Met de ontwikkeling van zeldzame-aarde-permanentmagneetmaterialen in de jaren 70 ontstonden zeldzame-aarde-permanentmagneetmotoren. Permanente-magneetmotoren gebruiken zeldzame-aarde-permanentmagneten voor excitatie, en permanente magneten kunnen na magnetisatie permanente magnetische velden genereren. De excitatieprestaties zijn uitstekend en ze zijn superieur aan elektrische excitatiemotoren op het gebied van stabiliteit, kwaliteit en verliesreductie, wat de traditionele motormarkt op zijn kop heeft gezet.

De afgelopen jaren zijn de prestaties en technologie van elektromagnetische materialen, met name zeldzame aardmetalen, geleidelijk verbeterd dankzij de snelle ontwikkeling van moderne wetenschap en technologie. Gecombineerd met de snelle ontwikkeling van vermogenselektronica, krachtoverbrengingstechnologie en automatische regeltechnologie, worden de prestaties van synchrone permanente magneetmotoren steeds beter.

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

1. Ontwikkelingsbasis van de permanente magneet synchrone motor

a. Toepassing van hoogwaardige zeldzame-aarde permanente magneetmaterialen

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

Vergeleken met de traditionele driefase-inductiemotor met elektrische bekrachtiging vervangt de permanente magneet de elektrische bekrachtigingspool, vereenvoudigt de constructie, 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 met een hoger vermogen wordt bevorderd.

b. Toepassing van de nieuwe regeltheorie

De afgelopen jaren hebben regelalgoritmen zich snel ontwikkeld. Vectorregelalgoritmen hebben het probleem van de aandrijfstrategie van wisselstroommotoren in principe opgelost, waardoor deze over goede regelprestaties beschikken. De opkomst van directe koppelregeling vereenvoudigt de regelstructuur en biedt sterke circuitprestaties bij parameterveranderingen en een snelle dynamische koppelrespons. Indirecte koppelregeling lost het probleem van grote koppelpulsaties van het directe koppel bij lage snelheid op en verbetert de snelheid en regelnauwkeurigheid van de motor.

c. Toepassing van krachtige elektronische apparaten en processoren

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

In de jaren 70 verscheen een reeks universele omvormers, die industriële frequenties konden omzetten in variabele frequenties met een continu instelbare frequentie, waardoor de mogelijkheid werd gecreëerd voor variabele frequentieregeling van wisselstroom. Deze omvormers hebben een softstartfunctie nadat de frequentie is ingesteld. De frequentie kan met een bepaalde snelheid van nul naar de ingestelde frequentie stijgen, en de snelheid kan continu binnen een breed bereik worden aangepast, wat het startprobleem van synchrone motoren oplost.

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

De eerste motor in de geschiedenis was een permanente magneetmotor. Destijds waren de prestaties van permanente magneetmaterialen relatief slecht en waren de coërcitiekracht en remanentie van permanente magneten te laag, waardoor ze al snel werden vervangen door elektrische bekrachtigingsmotoren.

In de jaren 70 hadden zeldzame aardmetalen met permanente magneten, zoals NdFeB, een grote coërcitiekracht, remanentie, een sterk demagnetiseringsvermogen en een hoog magnetisch energieproduct, waardoor synchrone motoren met permanente magneten met hoog vermogen hun intrede deden in de geschiedenisboeken. Tegenwoordig ontwikkelt het onderzoek naar synchrone motoren met permanente magneten zich steeds verder en richt het zich op hoge snelheid, hoog koppel, hoog vermogen en een hoog rendement.

De afgelopen jaren hebben synchrone motoren met permanente magneten zich snel ontwikkeld dankzij sterke investeringen van wetenschappers en de overheid. Met de ontwikkeling van microcomputertechnologie en automatische regeltechnologie worden synchrone motoren met permanente magneten op grote schaal gebruikt in diverse sectoren. Door de vooruitgang in de maatschappij zijn de eisen aan synchrone motoren met permanente magneten strenger geworden, waardoor motoren met permanente magneten zich ontwikkelen met een groter snelheidsregelbereik en een hogere precisie. Door de verbetering van de huidige productieprocessen zijn hoogwaardige materialen voor permanente magneten verder ontwikkeld. Dit verlaagt de kosten aanzienlijk en zorgt ervoor dat deze geleidelijk in diverse sectoren van het leven worden toegepast.

