۱. طبقه‌بندی موتورهای آهنربای دائم و عوامل محرک صنعت
انواع مختلفی با اشکال و اندازه‌های انعطاف‌پذیر وجود دارد. با توجه به عملکرد موتور، موتورهای آهنربای دائمی را می‌توان تقریباً به سه نوع تقسیم کرد: ژنراتورهای آهنربای دائمی، موتورهای آهنربای دائمی و حسگرهای سیگنال آهنربای دائمی. در میان آنها، موتورهای آهنربای دائمی عمدتاً به سنکرون، DC و پله‌ای تقسیم می‌شوند.
۱) موتور سنکرون آهنربای دائم:
ساختار استاتور و اصول کار آن با موتورهای آسنکرون AC سنتی سازگار است. به دلیل ضریب عملکرد بالا و راندمان بالا، در سال‌های اخیر به سرعت توسعه یافته و به تدریج جایگزین موتورهای آسنکرون AC سنتی شده است و به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی، ماشین‌آلات، چاپ، نساجی، پزشکی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۲) موتور DC آهنربای دائم:
اصول کار و ساختار آن مشابه موتورهای DC سنتی است. بر اساس روش‌های مختلف کموتاسیون، می‌توان آن را به موتورهای براشلس (کموتاسیون مکانیکی) و موتورهای بدون براش (کموتاسیون الکترونیکی) تقسیم کرد. این موتور به طور گسترده در وسایل نقلیه الکتریکی، ابزارهای برقی، لوازم خانگی و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود.
۳) موتور پله‌ای آهنربای دائم:
این دستگاه از برهمکنش بین میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهنربای دائمی و میدان مغناطیسی چرخشی تولید شده توسط استاتور برای دستیابی به حرکت پله‌ای دقیق استفاده می‌کند. این دستگاه دارای مزایای دقت بالا، سرعت پاسخ سریع و صرفه‌جویی در مصرف انرژی است و به طور گسترده در ابزارهای دقیق، خطوط تولید خودکار، تجهیزات پزشکی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۱.۱ عوامل محرک
۱.۱.۱ جنبه محصول
اصل کار آهنرباهای دائمی ساده است و تلفات موتور تا حد زیادی کاهش می‌یابد. به طور کلی، موتورهای الکترومغناطیسی سنتی برای تولید نیروی محرکه الکتریکی برای ژنراتور، تأمین توان اولیه و سپس برای کار به ولتاژ خروجی خود متکی هستند. اصل کار موتورهای آهنربای دائمی نسبتاً ساده است و میدان مغناطیسی فقط باید توسط آهنرباهای دائمی تأمین شود.
در مقایسه با موتورهای سنتی، مزایای موتورهای آهنربای دائم عمدتاً در موارد زیر منعکس می‌شود: ① تلفات کم استاتور؛ ② عدم تلفات مسی روتور؛ ③ عدم تلفات آهن روتور؛ ④ اصطکاک کم باد. با این حال، باید توجه داشت که جزء کلیدی موتورهای آهنربای دائم این است که فولاد مغناطیسی در برابر دمای بالای مداوم مقاوم نیست. به منظور جلوگیری از وضعیتی که عملکرد موتور به دلیل مغناطیس‌زدایی کاهش می‌یابد یا از کار می‌افتد، دمای کار موتور باید به طور معقول کنترل شود.
اثر صرفه‌جویی در مصرف انرژی قابل توجه است و راندمان کلی بهبود می‌یابد. در زیر، با تفکیک انواع موتور و مواد اولیه موتور، یک تحلیل عملکرد خاص انجام می‌دهیم:
۱) از نظر نوع موتور
ما موتورهای سنکرون آهنربای دائم را برای مقایسه با سایر موتورهای سنتی انتخاب کردیم، که در میان آنها موتورهای رلوکتانس سوئیچ شونده، موتورهای رلوکتانس سنکرون و موتورهای آهنربای دائم همگی موتورهای سنکرون هستند. با توجه به شاخص‌ها، از آنجایی که موتورهای آهنربای دائم نیازی به جاروبک و جریان تحریک ندارند، راندمان و چگالی توان بالاتری نسبت به موتورهای سنتی دارند. از نظر ظرفیت اضافه بار، به جز موتورهای DC که نسبتاً کم هستند، سایر انواع تفاوت چندانی ندارند. راندمان و ضریب توان موتورهای آهنربای دائم با راندمان ۸۵ تا ۹۷ درصد، برجسته‌ترین عملکردها را دارند. اگرچه موتورهای کوچک معمولاً می‌توانند به بیش از ۸۰ درصد برسند، موتورهای آهنربای دائم در مقایسه با راندمان ۴۰ تا ۶۰ درصد موتورهای آسنکرون، مزایای آشکاری دارند. از نظر ضریب توان، می‌تواند به بیش از ۰.۹۵ برسد که نشان می‌دهد نسبت مؤلفه جریان فعال موتورهای آهنربای دائم در کل جریان بیشتر از سایر انواع است و میزان استفاده از انرژی نیز بالاتر است.
