Развојем материјала од сталних магнета од ретких земаља седамдесетих година прошлог века, појавили су се мотори са сталним магнетима од ретких земаља. Мотори са сталним магнетима користе сталне магнете од ретких земаља за побуђивање, а стални магнети могу генерисати стална магнетна поља након магнетизације. Њихове перформансе побуђивања су одличне и супериорнији су од електричних мотора са побуђивањем у погледу стабилности, квалитета и смањења губитака, што је потресло традиционално тржиште мотора.

Последњих година, са брзим развојем модерне науке и технологије, перформансе и технологија електромагнетних материјала, посебно електромагнетних материјала ретких земаља, постепено су се побољшавале. Уз брзи развој енергетске електронике, технологије преноса снаге и технологије аутоматског управљања, перформансе синхроних мотора са перманентним магнетима постају све боље и боље.

Штавише, синхрони мотори са перманентним магнетима имају предности мале тежине, једноставне структуре, мале величине, добрих карактеристика и велике густине снаге. Многе научноистраживачке институције и предузећа активно спроводе истраживање и развој синхроних мотора са перманентним магнетима, а њихова подручја примене ће се даље проширити.

1. Основе развоја синхроног мотора са перманентним магнетом

a.Примена висококвалитетних материјала од ретких земних елемената са сталним магнетима

Материјали од сталних магнета на бази ретких земних елемената прошли су кроз три фазе: SmCo5, Sm2Co17 и Nd2Fe14B. Тренутно, материјали од сталних магнета које представља NdFeB постали су најчешће коришћени тип материјала од сталних магнета на бази ретких земних елемената због својих одличних магнетних својстава. Развој материјала од сталних магнета подстакао је развој мотора са сталним магнетима.

У поређењу са традиционалним трофазним индукционим мотором са електричним побуђивањем, перманентни магнет замењује пол електричног побуђивања, поједностављује структуру, елиминише клизни прстен и четкицу ротора, остварује структуру без четкица и смањује величину ротора. Ово побољшава густину снаге, густину обртног момента и радну ефикасност мотора, чини га мањим и лакшим, додатно проширујући његово поље примене и подстичући развој електромотора ка већој снази.

б. Примена нове теорије управљања

Последњих година, алгоритми управљања су се брзо развијали. Међу њима, алгоритми векторског управљања су у принципу решили проблем стратегије вожње АЦ мотора, чинећи АЦ моторе добрим перформансама управљања. Појава директног управљања обртним моментом чини структуру управљања једноставнијом и има карактеристике снажних перформанси кола за промене параметара и брзу брзину динамичког одзива обртног момента. Технологија индиректног управљања обртним моментом решава проблем великих пулсација обртног момента директног обртног момента при малој брзини и побољшава брзину и тачност управљања мотором.

ц. Примена високоперформансних енергетских електронских уређаја и процесора

Модерна технологија енергетске електронике је важна веза између информационе индустрије и традиционалних индустрија, и мост између слабе струје и контролисане јаке струје. Развој технологије енергетске електронике омогућава реализацију стратегија управљања погоном.

Седамдесетих година прошлог века појавила се серија инвертора опште намене, који су могли да претварају снагу индустријске фреквенције у снагу променљиве фреквенције са континуирано подесивом фреквенцијом, стварајући тако услове за регулацију брзине наизменичне струје са променљивом фреквенцијом. Ови инвертори имају могућност меког старта након подешавања фреквенције, а фреквенција може да расте од нуле до подешене фреквенције одређеном брзином, а брзина пораста може се континуирано подешавати у широком опсегу, решавајући проблем покретања синхроних мотора.

2. Статус развоја синхроних мотора са перманентним магнетима у земљи и иностранству

Први мотор у историји био је мотор са перманентним магнетом. У то време, перформансе материјала са перманентним магнетима биле су релативно лоше, а коерцитивна сила и реманенција перманентних магнета прениске, па су их убрзо заменили мотори са електричним побудама.

Седамдесетих година прошлог века, материјали од ретких земних сталних магнета, представљени NdFeB, имали су велику коерцитивну силу, реманентност, јаку способност демагнетизације и велики магнетни енергетски производ, што је довело до тога да се синхрони мотори са сталним магнетима велике снаге појаве на историјској сцени. Сада, истраживање синхроних мотора са сталним магнетима постаје све зрелије и развија се ка великим брзинама, великом обртном моменту, великој снази и високој ефикасности.

