Harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaalien kehityksen myötä 1970-luvulla syntyivät harvinaisten maametallien kestomagneettimoottorit. Kestomagneettimoottorit käyttävät harvinaisten maametallien kestomagneetteja herätteeseen, ja kestomagneetit voivat magnetoinnin jälkeen tuottaa pysyviä magneettikenttiä. Niiden heräteominaisuudet ovat erinomaiset, ja ne ovat sähköisiä herätemoottoreita parempia vakauden, laadun ja häviöiden vähentämisen suhteen, mikä on ravistellut perinteisten moottorien markkinoita.

Viime vuosina modernin tieteen ja teknologian nopean kehityksen myötä sähkömagneettisten materiaalien, erityisesti harvinaisten maametallien sähkömagneettisten materiaalien, suorituskykyä ja teknologiaa on vähitellen parannettu. Yhdessä tehoelektroniikan, voimansiirtotekniikan ja automaattisen ohjaustekniikan nopean kehityksen kanssa kestomagneettisynkronimoottoreiden suorituskyky paranee jatkuvasti.

Lisäksi kestomagneettimoottoreilla on etunaan kevyt paino, yksinkertainen rakenne, pieni koko, hyvät ominaisuudet ja suuri tehotiheys. Monet tieteelliset tutkimuslaitokset ja yritykset tekevät aktiivisesti kestomagneettimoottoreiden tutkimusta ja kehitystä, ja niiden sovellusalueita laajennetaan edelleen.

1. Pysyvän magneettimoottorin kehitysperusta

a.Korkean suorituskyvyn omaavien harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaalien käyttö

Harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaalit ovat käyneet läpi kolme vaihetta: SmCo5, Sm2Co17 ja Nd2Fe14B. Tällä hetkellä NdFeB:n edustamat kestomagneettimateriaalit ovat tulleet yleisimmin käytetyiksi harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaaleiksi erinomaisten magneettisten ominaisuuksiensa ansiosta. Kestomagneettimateriaalien kehitys on vauhdittanut kestomagneettimoottorien kehitystä.

Verrattuna perinteiseen kolmivaiheiseen sähköisellä magnetoindikaattorimoottoriin, kestomagneetti korvaa sähköisen magnetointinavan, yksinkertaistaa rakennetta, poistaa roottorin liukurenkaan ja harjan, toteuttaa harjattoman rakenteen ja pienentää roottorin kokoa. Tämä parantaa moottorin tehotiheyttä, vääntömomenttitiheyttä ja työtehokkuutta sekä tekee moottorista pienemmän ja kevyemmän, mikä laajentaa sen sovellusaluetta ja edistää sähkömoottoreiden kehitystä kohti suurempaa tehoa.

b. Uuden säätöteorian soveltaminen

Viime vuosina ohjausalgoritmit ovat kehittyneet nopeasti. Niistä vektoriohjausalgoritmit ovat ratkaisseet vaihtovirtamoottoreiden käyttöstrategiaongelman periaatteessa, mikä on tehnyt vaihtovirtamoottoreista hyvän ohjaustehon. Suoran vääntömomentin säädön syntyminen yksinkertaistaa ohjausrakennetta ja sillä on hyvä piirin suorituskyky parametrimuutoksissa ja nopea vääntömomentin dynaaminen vasteaika. Epäsuora vääntömomentin säätötekniikka ratkaisee suoran vääntömomentin suuren vääntömomenttipulssin ongelman alhaisilla nopeuksilla ja parantaa moottorin nopeutta ja ohjaustarkkuutta.

c.Suurtehoisten tehoelektronisten laitteiden ja prosessorien käyttö

Nykyaikainen tehoelektroniikkateknologia on tärkeä rajapinta informaatioteollisuuden ja perinteisen teollisuuden välillä sekä silta heikkovirran ja hallitun vahvavirran välillä. Tehoelektroniikkateknologian kehitys mahdollistaa taajuusmuuttajien ohjausstrategioiden toteuttamisen.

