Με την ανάπτυξη υλικών μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών στη δεκαετία του 1970, εμφανίστηκαν κινητήρες μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών. Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες σπάνιων γαιών για διέγερση και οι μόνιμοι μαγνήτες μπορούν να δημιουργήσουν μόνιμα μαγνητικά πεδία μετά τη μαγνήτιση. Η απόδοση διέγερσής του είναι εξαιρετική και είναι ανώτερη από τους ηλεκτροκινητήρες διέγερσης όσον αφορά τη σταθερότητα, την ποιότητα και τη μείωση των απωλειών, γεγονός που έχει κλονίσει την παραδοσιακή αγορά κινητήρων.

Τα τελευταία χρόνια, με την ταχεία ανάπτυξη της σύγχρονης επιστήμης και τεχνολογίας, η απόδοση και η τεχνολογία των ηλεκτρομαγνητικών υλικών, ιδιαίτερα των ηλεκτρομαγνητικών υλικών σπάνιων γαιών, έχουν σταδιακά βελτιωθεί. Σε συνδυασμό με την ταχεία ανάπτυξη των ηλεκτρονικών ισχύος, της τεχνολογίας μετάδοσης ισχύος και της τεχνολογίας αυτόματου ελέγχου, η απόδοση των σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη γίνεται όλο και καλύτερη.

Επιπλέον, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν τα πλεονεκτήματα του μικρού βάρους, της απλής δομής, του μικρού μεγέθους, των καλών χαρακτηριστικών και της υψηλής πυκνότητας ισχύος. Πολλά επιστημονικά ερευνητικά ιδρύματα και επιχειρήσεις διεξάγουν ενεργά την έρευνα και την ανάπτυξη σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη και οι τομείς εφαρμογής τους θα επεκταθούν περαιτέρω.

1. Βάση ανάπτυξης του σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη

α.Εφαρμογή υλικών μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών υψηλής απόδοσης

Τα υλικά μόνιμου μαγνήτη σπανίων γαιών έχουν περάσει από τρία στάδια: SmCo5, Sm2Co17 και Nd2Fe14B. Επί του παρόντος, τα υλικά μόνιμου μαγνήτη που αντιπροσωπεύονται από το NdFeB έχουν γίνει ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος υλικών μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών λόγω των εξαιρετικών μαγνητικών τους ιδιοτήτων. Η ανάπτυξη υλικών μόνιμου μαγνήτη έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη κινητήρων μόνιμου μαγνήτη.

Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό τριφασικό επαγωγικό κινητήρα με ηλεκτρική διέγερση, ο μόνιμος μαγνήτης αντικαθιστά τον πόλο ηλεκτρικής διέγερσης, απλοποιεί τη δομή, εξαλείφει τον δακτύλιο ολίσθησης και τη βούρτσα του ρότορα, πραγματοποιεί τη δομή χωρίς ψήκτρες και μειώνει το μέγεθος του ρότορα. Αυτό βελτιώνει την πυκνότητα ισχύος, την πυκνότητα ροπής και την απόδοση εργασίας του κινητήρα και καθιστά τον κινητήρα μικρότερο και ελαφρύτερο, επεκτείνοντας περαιτέρω το πεδίο εφαρμογής του και προωθώντας την ανάπτυξη ηλεκτρικών κινητήρων προς υψηλότερη ισχύ.

β.Εφαρμογή νέας θεωρίας ελέγχου

Τα τελευταία χρόνια, οι αλγόριθμοι ελέγχου έχουν αναπτυχθεί ραγδαία. Μεταξύ αυτών, οι αλγόριθμοι διανυσματικού ελέγχου έχουν λύσει κατ' αρχήν το πρόβλημα της στρατηγικής οδήγησης των κινητήρων AC, κάνοντας τους κινητήρες AC να έχουν καλή απόδοση ελέγχου. Η εμφάνιση του άμεσου ελέγχου ροπής κάνει τη δομή ελέγχου πιο απλή και έχει τα χαρακτηριστικά της ισχυρής απόδοσης κυκλώματος για αλλαγές παραμέτρων και γρήγορη ταχύτητα δυναμικής απόκρισης ροπής. Η τεχνολογία έμμεσου ελέγχου ροπής λύνει το πρόβλημα των μεγάλων παλμών ροπής της άμεσης ροπής σε χαμηλή ταχύτητα και βελτιώνει την ταχύτητα και την ακρίβεια ελέγχου του κινητήρα.

