Vďaka svojej kompaktnosti a vysokej hustote krútiaceho momentu sú synchrónne motory s permanentnými magnetmi široko používané v mnohých priemyselných aplikáciách, najmä pre vysokovýkonné pohonné systémy, ako sú napríklad ponorkové pohonné systémy.Synchrónne motory s permanentným magnetom nevyžadujú použitie zberných krúžkov na budenie, čím sa znižuje údržba rotora a straty.Synchrónne motory s permanentnými magnetmi sú vysoko účinné a vhodné pre vysokovýkonné pohonné systémy, ako sú CNC obrábacie stroje, robotika a automatizované výrobné systémy v priemysle.
Všeobecne platí, že pri návrhu a konštrukcii synchrónnych motorov s permanentným magnetom sa musí brať do úvahy štruktúra statora aj rotora, aby sa získal vysoko výkonný motor.
Štruktúra synchrónneho motora s permanentným magnetom
Hustota magnetického toku vzduchovej medzery:Určené podľa konštrukcie asynchrónnych motorov atď., konštrukcie rotorov s permanentnými magnetmi a použitia špeciálnych požiadaviek na spínanie statorových vinutí.Okrem toho sa predpokladá, že stator je štrbinový stator.Hustota toku vzduchovej medzery je obmedzená nasýtením jadra statora.Najmä maximálna hustota toku je obmedzená šírkou zubov ozubeného kolesa, zatiaľ čo zadná časť statora určuje maximálny celkový tok.
Okrem toho prípustná úroveň nasýtenia závisí od aplikácie.Vysokoúčinné motory majú zvyčajne nižšiu hustotu toku, zatiaľ čo motory navrhnuté pre maximálnu hustotu krútiaceho momentu majú vyššiu hustotu toku.Špičková hustota toku vzduchovej medzery je zvyčajne v rozsahu 0,7–1,1 Tesla.Treba si uvedomiť, že ide o celkovú hustotu toku, teda súčet tokov rotora a statora.To znamená, že ak je sila reakcie kotvy nízka, znamená to, že vyrovnávací moment je vysoký.
Aby sa však dosiahol veľký príspevok k reluktančnému momentu, musí byť reakčná sila statora veľká.Parametre stroja ukazujú, že veľká m a malá indukčnosť L sú potrebné hlavne na získanie vyrovnávacieho momentu.To je zvyčajne vhodné pre prevádzku pod základnou rýchlosťou, pretože vysoká indukčnosť znižuje účinník.
Materiál permanentného magnetu:
Magnety hrajú dôležitú úlohu v mnohých zariadeniach, preto je zlepšenie výkonu týchto materiálov veľmi dôležité a pozornosť sa v súčasnosti sústreďuje na materiály na báze vzácnych zemín a prechodných kovov, ktoré dokážu získať permanentné magnety s vysokými magnetickými vlastnosťami.V závislosti od technológie majú magnety rôzne magnetické a mechanické vlastnosti a vykazujú rôznu odolnosť proti korózii.
Magnety NdFeB (Nd2Fe14B) a Samarium Cobalt (Sm1Co5 a Sm2Co17) sú najmodernejšie komerčné materiály s permanentnými magnetmi, ktoré sú dnes k dispozícii.V rámci každej triedy magnetov vzácnych zemín existuje široká škála tried.Magnety NdFeB boli komercializované začiatkom osemdesiatych rokov.Dnes sú široko používané v mnohých rôznych aplikáciách.Cena tohto materiálu magnetu (na energetický produkt) je porovnateľná s cenou feritových magnetov a na kilogramovom základe stoja magnety NdFeB asi 10 až 20-krát viac ako feritové magnety.
