Со развојот на материјалите со ретки земни перманентни магнети во 1970-тите, се појавија мотори со ретки земни перманентни магнети. Моторите со постојани магнети користат ретки земни перманентни магнети за возбудување, а перманентните магнети можат да генерираат перманентни магнетни полиња по магнетизацијата. Нивните перформанси на возбудување се одлични и се супериорни во однос на електричните мотори за возбудување во однос на стабилноста, квалитетот и намалувањето на загубите, што го потресе традиционалниот пазар на мотори.

Во последниве години, со брзиот развој на модерната наука и технологија, перформансите и технологијата на електромагнетните материјали, особено електромагнетните материјали од ретки земјени материјали, постепено се подобруваат. Заедно со брзиот развој на енергетската електроника, технологијата за пренос на енергија и технологијата за автоматска контрола, перформансите на синхроните мотори со перманентни магнети стануваат сè подобри и подобри.

Понатаму, синхроните мотори со перманентни магнети имаат предности како што се мала тежина, едноставна структура, мали димензии, добри карактеристики и висока густина на моќност. Многу научно-истражувачки институции и претпријатија активно вршат истражување и развој на синхрони мотори со перманентни магнети, а нивните области на примена ќе бидат дополнително проширени.

1. Основа на развој на синхрон мотор со перманентен магнет

a. Примена на високо-перформансни материјали со ретки земни перманентни магнети

Ретките земни материјали со перманентни магнети поминале низ три фази: SmCo5, Sm2Co17 и Nd2Fe14B. Во моментов, материјалите со перманентни магнети претставени со NdFeB станаа најшироко користениот тип на материјали со перманентни магнети од ретки земни материјали поради нивните одлични магнетни својства. Развојот на материјали со перманентни магнети го поттикна развојот на моторите со перманентни магнети.

Во споредба со традиционалниот трифазен индукциски мотор со електрична побуда, перманентниот магнет го заменува електричниот побудувачки пол, ја поедноставува структурата, ги елиминира лизгачкиот прстен и четката на роторот, ја реализира структурата без четки и ја намалува големината на роторот. Ова ја подобрува густината на моќност, густината на вртежниот момент и работната ефикасност на моторот, го прави моторот помал и полесен, дополнително проширувајќи го неговото поле на примена и промовирајќи го развојот на електрични мотори кон поголема моќност.

б. Примена на новата теорија за контрола

Во последниве години, алгоритмите за контрола брзо се развиваат. Меѓу нив, алгоритмите за векторска контрола во принцип го решија проблемот со стратегијата на возење на AC моторите, со што AC моторите имаат добри контролни перформанси. Појавата на директна контрола на вртежниот момент ја поедноставува контролната структура и има карактеристики на силни перформанси на колото за промена на параметрите и брза брзина на динамичен одговор на вртежниот момент. Технологијата за индиректна контрола на вртежниот момент го решава проблемот со големи пулсирања на вртежниот момент на директниот вртежен момент при мала брзина и ја подобрува брзината и точноста на контролата на моторот.

в. Примена на високо-перформансни енергетски електронски уреди и процесори

Современата технологија на енергетска електроника е важен интерфејс помеѓу информатичката индустрија и традиционалните индустрии, и мост помеѓу слаба струја и контролирана силна струја. Развојот на технологијата на енергетска електроника овозможува реализација на стратегии за контрола на погонот.

Во 1970-тите, се појави серија инвертори за општа намена, кои можеа да ја претворат индустриската фреквентна енергија во променлива фреквентна енергија со континуирано прилагодлива фреквенција, со што се создадоа услови за регулирање на променливата брзина на фреквенцијата на наизменичната струја. Овие инвертори имаат можност за меко стартување откако ќе се постави фреквенцијата, а фреквенцијата може да се зголеми од нула до зададената фреквенција со одредена брзина, а брзината на зголемување може континуирано да се прилагодува во широк опсег, решавајќи го проблемот со стартување на синхроните мотори.

2. Статус на развој на синхрони мотори со перманентни магнети дома и во странство

Првиот мотор во историјата бил мотор со перманентен магнет. Во тоа време, перформансите на материјалите со перманентен магнет биле релативно слаби, а силата на присила и реманентноста на перманентните магнети биле премногу ниски, па затоа набрзо биле заменети со електрични побудувачки мотори.

Во 1970-тите, ретките земни материјали со перманентни магнети претставени со NdFeB имаа голема коерцивна сила, реманенција, силна способност за демагнетизација и голем магнетен енергетски производ, што ги направи синхроните мотори со перманентни магнети со голема моќност да се појават на историската сцена. Денес, истражувањето на синхроните мотори со перманентни магнети станува сè позрело и се развива кон голема брзина, висок вртежен момент, голема моќност и висока ефикасност.