γ.Εφαρμογή ηλεκτρονικών συσκευών και επεξεργαστών ισχύος υψηλής απόδοσης

Η σύγχρονη τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος είναι μια σημαντική διεπαφή μεταξύ της βιομηχανίας πληροφοριών και των παραδοσιακών βιομηχανιών και μια γέφυρα μεταξύ ασθενούς ρεύματος και ελεγχόμενου ισχυρού ρεύματος. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλεκτρονικών ισχύος επιτρέπει την υλοποίηση στρατηγικών ελέγχου μετάδοσης κίνησης.

Στη δεκαετία του 1970, εμφανίστηκε μια σειρά από μετατροπείς γενικής χρήσης, οι οποίοι μπορούσαν να μετατρέψουν την ισχύ βιομηχανικής συχνότητας σε ισχύ μεταβλητής συχνότητας με συνεχώς ρυθμιζόμενη συχνότητα, δημιουργώντας έτσι συνθήκες για ρύθμιση της ταχύτητας μεταβλητής συχνότητας της ισχύος AC. Αυτοί οι μετατροπείς έχουν δυνατότητα ομαλής εκκίνησης μετά τη ρύθμιση της συχνότητας και η συχνότητα μπορεί να αυξηθεί από το μηδέν στην καθορισμένη συχνότητα με συγκεκριμένο ρυθμό και ο ρυθμός ανόδου μπορεί να ρυθμίζεται συνεχώς σε ένα ευρύ φάσμα, επιλύοντας το πρόβλημα εκκίνησης των σύγχρονων κινητήρων.

2. Κατάσταση ανάπτυξης σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη στο εσωτερικό και στο εξωτερικό

Ο πρώτος κινητήρας στην ιστορία ήταν ένας κινητήρας μόνιμου μαγνήτη. Εκείνη την εποχή, η απόδοση των υλικών μόνιμου μαγνήτη ήταν σχετικά κακή και η καταναγκαστική δύναμη και η παραμονή των μόνιμων μαγνητών ήταν πολύ χαμηλές, έτσι σύντομα αντικαταστάθηκαν από κινητήρες ηλεκτρικής διέγερσης.

Στη δεκαετία του 1970, τα υλικά μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών που αντιπροσωπεύονταν από το NdFeB είχαν μεγάλη καταναγκαστική δύναμη, παραμονή, ισχυρή ικανότητα απομαγνήτισης και μεγάλο προϊόν μαγνητικής ενέργειας, γεγονός που έκανε τους σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη υψηλής ισχύος να εμφανίζονται στη σκηνή της ιστορίας. Τώρα, η έρευνα για τους σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη γίνεται όλο και πιο ώριμη και εξελίσσεται προς την υψηλή ταχύτητα, την υψηλή ροπή, την υψηλή ισχύ και την υψηλή απόδοση.

Τα τελευταία χρόνια, με την ισχυρή επένδυση εγχώριων μελετητών και της κυβέρνησης, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν αναπτυχθεί γρήγορα. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας μικροϋπολογιστών και της τεχνολογίας αυτόματου ελέγχου, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορους τομείς. Λόγω της προόδου της κοινωνίας, οι απαιτήσεις των ανθρώπων για σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν γίνει πιο αυστηρές, ωθώντας τους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη να εξελιχθούν προς ένα μεγαλύτερο εύρος ρύθμισης ταχύτητας και έλεγχο υψηλότερης ακρίβειας. Λόγω της βελτίωσης των τρεχουσών διαδικασιών παραγωγής, τα υλικά μόνιμου μαγνήτη υψηλής απόδοσης έχουν αναπτυχθεί περαιτέρω. Αυτό μειώνει πολύ το κόστος του και σταδιακά το εφαρμόζει σε διάφορους τομείς της ζωής.

