1970'lerde nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemelerinin geliştirilmesiyle nadir toprak kalıcı mıknatıs motorları ortaya çıktı. Kalıcı mıknatıs motorları, uyarma için nadir toprak kalıcı mıknatısları kullanır ve kalıcı mıknatıslar, mıknatıslanmadan sonra kalıcı manyetik alanlar üretebilir. Uyarım performansı mükemmeldir ve geleneksel motor pazarını sarsan kararlılık, kalite ve kayıp azaltma açısından elektrikli uyarım motorlarından üstündür.

Son yıllarda, modern bilim ve teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte, elektromanyetik malzemelerin, özellikle nadir toprak elektromanyetik malzemelerin performansı ve teknolojisi giderek iyileştirildi. Güç elektroniği, güç iletim teknolojisi ve otomatik kontrol teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, kalıcı mıknatıslı senkron motorların performansı giderek daha iyi hale geliyor.

Ayrıca, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar hafiflik, basit yapı, küçük boyut, iyi özellikler ve yüksek güç yoğunluğu avantajlarına sahiptir. Birçok bilimsel araştırma kurumu ve işletme kalıcı mıknatıslı senkron motorların araştırma ve geliştirmesini aktif olarak yürütmektedir ve uygulama alanları daha da genişletilecektir.

1.Daimi mıknatıslı senkron motorun geliştirme temeli

a. Yüksek performanslı nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemelerinin uygulanması

Nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemeleri üç aşamadan geçmiştir: SmCo5, Sm2Co17 ve Nd2Fe14B. Şu anda, NdFeB ile temsil edilen kalıcı mıknatıs malzemeleri, mükemmel manyetik özellikleri nedeniyle en yaygın kullanılan nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemesi türü haline gelmiştir. Kalıcı mıknatıs malzemelerinin geliştirilmesi, kalıcı mıknatıs motorlarının geliştirilmesini yönlendirmiştir.

Elektrik uyarımlı geleneksel üç fazlı endüksiyon motoruyla karşılaştırıldığında, kalıcı mıknatıs elektrik uyarım kutbunu değiştirir, yapıyı basitleştirir, rotorun kayar halkasını ve fırçasını ortadan kaldırır, fırçasız yapıyı gerçekleştirir ve rotorun boyutunu küçültür. Bu, motorun güç yoğunluğunu, tork yoğunluğunu ve çalışma verimliliğini iyileştirir ve motoru daha küçük ve daha hafif hale getirerek uygulama alanını daha da genişletir ve elektrik motorlarının daha yüksek güce doğru gelişimini teşvik eder.

b.Yeni kontrol teorisinin uygulanması

Son yıllarda kontrol algoritmaları hızla gelişmiştir. Bunlar arasında vektör kontrol algoritmaları, AC motorların sürüş stratejisi sorununu prensipte çözmüş ve AC motorların iyi kontrol performansına sahip olmasını sağlamıştır. Doğrudan tork kontrolünün ortaya çıkması, kontrol yapısını daha basit hale getirir ve parametre değişiklikleri için güçlü devre performansı ve hızlı tork dinamik tepki hızı özelliklerine sahiptir. Dolaylı tork kontrol teknolojisi, düşük hızda doğrudan torkun büyük tork titreşimi sorununu çözer ve motorun hızını ve kontrol doğruluğunu iyileştirir.

c.Yüksek performanslı güç elektroniği cihazlarının ve işlemcilerinin uygulanması

Modern güç elektroniği teknolojisi, bilgi endüstrisi ile geleneksel endüstriler arasında önemli bir arayüz ve zayıf akım ile kontrollü güçlü akım arasında bir köprüdür. Güç elektroniği teknolojisinin geliştirilmesi, tahrik kontrol stratejilerinin gerçekleştirilmesini sağlar.

