Díky své kompaktnosti a vysoké hustotě točivého momentu jsou synchronní motory s permanentními magnety široce používány v mnoha průmyslových aplikacích, zejména pro vysoce výkonné pohonné systémy, jako jsou ponorkové pohonné systémy.Synchronní motory s permanentními magnety nevyžadují použití sběracích kroužků pro buzení, což snižuje údržbu rotoru a ztráty.Synchronní motory s permanentními magnety jsou vysoce účinné a vhodné pro vysoce výkonné pohonné systémy, jako jsou CNC obráběcí stroje, robotika a automatizované výrobní systémy v průmyslu.
Obecně platí, že návrh a konstrukce synchronních motorů s permanentními magnety musí vzít v úvahu jak strukturu statoru, tak rotoru, aby se získal vysoce výkonný motor.
Struktura synchronního motoru s permanentními magnety
Hustota magnetického toku vzduchové mezery:Určeno podle konstrukce asynchronních motorů apod., konstrukce rotorů s permanentními magnety a použití speciálních požadavků na spínání statorových vinutí.Kromě toho se předpokládá, že stator je štěrbinový stator.Hustota toku vzduchové mezery je omezena nasycením jádra statoru.Zejména maximální hustota toku je omezena šířkou zubů ozubeného kola, zatímco zadní část statoru určuje maximální celkový tok.
Kromě toho přípustná úroveň nasycení závisí na aplikaci.Motory s vysokou účinností mají obvykle nižší hustotu toku, zatímco motory navržené pro maximální hustotu točivého momentu mají vyšší hustotu toku.Špičková hustota toku vzduchové mezery je obvykle v rozmezí 0,7–1,1 Tesla.Je třeba poznamenat, že se jedná o celkovou hustotu toku, tj. součet toků rotorem a statorem.To znamená, že pokud je reakční síla kotvy nízká, znamená to, že vyrovnávací moment je vysoký.
Aby se však dosáhlo velkého příspěvku reluktančního momentu, musí být reakční síla statoru velká.Parametry stroje ukazují, že velká m a malá indukčnost L jsou potřeba hlavně pro získání momentu ustavení.To je obvykle vhodné pro provoz pod základní rychlostí, protože vysoká indukčnost snižuje účiník.
Materiál permanentního magnetu:
Magnety hrají důležitou roli v mnoha zařízeních, proto je zlepšení výkonu těchto materiálů velmi důležité a pozornost je v současné době zaměřena na materiály na bázi vzácných zemin a přechodných kovů, které mohou získat permanentní magnety s vysokými magnetickými vlastnostmi.V závislosti na technologii mají magnety různé magnetické a mechanické vlastnosti a vykazují různou odolnost proti korozi.
Magnety NdFeB (Nd2Fe14B) a Samarium Cobalt (Sm1Co5 a Sm2Co17) jsou nejpokročilejšími komerčními materiály s permanentními magnety, které jsou dnes k dispozici.V každé třídě magnetů vzácných zemin existuje široká škála tříd.NdFeB magnety byly komercializovány na počátku 80. let.Dnes jsou široce používány v mnoha různých aplikacích.Cena tohoto materiálu magnetu (na energetický produkt) je srovnatelná s cenou feritových magnetů a na kilogramové bázi stojí magnety NdFeB asi 10 až 20krát více než feritové magnety.
Některé důležité vlastnosti používané pro srovnání permanentních magnetů jsou: remanence (Mr), která měří sílu magnetického pole permanentního magnetu, koercitivní síla (Hcj), schopnost materiálu odolávat demagnetizaci, energetický produkt (BHmax), hustota magnetické energie ;Curieova teplota (TC), teplota, při které materiál ztrácí svůj magnetismus.Neodymové magnety mají vyšší remanenci, vyšší koercivitu a energetický produkt, ale jsou obecně typu s nižší Curieovou teplotou, Neodym spolupracuje s terbiem a dysprosiem, aby si zachoval své magnetické vlastnosti při vysokých teplotách.
Konstrukce synchronního motoru s permanentním magnetem
Při konstrukci synchronního motoru s permanentními magnety (PMSM) je konstrukce rotoru s permanentními magnety založena na statorovém rámu třífázového indukčního motoru beze změny geometrie statoru a vinutí.Specifikace a geometrie zahrnují: otáčky motoru, frekvenci, počet pólů, délku statoru, vnitřní a vnější průměry, počet drážek rotoru.Konstrukce PMSM zahrnuje ztráty mědi, zpětné EMF, ztráty železa a vlastní a vzájemnou indukčnost, magnetický tok, odpor statoru atd.
Výpočet vlastní indukčnosti a vzájemné indukčnosti:
Indukčnost L může být definována jako poměr vazby toku k proudu vytvářejícímu tok I, v Henrys (H), rovný Weberovi na ampér.Induktor je zařízení používané k ukládání energie v magnetickém poli, podobně jako kondenzátor ukládá energii do elektrického pole.Induktory se obvykle skládají z cívek, obvykle navinutých kolem feritového nebo feromagnetického jádra a jejich hodnota indukčnosti souvisí pouze s fyzikální strukturou vodiče a permeabilitou materiálu, kterým magnetický tok prochází.
Kroky k nalezení indukčnosti jsou následující:1. Předpokládejme, že ve vodiči je proud I.2. Použijte Biot-Savartův zákon nebo Amperův zákon smyčky (pokud je k dispozici) k určení, že B je dostatečně symetrický.3. Vypočítejte celkový tok spojující všechny obvody.4. Vynásobte celkový magnetický tok počtem smyček, abyste získali propojení toku, a proveďte návrh synchronního motoru s permanentními magnety vyhodnocením požadovaných parametrů.
Studie zjistila, že návrh použití NdFeB jako materiálu rotoru s permanentními magnety na střídavý proud zvýšil magnetický tok generovaný ve vzduchové mezeře, což mělo za následek zmenšení vnitřního poloměru statoru, zatímco vnitřní poloměr statoru využívající permanentní kobalt samarium materiál rotoru magnetu byl větší.Výsledky ukazují, že efektivní ztráta mědi v NdFeB je snížena o 8,124 %.Pro kobalt samarium jako materiál s permanentními magnety bude magnetický tok sinusovou variací.Obecně platí, že návrh a konstrukce synchronních motorů s permanentními magnety musí vzít v úvahu jak strukturu statoru, tak rotoru, aby se získal vysoce výkonný motor.
na závěr
Synchronní motor s permanentním magnetem (PMSM) je synchronní motor, který využívá vysoce magnetické materiály pro magnetizaci a má vlastnosti vysoké účinnosti, jednoduché konstrukce a snadného ovládání.Tento synchronní motor s permanentními magnety má aplikace v trakční, automobilové, robotické a letecké technice.Hustota výkonu synchronních motorů s permanentními magnety je vyšší než u indukčních motorů stejného jmenovitého výkonu, protože zde není žádný výkon statoru vyhrazený pro generování magnetického pole..
V současné době vyžaduje konstrukce PMSM nejen vyšší výkon, ale také nižší hmotnost a nižší moment setrvačnosti.
Čas odeslání: Červenec-01-2022