3. Τρέχουσα τεχνολογία

ένα. Τεχνολογία σχεδίασης σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη

Σε σύγκριση με τους συνηθισμένους ηλεκτροκινητήρες διέγερσης, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη δεν έχουν περιελίξεις ηλεκτρικής διέγερσης, δακτυλίους συλλέκτη και ερμάρια διέγερσης, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά όχι μόνο τη σταθερότητα και την αξιοπιστία, αλλά και την απόδοση.

Μεταξύ αυτών, οι ενσωματωμένοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, του υψηλού συντελεστή ισχύος, της υψηλής πυκνότητας ισχύος μονάδας, της ισχυρής ικανότητας επέκτασης ασθενούς μαγνητικής ταχύτητας και της γρήγορης δυναμικής ταχύτητας απόκρισης, καθιστώντας τους ιδανική επιλογή για οδήγηση κινητήρων.

Οι μόνιμοι μαγνήτες παρέχουν ολόκληρο το μαγνητικό πεδίο διέγερσης των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη και η ροπή στρέψης θα αυξήσει τη δόνηση και τον θόρυβο του κινητήρα κατά τη λειτουργία. Η υπερβολική ροπή στρέψης θα επηρεάσει την απόδοση χαμηλής ταχύτητας του συστήματος ελέγχου ταχύτητας κινητήρα και την τοποθέτηση υψηλής ακρίβειας του συστήματος ελέγχου θέσης. Επομένως, κατά τη σχεδίαση του κινητήρα, η ροπή οδοντωτών τροχών θα πρέπει να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο μέσω της βελτιστοποίησης του κινητήρα.

Σύμφωνα με έρευνα, οι γενικές μέθοδοι για τη μείωση της ροπής οδοντωτών τροχών περιλαμβάνουν την αλλαγή του συντελεστή τόξου πόλου, τη μείωση του πλάτους της σχισμής του στάτορα, το ταίριασμα της λοξής σχισμής και της σχισμής πόλου, αλλαγή της θέσης, του μεγέθους και του σχήματος του μαγνητικού πόλου κ.λπ. , πρέπει να σημειωθεί ότι όταν μειώνεται η ροπή οδοντωτών τροχών, μπορεί να επηρεάσει άλλες επιδόσεις του κινητήρα, όπως η ηλεκτρομαγνητική ροπή μπορεί να μειωθεί ανάλογα. Επομένως, κατά το σχεδιασμό, διάφοροι παράγοντες θα πρέπει να εξισορροπούνται όσο το δυνατόν περισσότερο για να επιτευχθεί η καλύτερη απόδοση του κινητήρα.

β.Τεχνολογία προσομοίωσης σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη

Η παρουσία μόνιμων μαγνητών σε κινητήρες μόνιμου μαγνήτη καθιστά δύσκολο για τους σχεδιαστές να υπολογίσουν παραμέτρους, όπως ο σχεδιασμός του συντελεστή ροής διαρροής χωρίς φορτίο και ο συντελεστής τόξου πόλου. Γενικά, το λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό και τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη. Το λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων μπορεί να υπολογίσει τις παραμέτρους του κινητήρα με μεγάλη ακρίβεια και είναι πολύ αξιόπιστο να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της επίδρασης των παραμέτρων του κινητήρα στην απόδοση.

Η μέθοδος υπολογισμού πεπερασμένων στοιχείων μας καθιστά ευκολότερο, ταχύτερο και ακριβέστερο τον υπολογισμό και την ανάλυση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου των κινητήρων. Αυτή είναι μια αριθμητική μέθοδος που αναπτύχθηκε με βάση τη μέθοδο διαφοράς και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην επιστήμη και τη μηχανική. Χρησιμοποιήστε μαθηματικές μεθόδους για να διαχωρίσετε ορισμένους τομείς συνεχούς λύσης σε ομάδες μονάδων και, στη συνέχεια, παρεμβάλετε σε κάθε μονάδα. Με αυτόν τον τρόπο, σχηματίζεται μια γραμμική συνάρτηση παρεμβολής, δηλαδή προσομοιώνεται και αναλύεται μια κατά προσέγγιση συνάρτηση με τη χρήση πεπερασμένων στοιχείων, η οποία μας επιτρέπει να παρατηρούμε διαισθητικά την κατεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου και την κατανομή της πυκνότητας της μαγνητικής ροής μέσα στον κινητήρα.