1970'lerde, endüstriyel frekans gücünü sürekli ayarlanabilir frekanslı değişken frekans gücüne dönüştürebilen ve böylece AC gücünün değişken frekans hız düzenlemesi için koşullar yaratabilen bir dizi genel amaçlı invertör ortaya çıktı. Bu invertörler, frekans ayarlandıktan sonra yumuşak başlatma yeteneğine sahiptir ve frekans belirli bir oranda sıfırdan ayarlanan frekansa yükselebilir ve yükselme oranı geniş bir aralıkta sürekli olarak ayarlanabilir ve senkron motorların başlatma sorununu çözer.

2. Yurt içinde ve yurt dışında kalıcı mıknatıslı senkron motorların geliştirme durumu

Tarihteki ilk motor kalıcı mıknatıslı motordu. O zamanlar kalıcı mıknatıs malzemelerinin performansı nispeten zayıftı ve kalıcı mıknatısların zorlayıcı kuvveti ve kalıcı mıknatıslanmaları çok düşüktü, bu yüzden kısa sürede elektrikli uyarma motorlarıyla değiştirildiler.

1970'lerde, NdFeB ile temsil edilen nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemeleri büyük zorlayıcı kuvvete, kalıcı mıknatıslanmaya, güçlü manyetik giderme yeteneğine ve büyük manyetik enerji ürününe sahipti ve bu da yüksek güçlü kalıcı mıknatıslı senkron motorların tarih sahnesine çıkmasını sağladı. Şimdi, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar üzerindeki araştırmalar giderek daha olgunlaşıyor ve yüksek hız, yüksek tork, yüksek güç ve yüksek verimliliğe doğru gelişiyor.

Son yıllarda, yerli bilim insanlarının ve hükümetin güçlü yatırımlarıyla, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar hızla gelişti. Mikrobilgisayar teknolojisi ve otomatik kontrol teknolojisinin gelişmesiyle, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Toplumun ilerlemesiyle birlikte, insanların kalıcı mıknatıslı senkron motorlara olan gereksinimleri daha katı hale geldi ve bu da kalıcı mıknatıslı motorların daha geniş bir hız düzenleme aralığına ve daha yüksek hassasiyetli kontrole doğru gelişmesine yol açtı. Mevcut üretim süreçlerinin iyileştirilmesi nedeniyle, yüksek performanslı kalıcı mıknatıslı malzemeler daha da geliştirildi. Bu, maliyetini büyük ölçüde azaltır ve kademeli olarak yaşamın çeşitli alanlarına uygulanır.

3. Güncel teknoloji

a. Kalıcı mıknatıslı senkron motor tasarım teknolojisi

Kalıcı mıknatıslı senkron motorlar, sıradan elektrik uyartım motorlarına kıyasla elektrik uyartım sargılarına, kollektör halkalarına ve uyartım kabinlerine sahip değildir, bu da sadece kararlılığı ve güvenilirliği değil, aynı zamanda verimliliği de büyük ölçüde artırır.

Bunlar arasında, yerleşik sabit mıknatıslı motorlar, yüksek verimlilik, yüksek güç faktörü, yüksek birim güç yoğunluğu, güçlü zayıf manyetik hız genişleme kabiliyeti ve hızlı dinamik tepki hızı gibi avantajlara sahip olup, bunları motorları sürmek için ideal bir seçim haline getirmektedir.

Kalıcı mıknatıslar, kalıcı mıknatıs motorlarının tüm uyarma manyetik alanını sağlar ve dişli torku, çalışma sırasında motorun titreşimini ve gürültüsünü artıracaktır. Aşırı dişli torku, motor hız kontrol sisteminin düşük hız performansını ve konum kontrol sisteminin yüksek hassasiyetli konumlandırmasını etkileyecektir. Bu nedenle, motor tasarlanırken dişli torku, motor optimizasyonu yoluyla mümkün olduğunca azaltılmalıdır.