۲)با توجه به مواد اولیه موتور
با توجه به قدرت مغناطیسی و مرحله توسعه مواد آهنربای دائمی مورد استفاده در موتور، موتورهای آهنربای دائمی را می‌توان به سه دسته فلزی، فریتی و خاکی کمیاب تقسیم کرد. در میان آنها، موتورهای آهنربای دائمی فریتی و خاکی کمیاب در حال حاضر بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در مقایسه با موتورهای سنتی، موتورهای آهنربای دائمی عناصر خاکی کمیاب ساختار ساده‌تری دارند و نرخ خرابی آنها کمتر است. استفاده از آهنرباهای دائمی عناصر خاکی کمیاب می‌تواند چگالی مغناطیسی شکاف هوایی را افزایش دهد، سرعت موتور را به بهترین حالت برساند و نسبت توان به وزن را بهبود بخشد. زمینه کاربرد نسبتاً گسترده است. تنها عیب موتورهای آهنربای دائمی هزینه بالای آنهاست. به عنوان مثال، قیمت موتورهای آهنربای دائمی عناصر خاکی کمیاب معمولاً بیش از 2.5 برابر بیشتر از موتورهای سنتی است.
۱.۱.۲ جنبه سیاست‌گذاری
سیاست‌ها نیز نقش مهمی در ارتقای توسعه موتورهای آهنربای دائمی دارند.
۱) صنعت آهنربای دائمی به دلیل سیاست‌های اتخاذ شده، توسعه سریعی را تجربه می‌کند.
به عنوان ماده اولیه اصلی موتورهای آهنربای دائم، بهبود فناوری و محبوبیت آهنرباهای دائم تأثیر مهمی بر توسعه موتورهای آهنربای دائم دارد. در سال‌های اخیر، دولت اقدامات مربوطه را از نظر حمایت از صنعت، محرک‌های سیاستی و تدوین استاندارد برای ترویج فعال کاربرد گسترده مواد آهنربای دائم و ترویج توسعه و گسترش موتورهای آهنربای دائم انجام داده است.
۲) تحریک پتانسیل رشد تحت تقاضا برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای.
با تأکید روزافزون چین بر صرفه‌جویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست، توسعه سالم موتورهای آهنربای دائمی فرصت‌های رشد را به ارمغان آورده است. از زمان وضع استاندارد ملی جدید در سال ۲۰۲۰، چین دیگر موتورهایی پایین‌تر از استاندارد بین‌المللی IE3 تولید نمی‌کند و مجبور به استفاده از محصولات کارآمدتر است. علاوه بر این، «طرح بهبود بهره‌وری انرژی» که در سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲ منتشر شد، پیشنهاد کرد که در سال ۲۰۲۳، تولید سالانه موتورهای کم‌مصرف با راندمان بالا ۱۷۰ میلیون کیلووات خواهد بود و نسبت موتورهای کم‌مصرف با راندمان بالا در حال استفاده از ۲۰٪ فراتر خواهد رفت. در سال ۲۰۲۵، نسبت موتورهای جدید کم‌مصرف با راندمان بالا از ۷۰٪ فراتر خواهد رفت. با نسبت ۱ کیلووات ساعت: ۰.۳۳ کیلوگرم، معادل صرفه‌جویی ۱۵ میلیون تن زغال سنگ استاندارد و کاهش انتشار دی اکسید کربن به میزان ۲۸ میلیون تن در سال است که انتظار می‌رود موتورهای آهنربای دائمی را به دوران رشد سریع سوق دهد.
۲. تحلیل زنجیره صنعت موتور آهنربای دائم
با نگاهی به کل زنجیره صنعت در بالادست، متوجه خواهیم شد که مواد اولیه اصلی لازم برای تولید موتورهای آهنربای دائم شامل مواد مغناطیسی مختلف (مانند آهنرباهای نئودیمیوم آهن بور، فریت‌های مغناطیسی دائم، ساماریوم کبالت، آلومینیوم نیکل کبالت و غیره)، مس، فولاد، مواد عایق و آلومینیوم است که در میان آنها مواد مغناطیسی با راندمان بالا هسته تولید موتورهای آهنربای دائم با کارایی بالا را تشکیل می‌دهند. در پایین‌دست صنعت موتور آهنربای دائم، عمدتاً زمینه‌های کاربردی نهایی مختلفی از جمله انرژی باد، وسایل نقلیه انرژی نو، هوافضا، صنعت نساجی، تصفیه آب و غیره وجود دارد. با ارتقاء مداوم صنعت تولید پایین‌دست، انتظار می‌رود رشد تقاضا در بازار کاربردهای ترمینال، تولید در مقیاس بزرگ موتورهای آهنربای دائم را بیشتر ارتقا دهد.