Во последниве години, со силни инвестиции од домашни научници и владата, синхроните мотори со перманентни магнети брзо се развија. Со развојот на микрокомпјутерската технологија и технологијата за автоматска контрола, синхроните мотори со перманентни магнети се широко користени во различни области. Поради напредокот на општеството, барањата на луѓето за синхрони мотори со перманентни магнети станаа построги, што ги поттикна моторите со перманентни магнети да се развиваат кон поголем опсег на регулирање на брзината и поголема прецизност во контролата. Поради подобрувањето на тековните производствени процеси, високо-перформансните материјали со перманентни магнети се дополнително развиени. Ова значително ја намалува нивната цена и постепено ги применува во различни области од животот.

3. Сегашна технологија

а. Технологија за дизајн на синхрони мотори со перманентен магнет

Во споредба со обичните електрични побудни мотори, синхроните мотори со перманентни магнети немаат електрични побудни намотки, колекторски прстени и побудни кабинети, што значително ја подобрува не само стабилноста и сигурноста, туку и ефикасноста.

Меѓу нив, вградените мотори со перманентни магнети имаат предности како висока ефикасност, висок фактор на моќност, висока густина на моќност на единицата, силна способност за ширење со слаба магнетна брзина и брза динамичка брзина на одзив, што ги прави идеален избор за погон на мотори.

Перманентните магнети го обезбедуваат целото магнетно поле за возбудување на моторите со перманентни магнети, а забниот вртежен момент ќе ги зголеми вибрациите и бучавата на моторот за време на работата. Прекумерниот забен вртежен момент ќе влијае на перформансите на системот за контрола на брзината на моторот при мала брзина и на високопрецизното позиционирање на системот за контрола на положбата. Затоа, при дизајнирањето на моторот, забниот вртежен момент треба да се намали колку што е можно повеќе преку оптимизација на моторот.

Според истражувањата, општите методи за намалување на запчаниот вртежен момент вклучуваат промена на коефициентот на лакот на полот, намалување на ширината на отворот на статорот, усогласување на закосениот отвор и отворот на полот, промена на положбата, големината и обликот на магнетниот пол итн. Сепак, треба да се напомене дека при намалување на запчаниот вртежен момент, тоа може да влијае на другите перформанси на моторот, како на пример електромагнетниот вртежен момент може соодветно да се намали. Затоа, при дизајнирањето, различните фактори треба да се избалансираат колку што е можно повеќе за да се постигнат најдобри перформанси на моторот.

б. Технологија за симулација на синхрон мотор со перманентен магнет

Присуството на перманентни магнети кај моторите со перманентни магнети им отежнува на дизајнерите да пресметуваат параметри, како што се дизајнот на коефициентот на флукс на истекување без оптоварување и коефициентот на поларен лак. Општо земено, софтверот за анализа на конечни елементи се користи за пресметување и оптимизирање на параметрите на моторите со перманентни магнети. Софтверот за анализа на конечни елементи може многу прецизно да ги пресмета параметрите на моторот и е многу сигурен за употреба за анализа на влијанието на параметрите на моторот врз перформансите.

Методот на пресметка со конечни елементи ни го олеснува, побрзо и попрецизно пресметувањето и анализата на електромагнетното поле на моторите. Ова е нумерички метод развиен врз основа на методот на разлики и е широко користен во науката и инженерството. Користете математички методи за дискретизирање на некои континуирани домени на решението во групи од единици, а потоа интерполирајте во секоја единица. На овој начин, се формира линеарна интерполаторна функција, односно се симулира и анализира приближна функција со користење на конечни елементи, што ни овозможува интуитивно да ја набљудуваме насоката на линиите на магнетното поле и распределбата на густината на магнетниот флукс во моторот.

c. Технологија за контрола на синхрон мотор со перманентен магнет

Подобрувањето на перформансите на системите за моторен погон е исто така од големо значење за развојот на полето на индустриска контрола. Тоа овозможува системот да се управува со најдобри перформанси. Неговите основни карактеристики се одразуваат во малата брзина, особено во случај на брзо стартување, статичко забрзување итн., може да произведе голем вртежен момент; а при возење со голема брзина, може да постигне константна контрола на брзината на моќност во широк опсег. Табела 1 ги споредува перформансите на неколку главни мотори.