Araştırmalara göre, dişli torkunu azaltmanın genel yöntemleri arasında kutup ark katsayısını değiştirmek, statorun yuva genişliğini azaltmak, eğik yuvayı ve kutup yuvasını eşleştirmek, manyetik kutbun konumunu, boyutunu ve şeklini değiştirmek vb. yer alır. Ancak, dişli torkunu azaltırken, bunun motorun diğer performansını etkileyebileceği, örneğin elektromanyetik torkun buna göre azalabileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle, tasarım yaparken, en iyi motor performansını elde etmek için çeşitli faktörler mümkün olduğunca dengelenmelidir.

b.Daimi mıknatıslı senkron motor simülasyon teknolojisi

Kalıcı mıknatıs motorlarında kalıcı mıknatısların varlığı, tasarımcıların yüksüz kaçak akı katsayısı ve kutup ark katsayısı tasarımı gibi parametreleri hesaplamasını zorlaştırır. Genellikle, kalıcı mıknatıs motorlarının parametrelerini hesaplamak ve optimize etmek için sonlu eleman analizi yazılımı kullanılır. Sonlu eleman analizi yazılımı motor parametrelerini çok doğru bir şekilde hesaplayabilir ve motor parametrelerinin performans üzerindeki etkisini analiz etmek için kullanmak çok güvenilirdir.

Sonlu elemanlar hesaplama yöntemi, motorların elektromanyetik alanını hesaplamamızı ve analiz etmemizi daha kolay, daha hızlı ve daha doğru hale getirir. Bu, fark yöntemine dayanarak geliştirilen ve bilim ve mühendislikte yaygın olarak kullanılan sayısal bir yöntemdir. Bazı sürekli çözüm alanlarını birim gruplarına ayırmak için matematiksel yöntemleri kullanın ve ardından her birimde enterpolasyon yapın. Bu şekilde, doğrusal bir enterpolasyon fonksiyonu oluşturulur, yani sonlu elemanlar kullanılarak yaklaşık bir fonksiyon simüle edilir ve analiz edilir, bu da manyetik alan çizgilerinin yönünü ve motorun içindeki manyetik akı yoğunluğunun dağılımını sezgisel olarak gözlemlememizi sağlar.

c.Daimi mıknatıslı senkron motor kontrol teknolojisi

Motor tahrik sistemlerinin performansının iyileştirilmesi, endüstriyel kontrol alanının gelişimi için de büyük önem taşır. Sistemin en iyi performansta sürülmesini sağlar. Temel özellikleri düşük hızda yansıtılır, özellikle hızlı başlatma, statik hızlanma vb. durumlarda büyük bir tork çıkışı sağlayabilir; ve yüksek hızda sürerken geniş bir aralıkta sabit güç hız kontrolü sağlayabilir. Tablo 1, birkaç büyük motorun performansını karşılaştırır.

Tablo 1'den görülebileceği gibi, kalıcı mıknatıslı motorlar iyi güvenilirliğe, geniş hız aralığına ve yüksek verimliliğe sahiptir. İlgili kontrol yöntemiyle birleştirilirse, tüm motor sistemi en iyi performansı elde edebilir. Bu nedenle, verimli hız regülasyonu elde etmek için uygun bir kontrol algoritması seçmek gerekir, böylece motor tahrik sistemi nispeten geniş bir hız regülasyon alanında ve sabit güç aralığında çalışabilir.

Vektör kontrol yöntemi, kalıcı mıknatıslı motor hız kontrol algoritmasında yaygın olarak kullanılır. Geniş hız düzenleme aralığı, yüksek verimlilik, yüksek güvenilirlik, iyi stabilite ve iyi ekonomik faydalar avantajlarına sahiptir. Motor tahrikinde, raylı taşımacılıkta ve takım tezgahı servosunda yaygın olarak kullanılır. Farklı kullanımlar nedeniyle, benimsenen mevcut vektör kontrol stratejisi de farklıdır.

