Τι είναι ένας σύγχρονος κινητήρας AC μόνιμου μαγνήτη χωρίς απώλεια διέγερσης;

ανάπτυξη της βιομηχανίας και δυναμική της αγοράς:
Με την αυξανόμενη ζήτηση για κινητήρες υψηλής απόδοσης και εξοικονόμησης ενέργειας, το μερίδιο των σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη στην αγορά κινητήρων έχει σταδιακά επεκταθεί και οι προοπτικές ανάπτυξης των σχετικών βιομηχανιών έχουν τραβήξει την προσοχή. Για παράδειγμα, στον βιομηχανικό αυτοματισμό, τις οικιακές συσκευές, τις σιδηροδρομικές μεταφορές και άλλους τομείς, η εφαρμογή σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη είναι όλο και πιο εκτεταμένη, γεγονός που έχει προωθήσει την ανάπτυξη και την αναβάθμιση της βιομηχανίας.
Η σημασία των πόρων σπάνιων γαιών στην κατασκευή σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη έχει γίνει ολοένα και πιο εμφανής, η Κίνα, ως χώρα πλούσια σε πόρους σπάνιων γαιών, έχει ορισμένα πλεονεκτήματα στην ανάπτυξη της βιομηχανίας σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη και η ανάπτυξη συναφών βιομηχανιών έχει τράβηξε επίσης την προσοχή.

 

Ορισμός και αρχή
Ένας σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη (PMSM) είναι ένας σύγχρονος κινητήρας που δημιουργεί ένα σύγχρονο περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που διεγείρεται από έναν μόνιμο μαγνήτη. Η περιέλιξη του στάτη του θα δημιουργήσει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο μετά το τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα και ο ρότορας αποτελείται από μόνιμους μαγνήτες, βασιζόμενοι στο μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τον μόνιμο μαγνήτη για να αλληλεπιδράσει με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτη, έτσι ώστε ο ρότορας του κινητήρα περιστρέφεται συγχρονικά με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτη.
Η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και στην αρχή της αλληλεπίδρασης του μαγνητικού πεδίου. Υπάρχει μια ηλεκτρομαγνητική ροπή μεταξύ του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από το ρεύμα του στάτη και του μόνιμου μαγνητικού πεδίου του ρότορα. Η ροπή οδηγεί τον ρότορα του κινητήρα να περιστρέφεται και η ταχύτητα του ρότορα είναι αυστηρά συγχρονισμένη με αυτή του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτορα.

 

Δομικά χαρακτηριστικά
Η δομή του στάτορα είναι παρόμοια με αυτή του συνηθισμένου τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα, ο οποίος αποτελείται από τον πυρήνα του στάτη και την περιέλιξη του στάτη. Ο πυρήνας του στάτορα είναι συνήθως κατασκευασμένος από φύλλο πυριτίου χάλυβα με ελασματοποίηση για μείωση της απώλειας πυρήνα. Η περιέλιξη του στάτορα είναι μια τριφασική περιέλιξη, η οποία είναι ενσωματωμένη στην υποδοχή του στάτη σύμφωνα με ορισμένους κανόνες και χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου περνώντας τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα.
Η δομή του ρότορα είναι το βασικό μέρος του σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη. Ένας μόνιμος μαγνήτης είναι εγκατεστημένος στον ρότορα και το υλικό του μόνιμου μαγνήτη είναι συνήθως NdFeb (Nd-Fe-B) και άλλα υλικά μόνιμου μαγνήτη υψηλής απόδοσης. Σύμφωνα με τις διαφορετικές μεθόδους εγκατάστασης μόνιμων μαγνητών στον ρότορα, μπορεί να χωριστεί σε ρότορα μόνιμου μαγνήτη επιφάνειας και ενσωματωμένο ρότορα μόνιμου μαγνήτη. Ο μόνιμος μαγνήτης του επιφανειακού ρότορα μόνιμου μαγνήτη είναι εγκατεστημένος στην επιφάνεια του πυρήνα του ρότορα, ο οποίος είναι απλός στη δομή και τη διαδικασία, αλλά ο μόνιμος μαγνήτης είναι εύκολο να παρεμβληθεί από εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Ο μόνιμος μαγνήτης του ενσωματωμένου ρότορα μόνιμου μαγνήτη είναι ενσωματωμένος στον εσωτερικό πυρήνα του ρότορα, η δομή του είναι σχετικά πολύπλοκη, αλλά έχει καλύτερα χαρακτηριστικά μαγνητικού κυκλώματος και μηχανικές ιδιότητες.

