Med utviklingen av permanentmagnetmaterialer av sjeldne jordarter på 1970-tallet ble permanentmagnetmotorer av sjeldne jordarter opprettet. Permanentmagnetmotorer bruker permanentmagneter av sjeldne jordarter for eksitasjon, og permanentmagneter kan generere permanente magnetfelt etter magnetisering. Eksitasjonsytelsen er utmerket, og den er bedre enn elektriske eksitasjonsmotorer når det gjelder stabilitet, kvalitet og tapsreduksjon, noe som har rystet det tradisjonelle motormarkedet.

I de senere årene, med den raske utviklingen av moderne vitenskap og teknologi, har ytelsen og teknologien til elektromagnetiske materialer, spesielt elektromagnetiske materialer av sjeldne jordarter, gradvis blitt forbedret. Sammen med den raske utviklingen av kraftelektronikk, kraftoverføringsteknologi og automatisk kontrollteknologi, blir ytelsen til permanentmagnetsynkronmotorer stadig bedre.

Videre har permanentmagnetsynkronmotorer fordelene med lav vekt, enkel struktur, liten størrelse, gode egenskaper og høy effekttetthet. Mange vitenskapelige forskningsinstitusjoner og bedrifter utfører aktivt forskning og utvikling av permanentmagnetsynkronmotorer, og bruksområdene deres vil bli ytterligere utvidet.

1. Utviklingsgrunnlag for permanentmagnetsynkronmotor

a. Anvendelse av høypresterende permanentmagnetmaterialer for sjeldne jordarter

Permanentmagnetmaterialer av sjeldne jordarter har gått gjennom tre stadier: SmCo5, Sm2Co17 og Nd2Fe14B. Permanentmagnetmaterialer representert ved NdFeB har for tiden blitt den mest brukte typen permanentmagnetmaterialer av sjeldne jordarter på grunn av deres utmerkede magnetiske egenskaper. Utviklingen av permanentmagnetmaterialer har drevet utviklingen av permanentmagnetmotorer.

Sammenlignet med den tradisjonelle trefase-induksjonsmotoren med elektrisk eksitasjon, erstatter permanentmagneten den elektriske eksitasjonspolen, forenkler strukturen, eliminerer sleperingen og børsten på rotoren, realiserer den børsteløse strukturen og reduserer rotorens størrelse. Dette forbedrer motorens effekttetthet, dreiemomenttetthet og arbeidseffektivitet, og gjør motoren mindre og lettere, noe som ytterligere utvider bruksfeltet og fremmer utviklingen av elektriske motorer mot høyere effekt.

b. Anvendelse av ny kontrollteori

I de senere årene har kontrollalgoritmer utviklet seg raskt. Blant disse har vektorkontrollalgoritmer løst drivstrategiproblemet til AC-motorer i prinsippet, noe som gir AC-motorer god kontrollytelse. Fremveksten av direkte momentkontroll forenkler kontrollstrukturen og har egenskapene sterk kretsytelse for parameterendringer og rask dynamisk responshastighet for momentet. Indirekte momentkontrollteknologi løser problemet med store momentpulseringer i direkte moment ved lav hastighet, og forbedrer motorens hastighet og kontrollnøyaktighet.

c. Bruk av høytytende kraftelektroniske enheter og prosessorer

Moderne kraftelektronikkteknologi er et viktig grensesnitt mellom informasjonsindustrien og tradisjonelle industrier, og en bro mellom svakstrøm og kontrollert sterkstrøm. Utviklingen av kraftelektronikkteknologi muliggjør realisering av strategier for drivstyring.

På 1970-tallet dukket det opp en serie universalomformere som kunne konvertere industriell frekvenseffekt til variabel frekvenseffekt med kontinuerlig justerbar frekvens, og dermed skape forutsetninger for variabel frekvenshastighetsregulering av vekselstrøm. Disse omformerne har mykstartfunksjon etter at frekvensen er satt, og frekvensen kan stige fra null til den innstilte frekvensen med en viss hastighet, og stigningshastigheten kan justeres kontinuerlig innenfor et bredt område, noe som løser startproblemet til synkronmotorer.

2. Utviklingsstatus for permanentmagnetsynkronmotorer i inn- og utland

Historiens første motor var en permanentmagnetmotor. På den tiden var ytelsen til permanentmagnetmaterialer relativt dårlig, og tvangskraften og remanensen til permanentmagneter var for lav, så de ble snart erstattet av elektriske eksitasjonsmotorer.

På 1970-tallet hadde sjeldne jordartsmetaller, representert ved NdFeB, stor tvangskraft, remanens, sterk avmagnetiseringsevne og et stort magnetisk energiprodukt, noe som gjorde at høyeffekts permanentmagnetsynkronmotorer dukket opp på historiens scene. Nå blir forskningen på permanentmagnetsynkronmotorer mer og mer moden, og utvikler seg mot høy hastighet, høyt dreiemoment, høy effekt og høy effektivitet.

