Met de ontwikkeling van zeldzame-aarde permanente magneetmaterialen in de jaren zeventig ontstonden zeldzame-aarde permanente magneetmotoren. Permanente magneetmotoren gebruiken permanente magneten van zeldzame aardmetalen voor excitatie, en permanente magneten kunnen na magnetisatie permanente magnetische velden genereren. De bekrachtigingsprestaties zijn uitstekend en zijn superieur aan elektrische bekrachtigingsmotoren in termen van stabiliteit, kwaliteit en verliesvermindering, wat de traditionele motormarkt heeft geschokt.

In de afgelopen jaren zijn, met de snelle ontwikkeling van moderne wetenschap en technologie, de prestaties en technologie van elektromagnetische materialen, vooral zeldzame aardmetalen, geleidelijk verbeterd. In combinatie met de snelle ontwikkeling van vermogenselektronica, krachtoverbrengingstechnologie en automatische besturingstechnologie worden de prestaties van synchrone motoren met permanente magneet steeds beter.

Bovendien hebben synchrone motoren met permanente magneet de voordelen van een laag gewicht, een eenvoudige structuur, een klein formaat, goede eigenschappen en een hoge vermogensdichtheid. Veel wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en ondernemingen voeren actief onderzoek en ontwikkeling uit van synchrone motoren met permanente magneet, en hun toepassingsgebieden zullen verder worden uitgebreid.

1. Ontwikkelingsbasis van synchrone motor met permanente magneet

a. Toepassing van hoogwaardige permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen

Zeldzame aarde permanente magneetmaterialen hebben drie fasen doorlopen: SmCo5, Sm2Co17 en Nd2Fe14B. Momenteel zijn permanente magneetmaterialen, vertegenwoordigd door NdFeB, het meest gebruikte type permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen geworden vanwege hun uitstekende magnetische eigenschappen. De ontwikkeling van permanente magneetmaterialen heeft de ontwikkeling van permanente magneetmotoren gestimuleerd.

Vergeleken met de traditionele driefasige inductiemotor met elektrische excitatie vervangt de permanente magneet de elektrische excitatiepool, vereenvoudigt de structuur, elimineert de sleepring en borstel van de rotor, realiseert de borstelloze structuur en verkleint de rotor. Dit verbetert de vermogensdichtheid, koppeldichtheid en werkefficiëntie van de motor, en maakt de motor kleiner en lichter, waardoor het toepassingsgebied verder wordt uitgebreid en de ontwikkeling van elektromotoren naar een hoger vermogen wordt bevorderd.

b.Toepassing van nieuwe controletheorie

De afgelopen jaren hebben besturingsalgoritmen zich snel ontwikkeld. Onder hen hebben vectorbesturingsalgoritmen het aandrijfstrategieprobleem van AC-motoren in principe opgelost, waardoor AC-motoren goede regelprestaties hebben. De opkomst van directe koppelregeling maakt de besturingsstructuur eenvoudiger en heeft de kenmerken van sterke circuitprestaties voor parameterwijzigingen en een hoge koppeldynamische responssnelheid. Indirecte koppelcontroletechnologie lost het probleem op van grote koppelpulsaties van direct koppel bij lage snelheid, en verbetert de snelheid en regelnauwkeurigheid van de motor.

c.Toepassing van krachtige elektronische apparaten en processors

Moderne vermogenselektronicatechnologie is een belangrijke interface tussen de informatie-industrie en traditionele industrieën, en een brug tussen zwakke stroom en gecontroleerde sterke stroom. De ontwikkeling van vermogenselektronicatechnologie maakt de realisatie van aandrijfregelstrategieën mogelijk.

In de jaren zeventig verscheen een reeks omvormers voor algemeen gebruik, die industrieel frequentievermogen konden omzetten in vermogen met variabele frequentie met continu instelbare frequentie, waardoor voorwaarden werden geschapen voor variabele snelheidsregeling van wisselstroom. Deze omvormers hebben een softstartmogelijkheid nadat de frequentie is ingesteld, en de frequentie kan met een bepaalde snelheid stijgen van nul naar de ingestelde frequentie, en de stijgende snelheid kan continu worden aangepast binnen een breed bereik, waardoor het startprobleem van synchrone motoren wordt opgelost.

2. Ontwikkelingsstatus van synchrone motoren met permanente magneet in binnen- en buitenland

De eerste motor in de geschiedenis was een permanentmagneetmotor. In die tijd waren de prestaties van permanente magneetmaterialen relatief slecht en waren de coërcitiefkracht en remanentie van permanente magneten te laag, zodat ze al snel werden vervangen door elektrische excitatiemotoren.

In de jaren zeventig hadden zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen, vertegenwoordigd door NdFeB, een grote dwangkracht, remanentie, een sterk demagnetisatievermogen en een groot magnetisch energieproduct, waardoor krachtige synchrone motoren met permanente magneten op het toneel van de geschiedenis verschenen. Nu wordt het onderzoek naar synchrone motoren met permanente magneet steeds volwassener en ontwikkelt het zich in de richting van hoge snelheid, hoog koppel, hoog vermogen en hoog rendement.