1970-luvulla ilmestyi sarja yleiskäyttöisiä inverttereitä, jotka pystyivät muuntamaan teollisuustaajuista tehoa jatkuvasti säädettäväksi muuttuvataajuiseksi tehoksi, mikä loi edellytykset vaihtovirran muuttuvan taajuuden nopeuden säädölle. Näissä inverttereissä on pehmeä käynnistysominaisuus taajuuden asettamisen jälkeen, ja taajuus voi nousta nollasta asetettuun taajuuteen tietyllä nopeudella, ja nousunopeutta voidaan säätää jatkuvasti laajalla alueella, mikä ratkaisee synkronimoottorien käynnistysongelman.

2. Pysyvien magneettisynkronimoottoreiden kehitystila kotimaassa ja ulkomailla

Historian ensimmäinen moottori oli kestomagneettimoottori. Tuolloin kestomagneettimateriaalien suorituskyky oli suhteellisen heikko, ja kestomagneettien koersitiivivoima ja remanenssi olivat liian alhaiset, joten ne korvattiin pian sähkömagneettimoottoreilla.

1970-luvulla harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaaleilla, kuten NdFeB:llä, oli suuri koersitiivivoima, remanenssi, voimakas demagnetisoitumiskyky ja suuri magneettinen energiatulo, mikä teki suuritehoisista kestomagneettitahtimoottoreista historian näyttämöllä. Nykyään kestomagneettitahtimoottoreiden tutkimus on kehittymässä yhä kypsemmäksi ja kehittyy kohti suurta nopeutta, suurta vääntömomenttia, suurta tehoa ja korkeaa hyötysuhdetta.

Viime vuosina kotimaisten tutkijoiden ja hallituksen vahvojen investointien ansiosta kestomagneettisynkronimoottorit ovat kehittyneet nopeasti. Mikrotietokonetekniikan ja automaattisen ohjaustekniikan kehittyessä kestomagneettisynkronimoottoreita on käytetty laajalti eri aloilla. Yhteiskunnan kehityksen myötä ihmisten vaatimukset kestomagneettisynkronimoottoreille ovat tiukentuneet, mikä on johtanut kestomagneettimoottorien kehittymiseen kohti suurempaa nopeuden säätöaluetta ja suurempaa tarkkuutta. Nykyisten tuotantoprosessien parantumisen ansiosta korkean suorituskyvyn omaavia kestomagneettimateriaaleja on kehitetty edelleen. Tämä alentaa huomattavasti niiden kustannuksia ja mahdollistaa niiden vähitellen soveltamisen eri elämänaloilla.

3. Nykyteknologia

a. Pysyvän magneetin tahtimoottorin suunnittelutekniikka

Verrattuna tavallisiin sähkömagneettimoottoreihin, kestomagneettimoottoreissa ei ole sähkömagneettikäämejä, keräysrenkaita eikä magnetointikaappeja, mikä parantaa huomattavasti paitsi vakautta ja luotettavuutta myös hyötysuhdetta.

Niistä sisäänrakennetuilla kestomagneettimoottoreilla on etuna korkea hyötysuhde, korkea tehokerroin, korkea yksikkötehotiheys, vahva heikko magneettinen nopeuden laajenemiskyky ja nopea dynaaminen vastenopeus, mikä tekee niistä ihanteellisen valinnan moottoreiden käyttövoimaksi.

Pysyvät magneetit tuottavat kestomagneettimoottorien koko herätemagneettikentän, ja jyrkkä momentti lisää moottorin tärinää ja melua käytön aikana. Liiallinen jyrkkä momentti vaikuttaa moottorin nopeudensäätöjärjestelmän suorituskykyyn alhaisilla nopeuksilla ja paikansäätöjärjestelmän tarkkaan paikannukseen. Siksi moottoria suunniteltaessa jyrkkä momentti tulisi minimoida moottorin optimoinnin avulla.