I de senere årene, med sterke investeringer fra innenlandske akademikere og myndigheter, har permanentmagnetsynkronmotorer utviklet seg raskt. Med utviklingen av mikrodatamaskinteknologi og automatisk kontrollteknologi har permanentmagnetsynkronmotorer blitt mye brukt på ulike felt. På grunn av samfunnets fremskritt har folks krav til permanentmagnetsynkronmotorer blitt strengere, noe som har ført til at permanentmagnetmotorer har utviklet seg mot et større hastighetsreguleringsområde og høyere presisjonskontroll. På grunn av forbedringen av dagens produksjonsprosesser har høypresterende permanentmagnetmaterialer blitt videreutviklet. Dette reduserer kostnadene betraktelig og anvender dem gradvis på ulike livsfelt.

3. Nåværende teknologi

a. Permanentmagnet synkronmotor designteknologi

Sammenlignet med vanlige elektriske eksitasjonsmotorer har permanentmagnetsynkronmotorer ingen elektriske eksitasjonsviklinger, kollektorringer eller eksitasjonsskap, noe som forbedrer ikke bare stabilitet og pålitelighet, men også effektiviteten betraktelig.

Blant dem har innebygde permanentmagnetmotorer fordelene med høy effektivitet, høy effektfaktor, høy effekttetthet, sterk svak magnetisk hastighetsekspansjonskapasitet og rask dynamisk responshastighet, noe som gjør dem til et ideelt valg for å drive motorer.

Permanentmagneter sørger for hele det magnetiske eksitasjonsfeltet til permanentmagnetmotorer, og coggingmomentet vil øke vibrasjonene og støyen fra motoren under drift. For høyt coggingmoment vil påvirke motorhastighetskontrollsystemets ytelse ved lav hastighet og den høypresisjonsposisjoneringen av posisjonskontrollsystemet. Derfor bør coggingmomentet reduseres så mye som mulig gjennom motoroptimalisering når motoren designes.

Ifølge forskning inkluderer de generelle metodene for å redusere coggingmomentet å endre polbuekoeffisienten, redusere statorens sporbredde, matche skjevsporet og polsporet, endre posisjonen, størrelsen og formen på den magnetiske polen, osv. Det bør imidlertid bemerkes at når coggingmomentet reduseres, kan det påvirke annen motorytelse, slik at det elektromagnetiske dreiemomentet kan reduseres tilsvarende. Derfor bør ulike faktorer balanseres så mye som mulig ved design for å oppnå best mulig motorytelse.

b. Permanent magnet synkron motor simuleringsteknologi

Tilstedeværelsen av permanentmagneter i permanentmagnetmotorer gjør det vanskelig for designere å beregne parametere, som for eksempel design av fluksfaktor for tomgangslekkasje og polbuekoeffisient. Generelt brukes programvare for endelig elementanalyse til å beregne og optimalisere parameterne til permanentmagnetmotorer. Programvare for endelig elementanalyse kan beregne motorparametere svært nøyaktig, og det er svært pålitelig å bruke den til å analysere virkningen av motorparametere på ytelsen.

Beregningsmetoden med endelige elementer gjør det enklere, raskere og mer nøyaktig for oss å beregne og analysere det elektromagnetiske feltet til motorer. Dette er en numerisk metode utviklet på grunnlag av differansemetoden og har blitt mye brukt innen vitenskap og ingeniørfag. Bruk matematiske metoder til å diskretisere noen kontinuerlige løsningsdomener i grupper av enheter, og deretter interpolere i hver enhet. På denne måten dannes en lineær interpolasjonsfunksjon, det vil si at en omtrentlig funksjon simuleres og analyseres ved hjelp av endelige elementer, noe som lar oss intuitivt observere retningen på magnetfeltlinjene og fordelingen av magnetisk flukstetthet inne i motoren.

c. Permanent magnetisk synkronmotorstyringsteknologi

Å forbedre ytelsen til motordrevne systemer er også av stor betydning for utviklingen av industrielt kontrollfelt. Det gjør det mulig å drive systemet med best mulig ytelse. De grunnleggende egenskapene gjenspeiles i lav hastighet, spesielt ved rask oppstart, statisk akselerasjon osv., det kan avgi et stort dreiemoment; og ved kjøring med høy hastighet kan det oppnå konstant effekt- og hastighetskontroll i et bredt område. Tabell 1 sammenligner ytelsen til flere store motorer.