۲.۱ بالادستی: مواد مغناطیسی با کیفیت بالا در هزینه نقش دارند و بیش از ۲۵٪ را تشکیل می‌دهند.
مواد اولیه بیش از نیمی از کل هزینه را تشکیل می‌دهند که در این میان مواد مغناطیسی نقش تعیین‌کننده‌ای در راندمان موتور دارند. مواد اولیه بالادستی موتورهای آهنربای دائم عمدتاً شامل مواد مغناطیسی (مانند آهنرباهای نئودیمیوم آهن بور، فریت‌های آهنربای دائم، کبالت ساماریوم، کبالت نیکل آلومینیوم و غیره)، ورق‌های فولاد سیلیکونی، مس، فولاد، آلومینیوم و غیره هستند. مواد مغناطیسی، ورق‌های فولاد سیلیکونی و مس بخش اصلی هزینه مواد اولیه هستند که بیش از 50٪ هزینه را تشکیل می‌دهند. اگرچه طبق ساختار هزینه موتورهای سنتی، هزینه‌های اولیه خرید، نصب و نگهداری موتور تنها 2.70٪ از کل چرخه عمر موتور را تشکیل می‌دهد، اما به دلیل عواملی مانند قیمت‌گذاری محصول، رقابت‌پذیری و محبوبیت بازار، تولیدکنندگان موتور توجه زیادی به مواد اولیه دارند.
۱) مواد مغناطیسی:آهنرباهای عناصر خاکی کمیاب خواص مغناطیسی بسیار خوبی دارند و برای کاربردهای با کارایی بالا و توان بالا بسیار مناسب هستند. آهنرباهای NdFeB و کبالت از کاربردهای مهم عناصر خاکی کمیاب در مواد آهنربای دائمی هستند. با توجه به ذخایر غنی عناصر خاکی کمیاب چین، تولید NdFeB حدود 90٪ از کل تولید جهان را تشکیل می‌دهد. از سال 2008، تولید موتور آهنربای دائمی چین به سرعت افزایش یافته و به تدریج به تولیدکننده اصلی جهان تبدیل شده است و تقاضا برای مواد اولیه NdFeB بین سال‌های 2008 تا 2020 دو برابر شده است. با توجه به خاص بودن منابع عناصر خاکی کمیاب، تولید و فرآوری NdFeB نسبتاً پیچیده است، بنابراین قیمت موتورهای آهنربای دائمی بالاتر از موتورهای سنتی است. مواد مغناطیسی معمولاً حدود 30٪ از کل هزینه را تشکیل می‌دهند.
۲) ورق فولادی سیلیکونی:عمدتاً برای تشکیل بخش اصلی موتور آهنربای دائمی استفاده می‌شود. به دلیل فرآیند پیچیده آماده‌سازی، هزینه آن نسبتاً بالا است. ورق فولاد سیلیکونی حدود 20٪ از کل هزینه را تشکیل می‌دهد.
۳) مس:عمدتاً به عنوان ماده رسانای موتورهای آهنربای دائمی استفاده می‌شود و حدود 15٪ از کل هزینه را تشکیل می‌دهد.
۴) فولاد:عمدتاً برای ساخت سازه و مواد پوسته موتورهای آهنربای دائمی استفاده می‌شود و حدود 10٪ از کل هزینه را تشکیل می‌دهد.
۵) آلومینیوم:عمدتاً برای ساخت هیت سینک‌ها، پوشش‌های انتهایی و سایر اجزای دفع حرارت استفاده می‌شود.
۶) هزینه‌های تجهیزات و ابزار تولید:که حدود ۱۵ درصد از کل هزینه را تشکیل می‌دهد.
۲.۲ پایین‌دستی: حوزه‌های متعددی در حال آماده‌سازی برای انجام تلاش‌هایی هستند و پتانسیل عظیمی در این صنعت در انتظار بهره‌برداری است.