Tutkimusten mukaan yleisiä menetelmiä vääntömomentin vähentämiseksi ovat napakaarikertoimen muuttaminen, staattorin uran leveyden pienentäminen, vinouran ja napauran yhteensovittaminen sekä magneettinavan sijainnin, koon ja muodon muuttaminen jne. On kuitenkin huomattava, että vääntömomentin pienentäminen voi vaikuttaa moottorin muuhun suorituskykyyn, kuten sähkömagneettisen vääntömomentin pienenemiseen. Siksi suunnittelussa on otettava huomioon useita tekijöitä mahdollisimman hyvin parhaan moottorin suorituskyvyn saavuttamiseksi.

b. Pysyvän magneetin tahtimoottorin simulointitekniikka

Kestomagneettien läsnäolo kestomagneettimoottoreissa vaikeuttaa suunnittelijoiden parametrien, kuten kuormittamattoman vuotovuokertoimen ja napakaarikertoimen, laskemista. Yleensä elementtimenetelmäanalyysiohjelmistoa käytetään kestomagneettimoottorien parametrien laskemiseen ja optimointiin. Elementtimenetelmäanalyysiohjelmisto pystyy laskemaan moottorin parametrit erittäin tarkasti, ja sen käyttö moottorin parametrien vaikutuksen analysointiin suorituskykyyn on erittäin luotettavaa.

Äärellisten elementtien menetelmällä laskeminen helpottaa, nopeuttaa ja tarkentaa moottorien sähkömagneettisen kentän laskemista ja analysointia. Tämä on erotusmenetelmään perustuva numeerinen menetelmä, jota on käytetty laajalti tieteessä ja tekniikassa. Matemaattisten menetelmien avulla voidaan diskretisoida joitakin jatkuvia ratkaisualueita yksikköryhmiin ja interpoloida sitten kussakin yksikössä. Tällä tavoin muodostetaan lineaarinen interpolointifunktio eli likimääräinen funktio simuloidaan ja analysoidaan käyttämällä äärellisiä elementtejä, mikä mahdollistaa magneettikenttäviivojen suunnan ja magneettivuon tiheyden jakautumisen intuitiivisen havaitsemisen moottorin sisällä.

c. Pysyvän magneetin tahtimoottorin ohjaustekniikka

Moottorikäyttöjärjestelmien suorituskyvyn parantaminen on myös erittäin tärkeää teollisen säätötekniikan kehitykselle. Se mahdollistaa järjestelmän parhaan suorituskyvyn saavuttamisen. Sen perusominaisuudet näkyvät siinä, että alhainen nopeus, erityisesti nopean käynnistyksen, staattisen kiihdytyksen jne. tapauksessa, voi tuottaa suuren vääntömomentin; ja suurella nopeudella ajettaessa se voi saavuttaa vakiotehon ja nopeuden säädön laajalla alueella. Taulukossa 1 vertaillaan useiden tärkeimpien moottoreiden suorituskykyä.

Kuten taulukosta 1 voidaan nähdä, kestomagneettimoottoreilla on hyvä luotettavuus, laaja nopeusalue ja korkea hyötysuhde. Yhdistettynä vastaavaan säätömenetelmään koko moottorijärjestelmä voi saavuttaa parhaan suorituskyvyn. Siksi on tarpeen valita sopiva säätöalgoritmi tehokkaan nopeuden säädön saavuttamiseksi, jotta moottorikäyttöjärjestelmä voi toimia suhteellisen laajalla nopeussäätöalueella ja vakiotehoalueella.

Vektoriohjausmenetelmää käytetään laajalti kestomagneettimoottorin nopeudensäätöalgoritmissa. Sen etuna on laaja nopeuden säätöalue, korkea hyötysuhde, korkea luotettavuus, hyvä vakaus ja hyvät taloudelliset hyödyt. Sitä käytetään laajalti moottorikäytöissä, raideliikenteessä ja työstökoneiden servo-ohjauksessa. Erilaisten käyttötarkoitusten vuoksi myös nykyinen vektoriohjausstrategia on erilainen.