Niektoré dôležité vlastnosti používané na porovnanie permanentných magnetov sú: remanencia (Mr), ktorá meria silu magnetického poľa permanentného magnetu, koercitívna sila (Hcj), schopnosť materiálu odolávať demagnetizácii, energetický produkt (BHmax), hustota magnetickej energie ;Curieho teplota (TC), teplota, pri ktorej materiál stráca svoj magnetizmus.Neodymové magnety majú vyššiu remanenciu, vyššiu koercitivitu a energetický produkt, ale vo všeobecnosti sú typu s nižšou Curieovou teplotou, Neodym pracuje s terbiom a dysproziom, aby si zachoval svoje magnetické vlastnosti pri vysokých teplotách.
Dizajn synchrónneho motora s permanentným magnetom
Pri konštrukcii synchrónneho motora s permanentným magnetom (PMSM) je konštrukcia rotora s permanentným magnetom založená na statorovom ráme trojfázového indukčného motora bez zmeny geometrie statora a vinutí.Špecifikácie a geometria zahŕňajú: otáčky motora, frekvenciu, počet pólov, dĺžku statora, vnútorný a vonkajší priemer, počet drážok rotora.Konštrukcia PMSM zahŕňa stratu medi, spätnú EMF, stratu železa a vlastnú a vzájomnú indukčnosť, magnetický tok, odpor statora atď.
Výpočet vlastnej indukčnosti a vzájomnej indukčnosti:
Indukčnosť L možno definovať ako pomer väzby toku k prúdu, ktorý vytvára tok I, v Henrys (H), rovný Weberovi na ampér.Induktor je zariadenie používané na ukladanie energie v magnetickom poli, podobne ako kondenzátor ukladá energiu v elektrickom poli.Induktory sa zvyčajne skladajú z cievok, zvyčajne navinutých okolo feritového alebo feromagnetického jadra a ich indukčnosť súvisí iba s fyzikálnou štruktúrou vodiča a priepustnosťou materiálu, cez ktorý prechádza magnetický tok.
Kroky na nájdenie indukčnosti sú nasledovné:1. Predpokladajme, že vo vodiči je prúd I.2. Použite Biot-Savartov zákon alebo Amperov zákon slučky (ak je k dispozícii) na určenie, že B je dostatočne symetrický.3. Vypočítajte celkový tok spájajúci všetky obvody.4. Vynásobte celkový magnetický tok počtom slučiek, aby ste získali prepojenie toku, a vykonajte návrh synchrónneho motora s permanentným magnetom vyhodnotením požadovaných parametrov.
Štúdia zistila, že návrh použitia NdFeB ako materiálu rotora s permanentným magnetom striedavého prúdu zvýšil magnetický tok generovaný vo vzduchovej medzere, čo malo za následok zmenšenie vnútorného polomeru statora, zatiaľ čo vnútorný polomer statora využíval samárium kobaltový permanentný Materiál rotora magnetu bol väčší.Výsledky ukazujú, že efektívna strata medi v NdFeB je znížená o 8,124 %.Pre samáriový kobalt ako materiál s permanentným magnetom bude magnetický tok sínusovou variáciou.Všeobecne platí, že pri návrhu a konštrukcii synchrónnych motorov s permanentným magnetom sa musí brať do úvahy štruktúra statora aj rotora, aby sa získal vysoko výkonný motor.
na záver
Synchrónny motor s permanentným magnetom (PMSM) je synchrónny motor, ktorý využíva vysokomagnetické materiály na magnetizáciu a vyznačuje sa vysokou účinnosťou, jednoduchou štruktúrou a jednoduchým ovládaním.Tento synchrónny motor s permanentným magnetom má aplikácie v trakčnej, automobilovej, robotickej a leteckej technike.Hustota výkonu synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi je vyššia ako hustota indukčných motorov s rovnakým výkonom, pretože neexistuje žiadny výkon statora určený na generovanie magnetického poľa..
V súčasnosti si konštrukcia PMSM vyžaduje nielen vyšší výkon, ale aj nižšiu hmotnosť a nižší moment zotrvačnosti.
Čas odoslania: júl-01-2022