De afgelopen jaren hebben synchrone motoren met permanente magneet zich dankzij de sterke investeringen van binnenlandse wetenschappers en de overheid snel ontwikkeld. Met de ontwikkeling van microcomputertechnologie en automatische besturingstechnologie worden synchrone motoren met permanente magneet op grote schaal gebruikt op verschillende gebieden. Als gevolg van de vooruitgang van de samenleving zijn de eisen van mensen aan synchrone motoren met permanente magneet strenger geworden, wat ertoe heeft geleid dat permanentmagneetmotoren zich hebben ontwikkeld naar een groter snelheidsregelbereik en een hogere precisiecontrole. Door de verbetering van de huidige productieprocessen zijn hoogwaardige permanente magneetmaterialen verder ontwikkeld. Dit verlaagt de kosten aanzienlijk en past deze geleidelijk toe op verschillende levensgebieden.

3. Huidige technologie

A. Ontwerptechnologie voor synchrone motoren met permanente magneet

Vergeleken met gewone elektrische bekrachtigingsmotoren hebben synchrone motoren met permanente magneet geen elektrische bekrachtigingswikkelingen, collectorringen en bekrachtigingskasten, wat niet alleen de stabiliteit en betrouwbaarheid, maar ook de efficiëntie aanzienlijk verbetert.

Onder hen hebben ingebouwde permanentmagneetmotoren de voordelen van een hoog rendement, een hoge arbeidsfactor, een hoge vermogensdichtheid per eenheid, een sterk zwak magnetisch snelheidsuitbreidingsvermogen en een snelle dynamische responssnelheid, waardoor ze een ideale keuze zijn voor het aandrijven van motoren.

Permanente magneten zorgen voor het volledige magnetische excitatieveld van motoren met permanente magneet, en het tandwielkoppel zal de trillingen en het geluid van de motor tijdens bedrijf verhogen. Een overmatig tandwielkoppel zal de prestaties bij lage snelheden van het motortoerentalregelsysteem en de uiterst nauwkeurige positionering van het positieregelsysteem beïnvloeden. Daarom moet bij het ontwerpen van de motor het tandwielkoppel zoveel mogelijk worden verminderd door middel van motoroptimalisatie.

Volgens onderzoek omvatten de algemene methoden om het tandwielkoppel te verminderen het veranderen van de poolboogcoëfficiënt, het verkleinen van de sleufbreedte van de stator, het afstemmen van de scheve sleuf en de poolsleuf, het veranderen van de positie, de grootte en de vorm van de magnetische pool, enz. moet worden opgemerkt dat het verminderen van het tandwielkoppel andere prestaties van de motor kan beïnvloeden, omdat het elektromagnetische koppel dienovereenkomstig kan afnemen. Daarom moeten bij het ontwerpen verschillende factoren zoveel mogelijk in evenwicht worden gebracht om de beste motorprestaties te bereiken.

b. Synchrone motorsimulatietechnologie met permanente magneet

De aanwezigheid van permanente magneten in permanentmagneetmotoren maakt het voor ontwerpers moeilijk om parameters te berekenen, zoals het ontwerp van de nullastlekfluxcoëfficiënt en de poolboogcoëfficiënt. Over het algemeen wordt eindige-elementenanalysesoftware gebruikt om de parameters van permanentmagneetmotoren te berekenen en te optimaliseren. Eindige-elementenanalysesoftware kan motorparameters zeer nauwkeurig berekenen, en het is zeer betrouwbaar om deze te gebruiken om de impact van motorparameters op de prestaties te analyseren.

De eindige-elementenberekeningsmethode maakt het voor ons eenvoudiger, sneller en nauwkeuriger om het elektromagnetische veld van motoren te berekenen en analyseren. Dit is een numerieke methode die is ontwikkeld op basis van de verschilmethode en die veel wordt gebruikt in de wetenschap en techniek. Gebruik wiskundige methoden om sommige continue oplossingsdomeinen te discretiseren in groepen eenheden, en interpoleer vervolgens in elke eenheid. Op deze manier wordt een lineaire interpolatiefunctie gevormd, dat wil zeggen dat een geschatte functie wordt gesimuleerd en geanalyseerd met behulp van eindige elementen, waardoor we intuïtief de richting van magnetische veldlijnen en de verdeling van de magnetische fluxdichtheid in de motor kunnen observeren.

c.Permanente magneet synchrone motorbesturingstechnologie

Het verbeteren van de prestaties van motoraandrijfsystemen is ook van groot belang voor de ontwikkeling van het industriële besturingsveld. Hierdoor kan het systeem met de beste prestaties worden aangedreven. De basiskenmerken worden weerspiegeld in de lage snelheid, vooral in het geval van snel starten, statische acceleratie, enz. Kan het een groot koppel leveren; en bij het rijden op hoge snelheid kan het een constante vermogenssnelheidsregeling over een breed bereik bereiken. Tabel 1 vergelijkt de prestaties van verschillende grote motoren.