Som det fremgår av tabell 1, har permanentmagnetmotorer god pålitelighet, bredt hastighetsområde og høy effektivitet. Hvis de kombineres med den tilhørende kontrollmetoden, kan hele motorsystemet oppnå best mulig ytelse. Derfor er det nødvendig å velge en passende kontrollalgoritme for å oppnå effektiv hastighetsregulering, slik at motordrivsystemet kan operere i et relativt bredt hastighetsreguleringsområde og konstant effektområde.

Vektorkontrollmetoden er mye brukt i hastighetskontrollalgoritmen for permanentmagnetmotorer. Den har fordelene med bredt hastighetsreguleringsområde, høy effektivitet, høy pålitelighet, god stabilitet og gode økonomiske fordeler. Den er mye brukt i motordrift, jernbanetransport og servostyring for maskinverktøy. På grunn av ulik bruk er den nåværende vektorkontrollstrategien som brukes også forskjellig.

4. Kjennetegn på permanentmagnetsynkronmotor

Permanentmagnetsynkronmotorer har en enkel struktur, lavt tap og høy effektfaktor. Sammenlignet med elektriske eksitasjonsmotorer kreves det ingen reaktiv eksitasjonsstrøm fordi det ikke er børster, kommutatorer eller andre enheter. Derfor er statorstrømmen og motstandstapet mindre, effektiviteten er høyere, eksitasjonsmomentet er større og kontrollytelsen er bedre. Det finnes imidlertid ulemper som høye kostnader og startvansker. På grunn av bruken av kontrollteknologi i motorer, spesielt bruken av vektorkontrollsystemer, kan permanentmagnetsynkronmotorer oppnå bredt hastighetsreguleringsområde, rask dynamisk respons og høy presisjonsposisjoneringskontroll. Permanentmagnetsynkronmotorer vil derfor tiltrekke seg flere mennesker til å utføre omfattende forskning.

5. Tekniske egenskaper ved Anhui Mingteng permanentmagnetsynkronmotor

a. Motoren har en høy effektfaktor og en høy kvalitetsfaktor for strømnettet. Ingen effektfaktorkompensator er nødvendig, og kapasiteten til transformatorstasjonsutstyret kan utnyttes fullt ut;

b. Permanentmagnetmotoren eksiteres av permanentmagneter og opererer synkront. Det er ingen hastighetspulsering, og rørledningsmotstanden økes ikke når vifter og pumper drives;

c. Permanentmagnetmotoren kan utformes med høyt startmoment (mer enn 3 ganger) og høy overbelastningskapasitet etter behov, og dermed løse fenomenet "stor hest som trekker liten vogn";

d. Den reaktive strømmen til en vanlig asynkronmotor er vanligvis omtrent 0,5–0,7 ganger nominell strøm. Mingteng permanentmagnetsynkronmotor trenger ikke eksitasjonsstrøm. Den reaktive strømmen mellom permanentmagnetmotorer og asynkronmotorer er omtrent 50 % forskjellig, og den faktiske driftsstrømmen er omtrent 15 % lavere enn for asynkronmotorer.

e. Motoren kan utformes for å starte direkte, og de utvendige installasjonsmålene er de samme som for de asynkronmotorene som er mye brukt i dag, som fullt ut kan erstatte asynkronmotorer;

f. Ved å legge til en driver kan man oppnå myk start, myk stopp og trinnløs hastighetsregulering, med god dynamisk respons og ytterligere forbedret strømsparingseffekt;

g. Motoren har mange topologiske strukturer som direkte oppfyller de grunnleggende kravene til mekanisk utstyr i et bredt spekter og under ekstreme forhold;

h. For å forbedre systemeffektiviteten, forkorte transmisjonskjeden og redusere vedlikeholdskostnader, kan synkronmotorer med permanentmagnet og direktedrift med høy og lav hastighet designes og produseres for å møte brukernes høyere krav.

Anhui Mingteng permanentmagnetisk maskineri og elektrisk utstyr Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) ble etablert i 2007. Det er en høyteknologisk bedrift som spesialiserer seg på forskning og utvikling, produksjon og salg av ultrahøyeffektive synkronmotorer med permanentmagnet. Selskapet bruker moderne motordesignteori, profesjonell designprogramvare og et egenutviklet designprogram for permanentmagnetmotorer for å simulere det elektromagnetiske feltet, væskefeltet, temperaturfeltet, spenningsfeltet osv. til permanentmagnetmotorer, optimalisere den magnetiske kretsstrukturen, forbedre motorens energieffektivitetsnivå og fundamentalt sikre pålitelig bruk av permanentmagnetmotorer.

Opphavsrett: Denne artikkelen er et opptrykk av WeChats offentlige nummer «Motor Alliance», den opprinnelige lenken.https://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Denne artikkelen representerer ikke selskapets synspunkter. Hvis du har andre meninger eller synspunkter, vennligst korriger oss!