γ.Τεχνολογία ελέγχου σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη

Η βελτίωση της απόδοσης των συστημάτων κίνησης κινητήρα έχει επίσης μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη του τομέα βιομηχανικού ελέγχου. Επιτρέπει στο σύστημα να κινείται με την καλύτερη απόδοση. Τα βασικά χαρακτηριστικά του αντικατοπτρίζονται στη χαμηλή ταχύτητα, ειδικά σε περίπτωση γρήγορης εκκίνησης, στατικής επιτάχυνσης κ.λπ., μπορεί να δώσει μεγάλη ροπή. και όταν οδηγείτε με υψηλή ταχύτητα, μπορεί να επιτύχει σταθερό έλεγχο ταχύτητας ισχύος σε ένα ευρύ φάσμα. Ο Πίνακας 1 συγκρίνει την απόδοση πολλών μεγάλων κινητήρων.

Όπως φαίνεται από τον Πίνακα 1, οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν καλή αξιοπιστία, μεγάλο εύρος στροφών και υψηλή απόδοση. Εάν συνδυαστεί με την αντίστοιχη μέθοδο ελέγχου, ολόκληρο το σύστημα κινητήρα μπορεί να επιτύχει την καλύτερη απόδοση. Επομένως, είναι απαραίτητο να επιλεγεί ένας κατάλληλος αλγόριθμος ελέγχου για την επίτευξη αποτελεσματικής ρύθμισης της ταχύτητας, έτσι ώστε το σύστημα κίνησης του κινητήρα να μπορεί να λειτουργεί σε μια σχετικά μεγάλη περιοχή ρύθμισης ταχύτητας και σταθερό εύρος ισχύος.

Η μέθοδος ελέγχου διανυσμάτων χρησιμοποιείται ευρέως στον αλγόριθμο ελέγχου ταχύτητας κινητήρα μόνιμου μαγνήτη. Έχει τα πλεονεκτήματα του μεγάλου εύρους ρύθμισης ταχύτητας, της υψηλής απόδοσης, της υψηλής αξιοπιστίας, της καλής σταθερότητας και των καλών οικονομικών οφελών. Χρησιμοποιείται ευρέως στην κίνηση κινητήρων, τη σιδηροδρομική μεταφορά και τον σερβομηχανή εργαλειομηχανών. Λόγω διαφορετικών χρήσεων, η τρέχουσα στρατηγική ελέγχου διανυσμάτων που υιοθετείται είναι επίσης διαφορετική.

4.Χαρακτηριστικά σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη

Ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη έχει απλή δομή, χαμηλή απώλεια και υψηλό συντελεστή ισχύος. Σε σύγκριση με τον ηλεκτροκινητήρα διέγερσης, επειδή δεν υπάρχουν βούρτσες, μεταγωγείς και άλλες συσκευές, δεν απαιτείται αντιδραστικό ρεύμα διέγερσης, επομένως το ρεύμα και η απώλεια αντίστασης του στάτη είναι μικρότερα, η απόδοση είναι υψηλότερη, η ροπή διέγερσης είναι μεγαλύτερη και η απόδοση ελέγχου είναι καλύτερο. Ωστόσο, υπάρχουν και μειονεκτήματα όπως το υψηλό κόστος και η δυσκολία στην εκκίνηση. Λόγω της εφαρμογής της τεχνολογίας ελέγχου στους κινητήρες, ειδικά της εφαρμογής συστημάτων διανυσματικού ελέγχου, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη μπορούν να επιτύχουν ρύθμιση ταχύτητας μεγάλου εύρους, γρήγορη δυναμική απόκριση και έλεγχο θέσης υψηλής ακρίβειας, έτσι ώστε οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη να προσελκύουν περισσότερους ανθρώπους εκτεταμένη έρευνα.