Zoals uit Tabel 1 blijkt, hebben permanentmagneetmotoren een goede betrouwbaarheid, een groot snelheidsbereik en een hoog rendement. In combinatie met de bijbehorende besturingsmethode kan het hele motorsysteem de beste prestaties behalen. Daarom is het noodzakelijk om een ​​geschikt regelalgoritme te selecteren om een ​​efficiënte snelheidsregeling te bereiken, zodat het motoraandrijfsysteem kan werken in een relatief breed snelheidsregelgebied en een constant vermogensbereik.

De vectorbesturingsmethode wordt veel gebruikt in het algoritme voor de snelheidsregeling van de permanente magneetmotor. Het heeft de voordelen van een breed snelheidsregelbereik, hoog rendement, hoge betrouwbaarheid, goede stabiliteit en goede economische voordelen. Het wordt veel gebruikt in motoraandrijving, spoorvervoer en servo voor werktuigmachines. Vanwege verschillende toepassingen is de huidige vectorbestrijdingsstrategie ook anders.

4. Kenmerken van synchrone motor met permanente magneet

De synchrone motor met permanente magneet heeft een eenvoudige structuur, weinig verlies en een hoge arbeidsfactor. Vergeleken met de elektrische bekrachtigingsmotor is er geen reactieve bekrachtigingsstroom vereist, omdat er geen borstels, commutatoren en andere apparaten zijn, waardoor de statorstroom en het weerstandsverlies kleiner zijn, het rendement hoger is, het bekrachtigingskoppel groter is en de regelprestaties is beter. Er zijn echter nadelen zoals hoge kosten en moeilijkheden bij het starten. Door de toepassing van besturingstechnologie in motoren, met name de toepassing van vectorbesturingssystemen, kunnen synchrone motoren met permanente magneet een snelheidsregeling over een breed bereik, een snelle dynamische respons en een uiterst nauwkeurige positioneringscontrole bereiken, zodat synchrone motoren met permanente magneet meer mensen zullen aantrekken om te geleiden uitgebreid onderzoek.

5. Technische kenmerken van Anhui Mingteng synchrone motor met permanente magneet

A. De motor heeft een hoge vermogensfactor en een hoge kwaliteitsfactor van het elektriciteitsnet. Er is geen arbeidsfactorcompensator vereist en de capaciteit van de onderstationapparatuur kan volledig worden benut;

B. De permanentmagneetmotor wordt bekrachtigd door permanente magneten en werkt synchroon. Er is geen snelheidspulsatie en de pijpleidingweerstand wordt niet verhoogd bij het aandrijven van ventilatoren en pompen;

C. De permanente magneetmotor kan indien nodig worden ontworpen met een hoog startkoppel (meer dan 3 keer) en een hoge overbelastingscapaciteit, waardoor het fenomeen van "groot paard dat een kleine kar trekt" wordt opgelost;

D. De reactieve stroom van een gewone asynchrone motor is over het algemeen ongeveer 0,5-0,7 keer de nominale stroom. De synchrone motor met permanente magneet van Mingteng heeft geen bekrachtigingsstroom nodig. De reactieve stroom van een permanente magneetmotor en een asynchrone motor is ongeveer 50% verschillend, en de werkelijke bedrijfsstroom is ongeveer 15% lager dan die van een asynchrone motor;

e. De motor kan worden ontworpen om direct te starten en de externe installatieafmetingen zijn dezelfde als die van de momenteel veelgebruikte asynchrone motoren, die asynchrone motoren volledig kunnen vervangen;

F. Door een bestuurder toe te voegen, kan een zachte start, zachte stop en traploze snelheidsregeling worden bereikt, met een goede dynamische respons en een verder verbeterd energiebesparend effect;

G. De motor heeft veel topologische structuren, die direct voldoen aan de fundamentele eisen van mechanische apparatuur in een breed bereik en onder extreme omstandigheden;

H. Om de systeemefficiëntie te verbeteren, de transmissieketen te verkorten en de onderhoudskosten te verlagen, kunnen synchrone motoren met permanente magneet en permanente magneet met hoge en lage snelheid worden ontworpen en vervaardigd om aan de hogere eisen van gebruikers te voldoen.

Anhui Mingteng permanent-magnetische machines en elektrische apparatuur Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) werd opgericht in 2007. Het is een hightech onderneming die gespecialiseerd is in onderzoek en ontwikkeling, productie en verkoop van synchrone motoren met permanente magneet met ultrahoog rendement. Het bedrijf maakt gebruik van moderne motorontwerptheorie, professionele ontwerpsoftware en een zelf ontwikkeld ontwerpprogramma voor permanente magneetmotoren om het elektromagnetische veld, het vloeistofveld, het temperatuurveld, het spanningsveld enz. van de permanente magneetmotor te simuleren, de magnetische circuitstructuur te optimaliseren, de het energie-efficiëntieniveau van de motor, en garanderen fundamenteel het betrouwbare gebruik van de permanente magneetmotor.

Copyright: Dit artikel is een herdruk van het WeChat-publieksnummer “Motor Alliance”, de originele linkhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Dit artikel vertegenwoordigt niet de standpunten van ons bedrijf. Als u een andere mening of mening heeft, corrigeer ons dan!