Последњих година, захваљујући снажним улагањима домаћих научника и владе, синхрони мотори са перманентним магнетима су се брзо развијали. Развојем микрорачунарске технологије и технологије аутоматског управљања, синхрони мотори са перманентним магнетима су се широко користили у различитим областима. Захваљујући напретку друштва, захтеви људи за синхроним моторима са перманентним магнетима су постали строжији, што је довело до развоја мотора са перманентним магнетима ка већем опсегу регулације брзине и већој прецизности управљања. Захваљујући побољшању тренутних производних процеса, даље су развијени високоперформансни материјали са перманентним магнетима. То значајно смањује њихову цену и постепено их примењује у различитим областима живота.

3. Тренутна технологија

a. Технологија пројектовања синхроних мотора са перманентним магнетима

У поређењу са обичним електричним побудним моторима, синхрони мотори са перманентним магнетима немају електричне побудне намотаје, колекторске прстенове и побудне кућишта, што значајно побољшава не само стабилност и поузданост, већ и ефикасност.

Међу њима, уграђени мотори са перманентним магнетима имају предности високе ефикасности, високог фактора снаге, високе густине јединичне снаге, јаке могућности проширења брзине са слабим магнетима и брзе динамичке брзине одзива, што их чини идеалним избором за погон мотора.

Перманентни магнети обезбеђују целокупно побудно магнетно поље мотора са перманентним магнетима, а обртни момент зупчања ће повећати вибрације и буку мотора током рада. Прекомерни обртни момент зупчања ће утицати на перформансе система за контролу брзине мотора при малим брзинама и на високо прецизно позиционирање система за контролу положаја. Стога, приликом пројектовања мотора, обртни момент зупчања треба што више смањити оптимизацијом мотора.

Према истраживањима, опште методе за смањење обртног момента зупчања укључују промену коефицијента лука пола, смањење ширине прореза статора, усклађивање косог прореза и прореза пола, промену положаја, величине и облика магнетног пола итд. Међутим, треба напоменути да смањење обртног момента зупчања може утицати на друге перформансе мотора, као што је електромагнетни обртни момент који се може сходно томе смањити. Стога, приликом пројектовања, различити фактори треба да буду што је више могуће уравнотежени како би се постигле најбоље перформансе мотора.

б. Технологија симулације синхроног мотора са перманентним магнетом

Присуство перманентних магнета у моторима са перманентним магнетима отежава пројектантима израчунавање параметара, као што су коефицијент флукса цурења без оптерећења и коефицијент полусмерног лука. Генерално, софтвер за анализу коначних елемената се користи за израчунавање и оптимизацију параметара мотора са перманентним магнетима. Софтвер за анализу коначних елемената може веома прецизно израчунати параметре мотора и веома је поуздан за анализу утицаја параметара мотора на перформансе.

Метода прорачуна коначних елемената олакшава, убрзава и прецизније нам омогућава да израчунамо и анализирамо електромагнетно поље мотора. Ово је нумеричка метода развијена на основу методе разлике и широко се користи у науци и инжењерству. Користите математичке методе за дискретизацију неких континуираних домена решења у групе јединица, а затим интерполирајте у свакој јединици. На овај начин се формира линеарна интерполациона функција, односно симулира се и анализира приближна функција помоћу коначних елемената, што нам омогућава да интуитивно посматрамо смер линија магнетног поља и расподелу густине магнетног флукса унутар мотора.

c. Технологија управљања синхроним мотором са перманентним магнетом

Побољшање перформанси система моторног погона је такође од великог значаја за развој области индустријског управљања. Омогућава да се систем покреће са најбољим перформансама. Његове основне карактеристике се огледају у малој брзини, посебно у случају брзог покретања, статичког убрзања итд., може да произведе велики обртни момент; а при вожњи великом брзином, може да постигне константну контролу снаге и брзине у широком опсегу. Табела 1 упоређује перформансе неколико главних мотора.

Као што се може видети из Табеле 1, мотори са перманентним магнетима имају добру поузданост, широк опсег брзина и високу ефикасност. У комбинацији са одговарајућим методом управљања, цео систем мотора може постићи најбоље перформансе. Стога је неопходно одабрати одговарајући алгоритам управљања како би се постигла ефикасна регулација брзине, тако да систем погона мотора може да ради у релативно широком подручју регулације брзине и константном опсегу снаге.