3. Huidige technologie

a. Technologie voor het ontwerp van permanente magneetsynchrone motoren

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

Ingebouwde permanente magneetmotoren hebben als voordelen een hoog rendement, een hoge vermogensfactor, een hoge vermogensdichtheid, een sterk uitbreidbaar toerental bij zwakke magnetische velden en een snelle dynamische responssnelheid. Hierdoor zijn ze een ideale keuze voor het aandrijven van motoren.

Permanente magneten zorgen voor het volledige magnetische excitatieveld van permanente magneetmotoren, en een te hoog coggingkoppel verhoogt de trillingen en het geluid van de motor tijdens bedrijf. Een te hoog coggingkoppel beïnvloedt de prestaties van het motortoerentalregelsysteem bij lage snelheden en de uiterst nauwkeurige positionering van het positieregelsysteem. Daarom moet het coggingkoppel bij het ontwerp van de motor zoveel mogelijk worden verminderd door middel van motoroptimalisatie.

Volgens onderzoek omvatten de algemene methoden om het coggingkoppel te verminderen het aanpassen van de poolboogcoëfficiënt, het verkleinen van de sleufbreedte van de stator, het afstemmen van de scheefstand en de poolsleuf, het aanpassen van de positie, grootte en vorm van de magnetische pool, enz. Het is echter belangrijk om te weten dat het verlagen van het coggingkoppel andere prestaties van de motor kan beïnvloeden, zoals het afnemen van het elektromagnetische koppel. Daarom moeten bij het ontwerp verschillende factoren zoveel mogelijk in evenwicht worden gebracht om de beste motorprestaties te bereiken.

b.Simulatietechnologie voor permanente magneetsynchrone motoren

De aanwezigheid van permanente magneten in motoren met permanente magneten maakt het voor ontwerpers lastig om parameters te berekenen, zoals het ontwerp van de lekstroomcoëfficiënt bij nullast en de poolboogcoëfficiënt. Over het algemeen wordt software voor eindige-elementenanalyse gebruikt om de parameters van motoren met permanente magneten te berekenen en te optimaliseren. Software voor eindige-elementenanalyse kan motorparameters zeer nauwkeurig berekenen en is zeer betrouwbaar bij het analyseren van de impact van motorparameters op de prestaties.

De eindige elementenberekening maakt het voor ons eenvoudiger, sneller en nauwkeuriger om het elektromagnetische veld van motoren te berekenen en te analyseren. Dit is een numerieke methode die is ontwikkeld op basis van de differentiaalmethode en die veelvuldig wordt gebruikt in de wetenschap en techniek. Gebruik wiskundige methoden om een ​​aantal 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 benaderende 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 motorregeltechnologie

Het verbeteren van de prestaties van motoraandrijfsystemen is ook van groot belang voor de ontwikkeling van industriële regelsystemen. Het zorgt ervoor dat het systeem optimaal kan presteren. De basiskenmerken komen tot uiting in de lage snelheid, met name bij snelle opstart, statische acceleratie, enz., en de mogelijkheid om een ​​hoog koppel te leveren; en bij hoge snelheid kan een constant toerental over een breed bereik worden bereikt. Tabel 1 vergelijkt de prestaties van verschillende belangrijke motoren.

Zoals blijkt uit tabel 1, hebben permanentmagneetmotoren een goede betrouwbaarheid, een breed toerentalbereik en een hoog rendement. In combinatie met de juiste regelmethode kan het gehele motorsysteem optimale prestaties leveren. Daarom is het noodzakelijk om een ​​geschikt regelalgoritme te selecteren om een ​​efficiënte toerentalregeling te bereiken, zodat het motoraandrijfsysteem kan werken in een relatief breed toerentalregelbereik en een constant vermogensbereik.

