1970'lerde nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemelerinin geliştirilmesiyle, nadir toprak kalıcı mıknatıs motorları ortaya çıktı. Kalıcı mıknatıs motorları, uyarma için nadir toprak kalıcı mıknatıslar kullanır ve kalıcı mıknatıslar, mıknatıslanma sonrasında kalıcı manyetik alanlar oluşturabilir. Uyartma performansı mükemmeldir ve kararlılık, kalite ve kayıp azaltma açısından elektrikli uyarma motorlarından üstündür; bu da geleneksel motor pazarını sarsmıştır.

Son yıllarda, modern bilim ve teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte, elektromanyetik malzemelerin, özellikle de nadir toprak elektromanyetik malzemelerin performansı ve teknolojisi giderek iyileşmiştir. Güç elektroniği, güç iletim teknolojisi ve otomatik kontrol teknolojisindeki hızlı gelişmelerle birlikte, kalıcı mıknatıslı senkron motorların performansı da giderek artmaktadır.

Ayrıca, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar hafiflik, basit yapı, küçük boyut, iyi özellikler ve yüksek güç yoğunluğu gibi avantajlara sahiptir. Birçok bilimsel araştırma kurumu ve işletme, kalıcı mıknatıslı senkron motorların araştırma ve geliştirme çalışmalarını aktif olarak yürütmekte olup, uygulama alanları daha da genişletilecektir.

1. Kalıcı mıknatıslı senkron motorun geliştirme temelleri

a. Yüksek performanslı nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemelerinin uygulanması

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

Elektriksel uyartımlı geleneksel üç fazlı asenkron motorlarla karşılaştırıldığında, kalıcı mıknatıs elektriksel uyartım kutbunun yerini alır, 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 artırır, motoru daha küçük ve daha hafif hale getirir, uygulama alanını daha da genişletir ve elektrik motorlarının daha yüksek güçlere doğru gelişimini teşvik eder.

b.Yeni kontrol teorisinin uygulanması

Son yıllarda kontrol algoritmaları hızla gelişmiştir. Bunlar arasında yer alan vektör kontrol algoritmaları, AC motorların sürüş stratejisi problemini prensipte çözerek AC motorların iyi bir kontrol performansına sahip olmasını sağlamıştır. Doğrudan tork kontrolünün ortaya çıkışı, kontrol yapısını basitleştirmiş 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 dalgalanması problemini çözer ve motorun hızını ve kontrol doğruluğunu artırır.

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 gelişimi, tahrik kontrol stratejilerinin hayata geçirilmesini mümkün kılmaktadır.

1970'lerde, endüstriyel frekans gücünü sürekli ayarlanabilir frekanslı değişken frekanslı güce dönüştürebilen ve böylece AC gücünün değişken frekanslı hız regülasyonu için koşullar yaratan bir dizi genel amaçlı invertör ortaya çıktı. Bu invertörler, frekans ayarlandıktan sonra yumuşak başlatma özelliğine sahiptir ve frekans belirli bir hızda sıfırdan ayarlanan frekansa yükselebilir. Yükselme hızı geniş bir aralıkta sürekli olarak ayarlanabilir ve bu da senkron motorların çalıştırma sorununu çözer.

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

Tarihteki ilk motor, kalıcı mıknatıslı bir motordu. O dönemde, kalıcı mıknatıs malzemelerinin performansı nispeten zayıftı ve kalıcı mıknatısların zorlayıcı kuvveti ve kalıcı mıknatıslanma değerleri çok düşüktü, bu nedenle kısa süre sonra yerlerini elektrikli uyarma motorlarına bıraktılar.

1970'lerde, NdFeB ile temsil edilen nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemeleri, büyük bir zorlayıcı kuvvete, kalıcı mıknatıslanmaya, güçlü demanyetizasyon kabiliyetine ve yüksek manyetik enerji ürününe sahipti ve bu da yüksek güçlü kalıcı mıknatıslı senkron motorların tarih sahnesine çıkmasını sağladı. Günümüzde, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar üzerine yapılan araştırmalar giderek daha da olgunlaşıyor ve yüksek hız, yüksek tork, yüksek güç ve yüksek verimlilik yönünde gelişiyor.

Son yıllarda, yerli bilim insanlarının ve hükümetin güçlü yatırımlarıyla, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar hızla gelişti. Mikrobilgisayar teknolojisi ve otomatik kontrol teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Toplumun ilerlemesiyle birlikte, insanların kalıcı mıknatıslı senkron motorlara olan gereksinimleri daha da katılaştı ve bu da kalıcı mıknatıslı motorların daha geniş bir hız regülasyon aralığına ve daha yüksek hassasiyetli kontrole doğru gelişmesine yol açtı. Mevcut üretim süreçlerinin iyileştirilmesiyle birlikte, yüksek performanslı kalıcı mıknatıslı malzemeler daha da geliştirildi. Bu, maliyetlerini büyük ölçüde azaltarak, kademeli olarak yaşamın çeşitli alanlarına uygulanmasını sağladı.

3. Güncel teknoloji

a. Kalıcı mıknatıslı senkron motor tasarım teknolojisi

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

Bunlar arasında, yerleşik kalıcı 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 getirir.

