynkronmotorer uppnå brett hastighetsreglering, snabb dynamisk respons och högprecisionspositioneringskontroll, så permanentmagnetsynkronmotorer kommer att locka fler människor att utföra omfattande forskning.

5. Tekniska egenskaper hos Anhui Mingteng permanent magnet synkronmotor

a. Motorn har en hög effektfaktor och en hög kvalitetsfaktor på elnätet. Ingen effektfaktorkompensator krävs, och kapaciteten hos transformatorstationsutrustningen kan utnyttjas fullt ut;

b. Permanentmagnetmotorn exciteras av permanentmagneter och arbetar synkront. Det finns ingen hastighetspulsering, och rörledningsmotståndet ökas inte vid drift av fläktar och pumpar;

c. Permanentmagnetmotorn kan utformas med högt startmoment (mer än 3 gånger) och hög överbelastningskapacitet efter behov, vilket löser fenomenet "stor häst som drar liten vagn";

d. Den reaktiva strömmen för en vanlig asynkronmotor är i allmänhet cirka 0,5-0,7 gånger märkströmmen. Mingteng permanent magnet synkronmotor behöver inte exciteringsström. Den reaktiva strömmen för permanentmagnetmotorn och asynkronmotorn är cirka 50% annorlunda, och den faktiska driftsströmmen är cirka 15% lägre än den för asynkronmotorn;

e. Motorn kan designas för att starta direkt, och de externa installationsmåtten är desamma som för de för närvarande allmänt använda asynkronmotorerna, som helt kan ersätta asynkronmotorer;

f. Att lägga till en förare kan uppnå mjukstart, mjukstopp och steglös hastighetsreglering, med bra dynamiskt svar och ytterligare förbättrad energispareffekt;

g. Motorn har många topologiska strukturer, som direkt uppfyller de grundläggande kraven för mekanisk utrustning inom ett brett spektrum och under extrema förhållanden;

h. För att förbättra systemets effektivitet, förkorta transmissionskedjan och minska underhållskostnaderna, kan hög- och låghastighets direktdrivna permanentmagnetsynkronmotorer designas och tillverkas för att möta användarnas högre krav.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) grundades 2007. Det är ett högteknologiskt företag som specialiserat sig på forskning och utveckling, produktion och försäljning av ultrahögeffektiva permanentmagnetsynkronmotorer. Företaget använder modern motordesignteori, professionell designmjukvara och egenutvecklat permanentmagnetmotordesignprogram för att simulera det elektromagnetiska fältet, vätskefältet, temperaturfältet, spänningsfältet etc. hos permanentmagnetmotorn, optimera den magnetiska kretsstrukturen, förbättra motorns energieffektivitetsnivå och säkerställer i grunden tillförlitlig användning av permanentmagnetmotorn.

Copyright: Den här artikeln är en nytryckning av WeChats offentliga nummer "Motor Alliance", den ursprungliga länkenhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOKT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Den här artikeln representerar inte vårt företags åsikter. Om du har olika åsikter eller åsikter, korrigera oss gärna!