موتورهای آهنربای دائم اکنون به طور گسترده در زمینه‌های مختلف و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند. تاکنون، موتورهای آهنربای دائم با موفقیت وارد صنایع خودرو، لوازم خانگی، اتوماسیون صنعتی و سایر صنایع شده‌اند و سهم بسزایی در نوآوری‌های فناوری و گسترش بازار داشته‌اند. علاوه بر این، با توجه به اهمیت آن در توسعه اقتصادی، صنایعی مانند پتروشیمی، نفت و گاز، متالورژی و برق نیز به تدریج شروع به استفاده از موتورهای آهنربای دائم کرده‌اند. در آینده، با تمرکز بیشتر روندهای صنعت بر هوش، اتوماسیون و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کاربرد موتورهای آهنربای دائم در زمینه‌های مختلف پایین‌دستی پتانسیل عظیمی خواهد داشت و همچنان به سرعت در حال توسعه خواهد بود.
۳. تحلیل بازار موتور آهنربای دائمی
۳.۱ درباره عرضه و تقاضا
با توسعه انرژی‌های نو، تقاضا به سرعت در حال افزایش است. تولیدکنندگان موتور آهنربای دائم عناصر خاکی کمیاب چین عمدتاً در شرق و جنوب چین توزیع شده‌اند که سرشار از منابع خاکی کمیاب و دارای پایه صنعتی قوی هستند. تقاضای زیادی برای موتورهای آهنربای دائم وجود دارد که منجر به تشکیل یک زنجیره صنعتی کامل می‌شود. از سال ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۱، تولید موتور آهنربای دائم عناصر خاکی کمیاب چین از ۷۶۸ میلیون واحد به ۱.۵۲۵ میلیارد واحد افزایش یافته است که نرخ رشد مرکب سالانه آن ۱۲.۱۱ درصد است و به طور قابل توجهی از میانگین نرخ رشد میکروموتورها (موتورهایی با قطر کمتر از ۱۶۰ میلی‌متر یا توان نامی کمتر از ۷۵۰ میلی‌وات) که ۳.۹۴ درصد است، فراتر رفته است.
به لطف توسعه سریع حوزه انرژی‌های نو، تقاضا برای موتورهای آهنربای دائمی در حوزه‌های پایین‌دستی مانند انرژی بادی و خودروهای برقی در سال‌های اخیر به سرعت در حال افزایش بوده است. در سال‌های 2021 و 2022، تقاضای چین برای موتورهای آهنربای دائمی عناصر خاکی کمیاب به ترتیب 1.193 میلیارد واحد و 1.283 میلیارد واحد خواهد بود که نسبت به سال گذشته 7.54 درصد افزایش نشان می‌دهد.
۳.۲ درباره اندازه بازار
بازار موتورهای آهنربای دائم چین، رشد چشمگیری را نشان می‌دهد و ارتقای حوزه‌های پایین‌دستی، پتانسیل بازار را تحریک کرده است. در چند سال گذشته، بازار جهانی موتورهای آهنربای دائم، رشد پایدار خود را حفظ کرده و روند توسعه خوش‌بینانه‌ای را نشان داده است. در سال 2022، حجم بازار به 48.58 میلیارد دلار آمریکا رسید که نسبت به سال قبل 7.96 درصد افزایش داشته است. تخمین زده می‌شود که تا سال 2027، بازار جهانی موتورهای آهنربای دائم با نرخ رشد مرکب سالانه 7.95 درصد به 71.22 میلیارد دلار آمریکا برسد. بازار موتورهای آهنربای دائم چین، با تکیه بر حوزه‌های پایین‌دستی مانند خودروهای انرژی نو، سیستم‌های تهویه مطبوع با فرکانس متغیر و انرژی بادی، روند رشد سریعی را نشان می‌دهد. در حال حاضر، محصولاتی با محدوده توان 25 تا 100 کیلووات بر بازار تسلط دارند.
بازار همچنان به طور پیوسته در حال رشد است و چین در توسعه این صنعت پیشرو است. با بهبود عملکرد مواد آهنربای دائمی و پیشرفت فناوری موتور، بازار جهانی موتور آهنربای دائمی رشد پایدار خود را حفظ خواهد کرد. چین همچنان رهبری بازار خود را حفظ خواهد کرد. در آینده، ادغام دلتای رودخانه یانگ تسه، توسعه منطقه غربی، ارتقاء مصرف و ارتقای سیاست‌ها، انگیزه‌ای قوی برای کاربرد گسترده موتورهای آهنربای دائمی در بازار چین فراهم خواهد کرد.