πλεονέκτημα
Υψηλή απόδοση: Λόγω της χρήσης διέγερσης μόνιμου μαγνήτη, δεν απαιτείται πρόσθετο ρεύμα διέγερσης, μειώνοντας την απώλεια διέγερσης και σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ασύγχρονους κινητήρες, έχει υψηλότερη απόδοση κάτω από τις ίδιες συνθήκες εργασίας. Αυτό μπορεί να μειώσει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας και να εξοικονομήσει ενεργειακό κόστος για τον εξοπλισμό μακροπρόθεσμης λειτουργίας.
Υψηλός συντελεστής ισχύος: ο συντελεστής ισχύος του σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη μπορεί να είναι κοντά στο 1, πράγμα που σημαίνει ότι όταν τροφοδοτείται το ηλεκτρικό δίκτυο, η άεργη ισχύς που απορροφάται από τον κινητήρα από το δίκτυο είναι πολύ μικρή, μειώνοντας το φορτίο άεργου ισχύος του δικτύου και βελτίωση της ποιότητας τροφοδοσίας του δικτύου.
Ταχύτητα γρήγορης απόκρισης: η απόκριση ροπής του είναι γρήγορη και μπορεί να ρυθμίσει γρήγορα την ταχύτητα και τη ροπή σύμφωνα με το σήμα ελέγχου, το οποίο είναι κατάλληλο για περιπτώσεις που απαιτούν έλεγχο υψηλής ακρίβειας, όπως βιομηχανικές αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής, ρομπότ και άλλα πεδία.
Συμπαγής δομή: Επειδή δεν υπάρχει ανάγκη για περιελίξεις διέγερσης και σχετικές συσκευές διέγερσης, η συνολική δομή του κινητήρα είναι πιο συμπαγής και μικρότερη, γεγονός που έχει μεγάλα πλεονεκτήματα σε ορισμένους εξοπλισμούς με υψηλές απαιτήσεις χώρου.

Πεδίο εφαρμογής
Βιομηχανικό πεδίο: χρησιμοποιείται ευρέως σε εξοπλισμό βιομηχανικού αυτοματισμού, όπως εργαλειομηχανές CNC, μηχανήματα κλωστοϋφαντουργίας, μηχανήματα εκτύπωσης κ.λπ. Για παράδειγμα, σε εργαλειομηχανές CNC, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη μπορούν να ελέγξουν με ακρίβεια την ταχύτητα και τη θέση του εργαλείου, βελτιώνοντας τη μηχανική κατεργασία ακρίβεια.
Πεδίο μεταφοράς: Οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη χρησιμοποιούνται ευρέως ως κινητήρες κίνησης σε ηλεκτρικά οχήματα, ηλεκτρικά τρένα και άλλα οχήματα μεταφοράς. Ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη σε ηλεκτρικό όχημα έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, της εξοικονόμησης ενέργειας και των καλών χαρακτηριστικών ροπής, που μπορούν να βελτιώσουν την εμβέλεια οδήγησης και την απόδοση ισχύος του ηλεκτρικού οχήματος.
Οικιακές συσκευές: Χρησιμοποιείται επίσης σε κλιματιστικά, ψυγεία, πλυντήρια ρούχων και άλλες οικιακές συσκευές. Για παράδειγμα, η χρήση σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη για συμπιεστές κλιματισμού μπορεί να βελτιώσει την αναλογία ενεργειακής απόδοσης των κλιματιστικών και να μειώσει τον θόρυβο λειτουργίας.
Δεύτερον, η κατανόηση και η πραγματική κατάσταση του "χωρίς απώλεια"

 