4. Pysyvän magneettimoottorin ominaisuudet

Kestomagneettitahtimoottoreilla on yksinkertainen rakenne, pienet häviöt ja korkea tehokerroin. Sähkömagneettimoottoriin verrattuna reaktiivista herätevirtaa ei tarvita, koska siinä ei ole harjoja, kommutaattoreita tai muita laitteita. Siksi staattorivirta ja vastushäviöt ovat pienemmät, hyötysuhde on korkeampi, herätemomentti on suurempi ja ohjausteho on parempi. Haittoja on kuitenkin, kuten korkeat kustannukset ja käynnistysvaikeudet. Moottorien ohjaustekniikan, erityisesti vektoriohjausjärjestelmien, ansiosta kestomagneettitahtimoottoreilla voidaan saavuttaa laaja nopeudensäätöalue, nopea dynaaminen vaste ja erittäin tarkka paikannusohjaus. Siksi kestomagneettitahtimoottoreita tutkitaan laajasti.

5. Anhui Mingtengin kestomagneettisynkronimoottorin tekniset ominaisuudet

a. Moottorilla on korkea tehokerroin ja sähköverkon korkea laatukerroin. Tehokerroinkompensaattoria ei tarvita, ja sähköaseman laitteiden kapasiteetti voidaan hyödyntää täysimääräisesti.

b. Kestomagneettimoottoria virittävätkö pysyvät magneetit, ja se toimii synkronisesti. Nopeus ei vaihtele eikä putkiston vastus kasva puhaltimia ja pumppuja käytettäessä.

C. Kestomagneettimoottori voidaan suunnitella suurella käynnistysmomentilla (yli 3 kertaa) ja suurella ylikuormituskapasiteetilla tarpeen mukaan, mikä ratkaisee "ison hevosen vetävän pienen kärryn" ilmiön;

d. Tavallisen asynkronisen moottorin loisvirta on yleensä noin 0,5–0,7 kertaa nimellisvirta. Mingtengin kestomagneettimoottori ei tarvitse herätevirtaa. Kestomagneettimoottorin ja asynkronisen moottorin loisvirta eroaa noin 50 %, ja todellinen käyttövirta on noin 15 % pienempi kuin asynkronisen moottorin.

e. Moottori voidaan suunnitella käynnistymään suoraan, ja ulkoiset asennusmitat ovat samat kuin nykyisin laajalti käytetyillä asynkronimoottoreilla, jotka voivat täysin korvata asynkroniset moottorit;

f. Kuljettajan lisääminen voi saavuttaa pehmeän käynnistyksen, pehmeän pysäytyksen ja portaattoman nopeudensäädön, mikä takaa hyvän dynaamisen vasteen ja parantaa entisestään virransäästövaikutusta;

g. Moottorilla on monia topologisia rakenteita, jotka täyttävät suoraan mekaanisten laitteiden perusvaatimukset laajalla alueella ja äärimmäisissä olosuhteissa;

h. Järjestelmän tehokkuuden parantamiseksi, siirtoketjun lyhentämiseksi ja ylläpitokustannusten vähentämiseksi voidaan suunnitella ja valmistaa suurnopeuksisia suoravetoisia kestomagneettisynkronimoottoreita vastaamaan käyttäjien korkeampia vaatimuksia.

Anhui Mingteng pysyvämagneettisten koneiden ja sähkölaitteiden Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) perustettiin vuonna 2007. Se on korkean teknologian yritys, joka on erikoistunut erittäin tehokkaiden kestomagneettisynkronimoottoreiden tutkimukseen ja kehitykseen, tuotantoon ja myyntiin. Yritys käyttää modernia moottorisuunnitteluteoriaa, ammattimaista suunnitteluohjelmistoa ja itse kehittämäänsä kestomagneettimoottorin suunnitteluohjelmaa simuloidakseen kestomagneettimoottorin sähkömagneettista kenttää, nestekenttää, lämpötilakenttää, jännityskenttää jne., optimoidakseen magneettipiirin rakenteen, parantaakseen moottorin energiatehokkuutta ja varmistaakseen olennaisesti kestomagneettimoottorin luotettavan käytön.

Tekijänoikeus: Tämä artikkeli on WeChatin julkisen numeron ”Motor Alliance” uusintapainos, alkuperäinen linkkihttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Tämä artikkeli ei edusta yrityksemme näkemyksiä. Jos sinulla on eriäviä mielipiteitä tai näkemyksiä, korjathan ne!