۴. چشم‌انداز رقابت جهانی موتورهای آهنربای دائم
در توسعه موتورهای آهنربای دائم در سراسر جهان، چین، آلمان و ژاپن با سال‌ها تجربه در تولید و فناوری‌های کلیدی خود، به رهبران موتورهای آهنربای دائم پیشرفته، دقیق و نوآورانه تبدیل شده‌اند.
چین به پایگاه مهمی برای صنعت جهانی موتورهای آهنربای دائمی تبدیل شده است و رقابت‌پذیری آن رو به افزایش است.
از نظر چیدمان منطقه‌ای، جیانگ سو، ژجیانگ، فوجیان، هونان و آنهویی به پایگاه‌های مهمی برای صنعت موتور آهنربای دائمی چین تبدیل شده‌اند و سهم قابل توجهی از بازار را به خود اختصاص داده‌اند.
در آینده، صنعت جهانی موتورهای آهنربای دائمی، رقابتی شدیدتر را آغاز خواهد کرد و چین، به عنوان پویاترین و بالقوه‌ترین بازار جهان، نقش مهمی در این فرآیند ایفا خواهد کرد.
5. مقدمه‌ای بر موتور آهنربای دائم آنهویی مینگتنگ
شرکت ماشین‌آلات و تجهیزات الکتریکی مغناطیسی دائمی آنهویی مینگتنگ (با مسئولیت محدود)https://www.mingtengmotor.com/) در 18 اکتبر 2007 با سرمایه ثبت شده 144 میلیون یوان تأسیس شد. این شرکت در منطقه توسعه اقتصادی شوانگفنگ، شهر هفی، استان آنهویی واقع شده است. این یک شرکت مدرن با فناوری پیشرفته است که تحقیق و توسعه، تولید، فروش و خدمات موتور آهنربای دائم را در بر می‌گیرد.
این شرکت همواره بر تحقیق و توسعه محصول تمرکز داشته است. این شرکت دارای یک تیم تحقیق و توسعه حرفه‌ای موتور آهنربای دائم با بیش از 40 نفر است و روابط همکاری بلندمدتی با دانشگاه‌ها، موسسات تحقیقاتی و شرکت‌های بزرگ دولتی برقرار کرده است. تیم تحقیق و توسعه، تئوری طراحی موتور مدرن و فناوری پیشرفته طراحی موتور را اتخاذ می‌کند. پس از بیش از ده سال انباشت فنی، نزدیک به 2000 مشخصات موتور آهنربای دائم مانند سری‌های معمولی، فرکانس متغیر، ضد انفجار، ضد انفجار فرکانس متغیر، درایو مستقیم و درایو مستقیم ضد انفجار را توسعه داده است. این شرکت الزامات فنی تجهیزات مختلف درایو در صنایع مختلف را به طور کامل درک می‌کند و به حجم زیادی از داده‌های دست اول طراحی، تولید، آزمایش و استفاده تسلط دارد.
موتورهای آهنربای دائم ولتاژ بالا و پایین Mingteng با موفقیت در بارهای مختلفی مانند فن‌ها، پمپ‌های آب، نوار نقاله‌های تسمه‌ای، آسیاب‌های گلوله‌ای، میکسرها، سنگ‌شکن‌ها، اسکریپرها، پمپ‌های روغن، ماشین‌های ریسندگی و غیره در زمینه‌های مختلفی مانند معدن، فولاد و برق به کار گرفته شده‌اند و به اثرات صرفه‌جویی در مصرف انرژی خوبی دست یافته و تحسین گسترده‌ای را به خود جلب کرده‌اند.
مینگتنگ همواره بر نوآوری مستقل اصرار داشته و به سیاست شرکتی «محصولات درجه یک، مدیریت درجه یک، خدمات درجه یک و برندهای درجه یک» پایبند بوده است. این شرکت با ارائه راه‌حل‌های کلی صرفه‌جویی در مصرف انرژی برای کاربران، سیستم هوشمند موتور آهنربای دائمی را طراحی کرده، یک تیم تحقیق و توسعه و نوآوری کاربردی موتور آهنربای دائمی با نفوذ چینی ایجاد کرده و تلاش می‌کند تا به رهبر و تعیین‌کننده استاندارد در صنعت موتور آهنربای دائمی عناصر خاکی کمیاب چین تبدیل شود.
حق نشر: این مقاله بازنشری از لینک اصلی است:
https://mp.weixin.qq.com/s/PF9VseLCkGkGywbmr2Jfkw
این مقاله بیانگر دیدگاه‌های شرکت ما نیست. اگر نظرات یا دیدگاه‌های متفاوتی دارید، لطفاً ما را اصلاح کنید!
زمان ارسال: ۲۷ سپتامبر ۲۰۲۴