Како што може да се види од Табела 1, моторите со перманентни магнети имаат добра сигурност, широк опсег на брзина и висока ефикасност. Доколку се комбинираат со соодветниот метод на контрола, целиот моторен систем може да постигне најдобри перформанси. Затоа, потребно е да се избере соодветен алгоритам за контрола за да се постигне ефикасна регулација на брзината, така што системот за погон на моторот може да работи во релативно широка област на регулација на брзината и константен опсег на моќност.

Методот на векторска контрола е широко користен во алгоритмот за контрола на брзината на моторите со перманентен магнет. Има предности како што се широк опсег на регулирање на брзината, висока ефикасност, висока сигурност, добра стабилност и добри економски придобивки. Широко се користи во моторниот погон, железничкиот транспорт и серво моторите за машински алати. Поради различните намени, моменталната стратегија за векторска контрола е исто така различна.

4. Карактеристики на синхрон мотор со перманентен магнет

Синхрониот мотор со перманентен магнет има едноставна структура, мали загуби и висок фактор на моќност. Во споредба со електричниот мотор за побудување, бидејќи нема четки, комутатори и други уреди, не е потребна реактивна струја за побудување, па затоа струјата на статорот и загубата на отпор се помали, ефикасноста е поголема, вртежниот момент на побудување е поголем, а контролните перформанси се подобри. Сепак, постојат недостатоци како што се високата цена и тешкотиите при стартување. Поради примената на технологијата за контрола кај моторите, особено примената на системи за векторска контрола, синхроните мотори со перманентен магнет можат да постигнат широк опсег на регулирање на брзината, брз динамички одговор и високопрецизна контрола на позиционирањето, па затоа синхроните мотори со перманентен магнет ќе привлечат повеќе луѓе за спроведување обемни истражувања.

5. Технички карактеристики на синхрониот мотор со перманентен магнет Anhui Mingteng

a. Моторот има висок фактор на моќност и висок фактор на квалитет на електричната мрежа. Не е потребен компензатор на факторот на моќност, а капацитетот на опремата на трафостаницата може целосно да се искористи;

б. Моторот со перманентен магнет е возбуден од перманентни магнети и работи синхроно. Нема пулсирање на брзината, а отпорот на цевководот не се зголемува при работа на вентилатори и пумпите;

в. Моторот со перманентен магнет може да биде дизајниран со висок почетен вртежен момент (повеќе од 3 пати) и висок капацитет на преоптоварување по потреба, со што се решава феноменот „голем коњ влече мала количка“;

г. Реактивната струја на обичниот асинхрон мотор е генерално околу 0,5-0,7 пати од номиналната струја. Синхрониот мотор со перманентен магнет Mingteng не бара струја на побудување. Реактивната струја на моторот со перманентен магнет и асинхрониот мотор е околу 50% различна, а вистинската работна струја е околу 15% помала од онаа на асинхрониот мотор;

e. Моторот може да биде дизајниран да стартува директно, а надворешните димензии на инсталацијата се исти како оние на моментално широко користените асинхрони мотори, кои можат целосно да ги заменат асинхроните мотори;

f. Додавањето драјвер може да постигне меко стартување, меко запирање и непрекината регулација на брзината, со добар динамички одзив и дополнително подобрен ефект на заштеда на енергија;

g. Моторот има многу тополошки структури, кои директно ги задоволуваат основните барања на механичката опрема во широк опсег и под екстремни услови;

ж. Со цел да се подобри ефикасноста на системот, да се скрати преносниот синџир и да се намалат трошоците за одржување, синхрони мотори со перманентен магнет со директен погон со голема и мала брзина можат да бидат дизајнирани и произведени за да ги задоволат повисоките барања на корисниците.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) е основана во 2007 година. Тоа е високотехнолошко претпријатие специјализирано за истражување и развој, производство и продажба на ултра-високо ефикасни синхрони мотори со перманентен магнет. Компанијата користи модерна теорија за дизајн на мотори, професионален софтвер за дизајн и самостојно развиена програма за дизајн на мотори со перманентен магнет за симулирање на електромагнетното поле, полето на флуид, температурното поле, полето на напрегање итн. на моторот со перманентен магнет, оптимизирање на структурата на магнетното коло, подобрување на нивото на енергетска ефикасност на моторот и фундаментално обезбедување на сигурна употреба на моторот со перманентен магнет.

Авторски права: Оваа статија е препечатување на јавниот број на WeChat „Motor Alliance“, оригиналниот линкhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Оваа статија не ги претставува ставовите на нашата компанија. Доколку имате различни мислења или ставови, ве молиме исправете нè!