Sinhroni motorji s trajnimi magneti se zaradi svoje kompaktnosti in visoke gostote navora pogosto uporabljajo v številnih industrijskih aplikacijah, zlasti za visoko zmogljive pogonske sisteme, kot so pogonski sistemi podmornic.Sinhroni motorji s trajnimi magneti ne zahtevajo uporabe drsnih obročev za vzbujanje, kar zmanjšuje vzdrževanje rotorja in izgube.Sinhroni motorji s trajnimi magneti so zelo učinkoviti in primerni za visokozmogljive pogonske sisteme, kot so CNC obdelovalni stroji, robotika in avtomatizirani proizvodni sistemi v industriji.
Na splošno morata načrtovanje in izdelava sinhronskih motorjev s trajnimi magneti upoštevati strukturo statorja in rotorja, da bi dobili visoko zmogljiv motor.
Struktura sinhronskega motorja s trajnimi magneti
Gostota magnetnega pretoka zračne reže:Določeno glede na zasnovo asinhronskih motorjev itd., zasnovo rotorjev s trajnimi magneti in uporabo posebnih zahtev za preklapljanje statorskih navitij.Poleg tega se predpostavlja, da je stator stator z režami.Gostota pretoka zračne reže je omejena z nasičenostjo jedra statorja.Zlasti je največja gostota pretoka omejena s širino zob zobnika, medtem ko zadnja stran statorja določa največji skupni pretok.
Poleg tega je dovoljena stopnja nasičenosti odvisna od aplikacije.Običajno imajo motorji z visokim izkoristkom nižjo gostoto pretoka, medtem ko imajo motorji, zasnovani za največjo gostoto navora, večjo gostoto pretoka.Najvišja gostota pretoka zračne reže je običajno v območju 0,7–1,1 tesla.Poudariti je treba, da je to skupna gostota pretoka, torej vsota pretoka rotorja in statorja.To pomeni, da če je sila reakcije armature majhna, to pomeni, da je navor poravnave visok.
Da bi dosegli velik prispevek navora upora, mora biti reakcijska sila statorja velika.Parametri stroja kažejo, da sta velika m in majhna induktivnost L potrebna predvsem za doseganje navora poravnave.To je običajno primerno za delovanje pod osnovno hitrostjo, saj visoka induktivnost zmanjša faktor moči.
Material trajnega magneta:
Magneti igrajo pomembno vlogo v številnih napravah, zato je izboljšanje delovanja teh materialov zelo pomembno, pozornost pa je trenutno osredotočena na materiale na osnovi redkih zemelj in prehodnih kovin, ki lahko pridobijo trajne magnete z visokimi magnetnimi lastnostmi.Odvisno od tehnologije imajo magneti različne magnetne in mehanske lastnosti ter različno odpornost proti koroziji.
Magneti NdFeB (Nd2Fe14B) in samarijev kobalt (Sm1Co5 in Sm2Co17) so najnaprednejši komercialni trajni magnetni materiali, ki so danes na voljo.Znotraj vsakega razreda redkih zemeljskih magnetov obstaja veliko različnih razredov.Magneti NdFeB so bili komercializirani v zgodnjih osemdesetih letih.Danes se pogosto uporabljajo v številnih različnih aplikacijah.Cena tega magnetnega materiala (na energent) je primerljiva s ceno feritnih magnetov, na kilogram pa NdFeB magneti stanejo približno 10- do 20-krat več kot feritni magneti.
Nekatere pomembne lastnosti, ki se uporabljajo za primerjavo trajnih magnetov, so: remanenca (Mr), ki meri jakost magnetnega polja trajnega magneta, prisilna sila (Hcj), sposobnost materiala, da se upre razmagnetenju, energijski produkt (BHmax), gostota magnetne energije ;Curiejeva temperatura (TC), temperatura, pri kateri material izgubi svoj magnetizem.Neodimovi magneti imajo večjo remanenco, višjo koercitivnost in energijski produkt, vendar so na splošno tipa z nižjo Curiejevo temperaturo. Neodim deluje s terbijem in disprozijem, da ohrani svoje magnetne lastnosti pri visokih temperaturah.
Zasnova sinhronskega motorja s trajnim magnetom
Pri zasnovi sinhronskega motorja s trajnim magnetom (PMSM) konstrukcija rotorja s trajnim magnetom temelji na okvirju statorja trifaznega indukcijskega motorja brez spreminjanja geometrije statorja in navitij.Specifikacije in geometrija vključujejo: hitrost motorja, frekvenco, število polov, dolžino statorja, notranji in zunanji premer, število rotorskih rež.Zasnova PMSM vključuje izgubo bakra, povratni EMF, izgubo železa ter lastno in medsebojno indukcijo, magnetni pretok, upornost statorja itd.
Izračun samoinduktivnosti in medsebojne induktivnosti:
Induktivnost L je mogoče opredeliti kot razmerje med fluksno povezavo in tokom, ki proizvaja fluks I, v Henrysih (H), enako Weberju na amper.Induktor je naprava, ki se uporablja za shranjevanje energije v magnetnem polju, podobno kot kondenzator shranjuje energijo v električnem polju.Induktorji so običajno sestavljeni iz tuljav, običajno navitih okoli feritnega ali feromagnetnega jedra, njihova vrednost induktivnosti pa je povezana le s fizično strukturo prevodnika in prepustnostjo materiala, skozi katerega prehaja magnetni tok.
Koraki za iskanje induktivnosti so naslednji:1. Recimo, da v vodniku teče tok I.2. Uporabite Biot-Savartov zakon ali zakon Amperove zanke (če je na voljo), da ugotovite, ali je B dovolj simetričen.3. Izračunajte skupni tok, ki povezuje vse tokokroge.4. Pomnožite skupni magnetni pretok s številom zank, da dobite povezavo pretoka, in izvedite zasnovo sinhronskega motorja s trajnim magnetom tako, da ocenite zahtevane parametre.
Študija je pokazala, da je zasnova uporabe NdFeB kot materiala rotorja trajnega magneta za izmenični tok povečala magnetni tok, ustvarjen v zračni reži, kar je povzročilo zmanjšanje notranjega polmera statorja, medtem ko je notranji polmer statorja z uporabo trajnega samarijevega kobalta material magnetnega rotorja je bil večji.Rezultati kažejo, da se efektivna izguba bakra v NdFeB zmanjša za 8,124 %.Pri samarijevem kobaltu kot trajnem magnetnem materialu bo magnetni tok sinusna sprememba.Na splošno morata načrtovanje in izdelava sinhronskih motorjev s trajnimi magneti upoštevati strukturo statorja in rotorja, da bi dobili visoko zmogljiv motor.
v zaključku
Sinhroni motor s trajnim magnetom (PMSM) je sinhronski motor, ki za magnetizacijo uporablja visokomagnetne materiale in ima značilnosti visoke učinkovitosti, preproste strukture in enostavnega nadzora.Ta sinhroni motor s trajnim magnetom se uporablja v vleki, avtomobilski industriji, robotiki in vesoljski tehnologiji.Gostota moči sinhronskih motorjev s trajnimi magneti je višja kot pri indukcijskih motorjih iste nazivne moči, ker ni statorske moči, namenjene ustvarjanju magnetnega polja..
Trenutno zasnova PMSM ne zahteva samo večje moči, ampak tudi manjšo maso in manjši vztrajnostni moment.
Čas objave: 1. julij 2022