Метода векторског управљања се широко користи у алгоритму за управљање брзином мотора са перманентним магнетима. Има предности широког опсега регулације брзине, високе ефикасности, високе поузданости, добре стабилности и добрих економских користи. Широко се користи у моторним погонима, железничком транспорту и серво машинама алаткама. Због различитих употреба, тренутно усвојена стратегија векторског управљања је такође различита.

4. Карактеристике синхроног мотора са перманентним магнетом

Синхрони мотор са перманентним магнетом има једноставну структуру, мале губитке и висок фактор снаге. У поређењу са електричним побудним мотором, због недостатка четкица, комутатора и других уређаја, није потребна реактивна струја побуде, па су губици струје статора и отпора мањи, ефикасност је већа, обртни момент побуде је већи, а перформансе управљања су боље. Међутим, постоје недостаци као што су висока цена и тешкоће при покретању. Захваљујући примени технологије управљања у моторима, посебно примени векторских система управљања, синхрони мотори са перманентним магнетом могу постићи широк опсег регулације брзине, брз динамички одзив и високо прецизну контролу позиционирања, тако да ће синхрони мотори са перманентним магнетом привући више људи да спроведу опсежна истраживања.

5. Техничке карактеристике синхроног мотора са сталним магнетом компаније Anhui Mingteng

а. Мотор има висок фактор снаге и висок фактор квалитета електроенергетске мреже. Није потребан компензатор фактора снаге, а капацитет опреме трафостанице може се у потпуности искористити;

б. Мотор са сталним магнетима се побуђује сталним магнетима и ради синхроно. Нема пулсација брзине, а отпор цевовода се не повећава при погону вентилатора и пумпи;

ц. Мотор са сталним магнетима може бити пројектован са високим почетним обртним моментом (више од 3 пута) и високим капацитетом преоптерећења по потреби, чиме се решава феномен „велики коњ вуче мала кола“;

д. Реактивна струја обичног асинхроног мотора је генерално око 0,5-0,7 пута већа од номиналне струје. Мингтенг синхрони мотор са перманентним магнетом не захтева струју побуђивања. Реактивна струја мотора са перманентним магнетом и асинхроног мотора се разликује за око 50%, а стварна радна струја је око 15% нижа од струје асинхроног мотора;

е. Мотор може бити пројектован за директно покретање, а спољне инсталационе димензије су исте као и код тренутно широко коришћених асинхроних мотора, који могу у потпуности заменити асинхроне моторе;

ф. Додавањем драјвера може се постићи меки старт, меко заустављање и безстепена регулација брзине, са добрим динамичким одзивом и додатно побољшаним ефектом уштеде енергије;

г. Мотор има много тополошких структура, које директно испуњавају основне захтеве машинске опреме у широком опсегу и под екстремним условима;

х. Да би се побољшала ефикасност система, скратио ланац преноса и смањили трошкови одржавања, синхрони мотори са сталним магнетима са директним погоном велике и мале брзине могу се пројектовати и произвести тако да задовоље више захтеве корисника.

Анхуи Мингтенг компанија за перманентно-магнетне машине и електричну опрему, д.о.о. (хттпс://ввв.минтенгмотор.цом/) је основана 2007. године. То је високотехнолошко предузеће специјализовано за истраживање и развој, производњу и продају ултра-високо ефикасних синхроних мотора са перманентним магнетима. Компанија користи модерну теорију пројектовања мотора, професионални софтвер за пројектовање и сопствени програм за пројектовање мотора са перманентним магнетима како би симулирала електромагнетно поље, поље флуида, температурно поље, поље напона итд. мотора са перманентним магнетима, оптимизовала структуру магнетног кола, побољшала ниво енергетске ефикасности мотора и фундаментално осигурала поуздану употребу мотора са перманентним магнетима.

Ауторска права: Овај чланак је прештампа јавног броја „Motor Alliance“ на WeChat-у, оригинални линкхттпс://мп.веиксин.кк.цом/с/тРООкТ3пКвЗтнХЈТ4Ји0Цг

Овај чланак не представља ставове наше компаније. Ако имате другачија мишљења или ставове, молимо вас да нас исправите!