4.Daimi mıknatıslı senkron motorun özellikleri

Kalıcı mıknatıslı senkron motor basit bir yapıya, düşük kayba ve yüksek güç faktörüne sahiptir. Elektriksel uyarma motoruyla karşılaştırıldığında, fırça, komütatör ve diğer cihazlar olmadığından reaktif uyarma akımı gerekmez, bu nedenle stator akımı ve direnç kaybı daha küçüktür, verimlilik daha yüksektir, uyarma torku daha büyüktür ve kontrol performansı daha iyidir. Ancak, yüksek maliyet ve başlatma zorluğu gibi dezavantajları da vardır. Motorlarda kontrol teknolojisinin uygulanması, özellikle vektör kontrol sistemlerinin uygulanması nedeniyle, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar geniş aralıklı hız regülasyonu, hızlı dinamik tepki ve yüksek hassasiyetli konumlandırma kontrolü sağlayabilir, bu nedenle kalıcı mıknatıslı senkron motorlar kapsamlı araştırmalar yapmak için daha fazla insanı çekecektir.

5. Anhui Mingteng kalıcı mıknatıslı senkron motorun teknik özellikleri

a. Motorun yüksek bir güç faktörü ve yüksek bir güç şebekesi kalite faktörü vardır. Güç faktörü kompanzatörüne gerek yoktur ve trafo merkezi ekipmanının kapasitesi tam olarak kullanılabilir;

b. Kalıcı mıknatıslı motor, kalıcı mıknatıslar tarafından uyarılır ve senkron olarak çalışır. Hız titreşimi yoktur ve fanlar ve pompalar çalıştırılırken boru hattı direnci artmaz;

c. Kalıcı mıknatıslı motor, ihtiyaç halinde yüksek başlangıç ​​torku (3 kattan fazla) ve yüksek aşırı yük kapasitesi ile tasarlanabilir, böylece "büyük atın küçük arabayı çekmesi" olgusu çözülebilir;

d. Sıradan asenkron motorun reaktif akımı genellikle nominal akımın yaklaşık 0,5-0,7 katıdır. Mingteng kalıcı mıknatıslı senkron motorunun uyarma akımına ihtiyacı yoktur. Kalıcı mıknatıslı motor ve asenkron motorun reaktif akımı yaklaşık %50 farklıdır ve gerçek çalışma akımı asenkron motordan yaklaşık %15 daha düşüktür;

e. Motor doğrudan çalıştırılacak şekilde tasarlanabilir ve harici montaj boyutları, asenkron motorların yerini tamamen alabilen, günümüzde yaygın olarak kullanılan asenkron motorların boyutlarıyla aynıdır;

f. Sürücünün eklenmesiyle yumuşak başlatma, yumuşak durdurma ve kademesiz hız düzenlemesi elde edilebilir, iyi dinamik tepki ve daha da iyileştirilmiş güç tasarrufu etkisi elde edilebilir;

g. Motor, mekanik ekipmanların temel gereksinimlerini geniş bir yelpazede ve aşırı koşullar altında doğrudan karşılayan birçok topolojik yapıya sahiptir;

h. Sistem verimliliğini artırmak, iletim zincirini kısaltmak ve bakım maliyetlerini azaltmak için, kullanıcıların daha yüksek gereksinimlerini karşılamak üzere yüksek ve düşük hızlı doğrudan tahrikli kalıcı mıknatıslı senkron motorlar tasarlanabilir ve üretilebilir.

Anhui Mingteng Kalıcı Manyetik Makine ve Elektrik Ekipmanları Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) 2007 yılında kurulmuştur. Ultra yüksek verimli kalıcı mıknatıslı senkron motorların araştırma ve geliştirme, üretim ve satışında uzmanlaşmış bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Şirket, kalıcı mıknatıslı motorun elektromanyetik alanını, akışkan alanını, sıcaklık alanını, stres alanını vb. simüle etmek, manyetik devre yapısını optimize etmek, motorun enerji verimliliği seviyesini iyileştirmek ve kalıcı mıknatıslı motorun güvenilir kullanımını temelde sağlamak için modern motor tasarım teorisini, profesyonel tasarım yazılımını ve kendi geliştirdiği kalıcı mıknatıslı motor tasarım programını kullanır.

Telif hakkı: Bu makale, orijinal bağlantı olan WeChat genel numarası “Motor Alliance”ın yeniden basımıdırhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Bu makale şirketimizin görüşlerini temsil etmemektedir. Farklı görüşleriniz veya görüşleriniz varsa lütfen bizi düzeltin!