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

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

b.Kalıcı mıknatıslı senkron motor simülasyon teknolojisi

Kalıcı mıknatıslı motorlarda kalıcı mıknatısların varlığı, tasarımcıların yüksüz kaçak akı katsayısı ve kutup ark katsayısı tasarımı gibi parametreleri hesaplamasını zorlaştırır. Genellikle, kalıcı mıknatıslı motorların parametrelerini hesaplamak ve optimize etmek için sonlu elemanlar analiz yazılımları kullanılır. Sonlu elemanlar analiz yazılımları, motor parametrelerini çok doğru bir şekilde hesaplayabilir ve motor parametrelerinin performans üzerindeki etkisini analiz etmek için oldukça 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 yöntemler kullanın ve ardından her birimde enterpolasyon yapın. Bu şekilde, doğrusal bir enterpolasyon fonksiyonu oluşturulur; yani, sonlu elemanlar kullanılarak yaklaşık bir fonksiyon simüle edilip analiz edilir. Bu da, manyetik alan çizgilerinin yönünü ve motor içindeki manyetik akı yoğunluğunun dağılımını sezgisel olarak gözlemlememizi sağlar.

c.Kalıcı mıknatıslı senkron motor kontrol teknolojisi

Motor tahrik sistemlerinin performansının iyileştirilmesi, endüstriyel kontrol alanının gelişimi için de büyük önem taşımaktadır. Sistemin en iyi performansta çalışmasını sağlar. Temel özellikleri düşük hızda, özellikle hızlı kalkış, statik hızlanma vb. durumlarda yüksek tork çıkışı sağlaması ve yüksek hızda sürüş sırasında geniş bir aralıkta sabit güç ve hız kontrolü sağlamasıdır. Tablo 1, birkaç büyük motorun performansını karşılaştırmaktadır.

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

Vektör kontrol yöntemi, kalıcı mıknatıslı motor hız kontrol algoritmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Geniş hız düzenleme aralığı, yüksek verimlilik, yüksek güvenilirlik, iyi stabilite ve iyi ekonomik faydalar gibi avantajlara sahiptir. Motor tahrik sistemlerinde, raylı ulaşımda ve takım tezgahı servolarında yaygın olarak kullanılır. Farklı kullanım alanları nedeniyle, benimsenen mevcut vektör kontrol stratejisi de farklıdır.

4. Kalıcı mıknatıslı senkron motorun özellikleri

Kalıcı mıknatıslı senkron motor, basit bir yapıya, düşük kayba ve yüksek güç faktörüne sahiptir. Fırça, komütatör ve diğer cihazlar olmadığı için elektrikli uyarma motoruyla karşılaştırıldığında reaktif uyarma akımı gerekmez, bu nedenle stator akımı ve direnç kaybı daha küçük, verimlilik daha yüksek, uyarma torku daha büyük ve kontrol performansı daha iyidir. Ancak, yüksek maliyet ve çalıştırma zorluğu gibi dezavantajları da vardır. Motorlarda kontrol teknolojisinin, özellikle vektör kontrol sistemlerinin uygulanması sayesinde, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar geniş bir hız regülasyonu, hızlı dinamik tepki ve yüksek hassasiyetli konumlandırma kontrolü sağlayabilir, bu nedenle kalıcı mıknatıslı senkron motorlar hakkında kapsamlı araştırmalar yapmak isteyen daha fazla kişi çekecektir.

5. Anhui Mingteng kalıcı mıknatıslı senkron motorun teknik özellikleri

a. Motor yüksek bir güç faktörüne ve yüksek bir şebeke kalitesi faktörüne sahiptir. Güç faktörü kompanzatörüne ihtiyaç duyulmaz ve trafo merkezi ekipmanının kapasitesi tam olarak kullanılabilir;

b. Kalıcı mıknatıslı motor, kalıcı mıknatıslar tarafından tahrik edilir ve senkron olarak çalışır. Hız dalgalanması olmaz ve fan ve pompaları çalıştırırken 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 çözülür;

d. Sıradan asenkron motorun reaktif akımı genellikle nominal akımın yaklaşık 0,5-0,7 katıdır. Mingteng sabit mıknatıslı senkron motor, uyarma akımına ihtiyaç duymaz. Sabit mıknatıslı motor ve asenkron motorun reaktif akımı yaklaşık %50 farklıdır ve gerçek çalışma akımı, asenkron motorunkinden yaklaşık %15 daha düşüktür;

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

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

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 düşürmek amacıyla, kullanıcıların daha yüksek gereksinimlerini karşılamak üzere yüksek ve düşük hızlı doğrudan tahrikli kalıcı mıknatıslı senkron motorlar tasarlanıp üretilebilir.

Anhui Mingteng Kalıcı Manyetik Makine ve Elektrikli Ekipmanlar A.Ş. (https://www.mingtengmotor.com/) 2007 yılında kurulmuştur. Ultra yüksek verimli sabit mıknatıslı senkron motorların araştırma, geliştirme, üretim ve satışında uzmanlaşmış bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Şirket, sabit mıknatıslı motorun elektromanyetik alanını, akışkan alanını, sıcaklık alanını, gerilim alanını vb. simüle etmek, manyetik devre yapısını optimize etmek, motorun enerji verimliliğini artırmak ve sabit mıknatıslı motorun güvenilir kullanımını temel olarak sağlamak için modern motor tasarım teorisini, profesyonel tasarım yazılımlarını ve kendi geliştirdiği sabit mıknatıslı motor tasarım programını kullanmaktadır.

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

Bu makale şirketimizin görüşlerini yansıtmamaktadır. Farklı görüş veya düşünceleriniz varsa lütfen düzeltin!