5.Τεχνικά χαρακτηριστικά του σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη Anhui Mingteng

ένα. Ο κινητήρας έχει υψηλό συντελεστή ισχύος και υψηλό συντελεστή ποιότητας του δικτύου ισχύος. Δεν απαιτείται αντισταθμιστής συντελεστή ισχύος και η χωρητικότητα του εξοπλισμού του υποσταθμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλήρως.

σι. Ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη διεγείρεται από μόνιμους μαγνήτες και λειτουργεί συγχρονισμένα. Δεν υπάρχει παλμός ταχύτητας και η αντίσταση του αγωγού δεν αυξάνεται κατά την οδήγηση ανεμιστήρων και αντλιών.

ντο. Ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη μπορεί να σχεδιαστεί με υψηλή ροπή εκκίνησης (περισσότερες από 3 φορές) και υψηλή ικανότητα υπερφόρτωσης, όπως απαιτείται, λύνοντας έτσι το φαινόμενο του "μεγάλο άλογο που τραβάει μικρό καρότσι".

ρε. Το άεργο ρεύμα του συνηθισμένου ασύγχρονου κινητήρα είναι γενικά περίπου 0,5-0,7 φορές του ονομαστικού ρεύματος. Ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη Mingteng δεν χρειάζεται ρεύμα διέγερσης. Το άεργο ρεύμα του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη και του ασύγχρονου κινητήρα είναι περίπου 50% διαφορετικό και το πραγματικό ρεύμα λειτουργίας είναι περίπου 15% χαμηλότερο από αυτό του ασύγχρονου κινητήρα.

μι. Ο κινητήρας μπορεί να σχεδιαστεί για άμεση εκκίνηση και οι διαστάσεις εξωτερικής εγκατάστασης είναι οι ίδιες με εκείνες των ευρέως χρησιμοποιούμενων ασύγχρονων κινητήρων που μπορούν να αντικαταστήσουν πλήρως τους ασύγχρονους κινητήρες.

φά. Η προσθήκη ενός οδηγού μπορεί να επιτύχει ομαλή εκκίνηση, απαλό σταμάτημα και ρύθμιση ταχύτητας χωρίς βήμα, με καλή δυναμική απόκριση και περαιτέρω βελτιωμένο αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας.

σολ. Ο κινητήρας έχει πολλές τοπολογικές δομές, οι οποίες ικανοποιούν άμεσα τις θεμελιώδεις απαιτήσεις του μηχανολογικού εξοπλισμού σε ένα ευρύ φάσμα και υπό ακραίες συνθήκες.

η. Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση του συστήματος, να μειωθεί η αλυσίδα μετάδοσης και να μειωθεί το κόστος συντήρησης, μπορούν να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη άμεσης μετάδοσης υψηλής και χαμηλής ταχύτητας για να ανταποκρίνονται στις υψηλότερες απαιτήσεις των χρηστών.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) ιδρύθηκε το 2007. Είναι μια επιχείρηση υψηλής τεχνολογίας που ειδικεύεται στην έρευνα και ανάπτυξη, παραγωγή και πωλήσεις σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη εξαιρετικά υψηλής απόδοσης. Η εταιρεία χρησιμοποιεί σύγχρονη θεωρία σχεδίασης κινητήρα, λογισμικό επαγγελματικού σχεδιασμού και πρόγραμμα σχεδίασης μόνιμου μαγνήτη για να προσομοιώσει το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το πεδίο ρευστού, το πεδίο θερμοκρασίας, το πεδίο τάσης κ.λπ. του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, τη βελτιστοποίηση της δομής του μαγνητικού κυκλώματος, τη βελτίωση το επίπεδο ενεργειακής απόδοσης του κινητήρα και διασφαλίζουν ουσιαστικά την αξιόπιστη χρήση του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη.

Πνευματικά δικαιώματα: Αυτό το άρθρο είναι ανατύπωση του δημόσιου αριθμού WeChat «Motor Alliance», του αρχικού συνδέσμουhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Αυτό το άρθρο δεν αντιπροσωπεύει τις απόψεις της εταιρείας μας. Αν έχετε διαφορετικές απόψεις ή απόψεις, διορθώστε μας!