De vectorregelmethode wordt veel gebruikt in het snelheidsregelalgoritme voor permanente magneetmotoren. De voordelen hiervan zijn een breed snelheidsregelbereik, hoge efficiëntie, hoge betrouwbaarheid, goede stabiliteit en goede economische voordelen. Het wordt veel gebruikt in motoraandrijvingen, spoorvervoer en servomotoren voor gereedschapsmachines. Vanwege de verschillende toepassingen is de huidige vectorregelstrategie ook anders.

4. Kenmerken van de permanente magneet synchrone motor

De synchrone motor met permanente magneet heeft een eenvoudige structuur, een laag verlies en een hoge vermogensfactor. Vergeleken met een elektrische motor is er geen reactieve excitatiestroom nodig, omdat er geen borstels, commutatoren en andere componenten zijn. Hierdoor zijn de statorstroom en het weerstandsverlies kleiner, is het rendement hoger, is het excitatiekoppel groter en zijn de regelprestaties beter. Er zijn echter nadelen, zoals hoge kosten en startproblemen. Door de toepassing van regeltechnologie in motoren, met name vectorregelsystemen, kunnen synchrone motoren met permanente magneet een breed snelheidsbereik, een snelle dynamische respons en een zeer nauwkeurige positioneringsregeling bereiken. Synchrone motoren met permanente magneet zullen daarom meer mensen aantrekken om uitgebreid onderzoek te doen.

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

a. De motor heeft een hoge vermogensfactor en een hoge kwaliteitsfactor van het elektriciteitsnet. Er is geen vermogensfactorcompensator nodig en de capaciteit van de onderstationapparatuur kan volledig worden benut;

b. De permanente magneetmotor wordt bekrachtigd door permanente magneten en werkt synchroon. Er is geen sprake van toerentalpulsatie en de weerstand van de leiding neemt niet toe bij het aandrijven van ventilatoren en pompen;

c. De permanente magneetmotor kan worden ontworpen met een hoog startkoppel (meer dan 3 keer) en indien nodig een hoge overbelastbaarheid, waardoor het fenomeen van "groot paard dat 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. Een Mingteng permanente magneet synchrone motor heeft geen bekrachtigingsstroom nodig. De reactieve stroom van een permanente magneet motor en een asynchrone motor verschilt ongeveer 50%, en de werkelijke bedrijfsstroom is ongeveer 15% lager dan die van een asynchrone motor.

e. De motor kan zo worden ontworpen dat hij direct start en de externe installatieafmetingen komen overeen met die van de momenteel veelgebruikte asynchrone motoren, die asynchrone motoren volledig kunnen vervangen;

f. Door het toevoegen van een driver 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 efficiëntie van het systeem te verbeteren, de transmissieketen te verkorten en de onderhoudskosten te verlagen, kunnen permanent magneet synchrone motoren met hoge en lage snelheid en directe aandrijving worden ontworpen en vervaardigd om te voldoen aan de hogere eisen van gebruikers.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetische Machines en Elektrische Apparatuur Co., Ltd.https://www.mingtengmotor.com/) werd opgericht in 2007. Het is een hightechbedrijf gespecialiseerd in onderzoek en ontwikkeling, productie en verkoop van ultra-efficiënte synchrone permanentmagneetmotoren. Het bedrijf maakt gebruik van moderne motorontwerptheorie, professionele ontwerpsoftware en een zelfontwikkeld ontwerpprogramma voor permanentmagneetmotoren om het elektromagnetische veld, vloeistofveld, temperatuurveld, spanningsveld, enz. van de permanentmagneetmotor te simuleren, de magnetische circuitstructuur te optimaliseren, de energie-efficiëntie van de motor te verbeteren en fundamenteel het betrouwbare gebruik van de permanentmagneetmotor te garanderen.

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

Dit artikel geeft niet de mening van ons bedrijf weer. Als u een andere mening of visie heeft, corrigeer ons dan!