Ιδανικά χωρίς απώλεια
Υπό ιδανικές συνθήκες, εάν αγνοηθούν οι απώλειες σιδήρου (απώλεια υστέρησης και απώλεια δινορευμάτων στον πυρήνα του σιδήρου) και η μηχανική απώλεια (απώλεια τριβής, απώλεια αντίστασης ανέμου κ.λπ.) στον κινητήρα, η απόδοση μετατροπής ενέργειας του σύγχρονου μόνιμου μαγνήτη κινητήρας μπορεί να είναι κοντά στο 100% γιατί δεν υπάρχει απώλεια διέγερσης, δηλαδή η λεγόμενη "καμία απώλεια". Αυτό βασίζεται στη θεωρητική υπόθεση ότι σύμφωνα με αυτήν την υπόθεση, η ηλεκτρική ενέργεια που εισέρχεται στην περιέλιξη του στάτορα μετατρέπεται σχεδόν πλήρως σε παραγωγή μηχανικής ενέργειας.
Πραγματική κατάσταση απώλειας
Απώλεια σιδήρου: Στην πραγματική λειτουργία, το φύλλο πυριτίου στον πυρήνα του στάτορα θα προκαλέσει απώλεια υστέρησης και απώλεια δινορευμάτων υπό τη δράση εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου. Η απώλεια υστέρησης οφείλεται στα χαρακτηριστικά υστέρησης του υλικού του πυρήνα, γεγονός που κάνει τη μαγνητική περιοχή μέσα στον πυρήνα να αναποδογυρίζει και να καταναλώνει ενέργεια όταν αλλάζει το μαγνητικό πεδίο. Η απώλεια δινορευμάτων προκαλείται από το δινορευματικό ρεύμα που προκαλείται από το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα, το οποίο παράγει θερμότητα στην αντίσταση του πυρήνα και καταναλώνει ενέργεια.
Μηχανική απώλεια: ο ρότορας του κινητήρα στη διαδικασία περιστροφής, το ρουλεμάν θα παράγει απώλεια τριβής, ενώ η περιστροφή του κινητήρα και ο περιβάλλοντας αέρας υπάρχει σχετική κίνηση, θα προκαλέσει απώλεια αντίστασης ανέμου. Αυτές οι μηχανικές απώλειες μειώνουν την απόδοση του κινητήρα.
Αδέσποτη απώλεια: συμπεριλαμβανομένης της απώλειας που προκαλείται από την αλληλεπίδραση αρμονικών μαγνητικών πεδίων υψηλής τάξης στον στάτορα και τον ρότορα, και την πρόσθετη απώλεια που προκαλείται από τη διαδικασία κατασκευής και άλλους παράγοντες. Αν και η απόδοση των σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη είναι σχετικά υψηλή, αυτές οι πραγματικές απώλειες δεν μπορούν να αγνοηθούν.
Τρίτον, τα χαρακτηριστικά του κινητήρα AC σχετίζονται
Προσαρμοστικότητα τροφοδοσίας AC
Ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη είναι ένα είδος κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος, μπορεί να συνδεθεί απευθείας με την τριφασική λειτουργία τροφοδοσίας AC. Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητο να ταιριάζει το αντίστοιχο τροφοδοτικό AC σύμφωνα με την ονομαστική τάση και την ονομαστική συχνότητα του κινητήρα. Διαφορετικά σενάρια εφαρμογών ενδέχεται να χρειάζονται κατάλληλες προσαρμογές στο τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος, όπως σε ορισμένες βιομηχανικές περιπτώσεις, όταν οι διακυμάνσεις της τάσης του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας είναι μεγάλες, μπορεί να είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε έναν ρυθμιστή τάσης για να διασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του κινητήρα.
Σύγκριση με άλλους κινητήρες AC
Σε σύγκριση με τους ασύγχρονους κινητήρες, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη έχουν υψηλότερη απόδοση, συντελεστή ισχύος και άλλα πλεονεκτήματα. Ο ασύγχρονος κινητήρας έχει απλή δομή, χαμηλό κόστος και υψηλή αξιοπιστία και χρησιμοποιείται ευρέως σε ορισμένες περιπτώσεις όπου η απαίτηση απόδοσης δεν είναι ιδιαίτερα υψηλή και το κόστος είναι πιο ευαίσθητο.
Σε σύγκριση με τον σύγχρονο κινητήρα απροθυμίας, ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη έχει υψηλότερη πυκνότητα ροπής και μπορεί να παράγει μεγαλύτερη ροπή με τον ίδιο όγκο και ισχύ. Ο σύγχρονος κινητήρας απροθυμίας εξαρτάται κυρίως από τη λειτουργία της ροπής απροθυμίας, η απόδοση και η απόδοσή του δεν είναι τόσο καλές όσο ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη από ορισμένες απόψεις.