با توسعه مواد مغناطیسی دائمی خاکی کمیاب در دهه 1970، موتورهای آهنربای دائمی خاکی کمیاب به وجود آمدند. موتورهای آهنربای دائم از آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب برای تحریک استفاده می کنند و آهنرباهای دائمی می توانند میدان مغناطیسی دائمی را پس از مغناطیس ایجاد کنند. عملکرد تحریک آن عالی است و از نظر پایداری، کیفیت و کاهش تلفات نسبت به موتورهای تحریک الکتریکی برتری دارد که بازار موتورهای سنتی را متزلزل کرده است.

در سال های اخیر، با پیشرفت سریع علم و فناوری مدرن، عملکرد و فناوری مواد الکترومغناطیسی به ویژه مواد الکترومغناطیسی خاکی کمیاب به تدریج بهبود یافته است. همراه با توسعه سریع الکترونیک قدرت، فناوری انتقال قدرت و فناوری کنترل خودکار، عملکرد موتورهای سنکرون آهنربای دائم بهتر و بهتر می شود.

علاوه بر این، موتورهای سنکرون آهنربای دائم دارای مزایای وزن سبک، ساختار ساده، اندازه کوچک، ویژگی های خوب و چگالی توان بالا هستند. بسیاری از موسسات و شرکت های تحقیقاتی علمی به طور فعال در حال انجام تحقیق و توسعه موتورهای سنکرون آهنربای دائم هستند و حوزه های کاربرد آنها بیشتر گسترش خواهد یافت.

1. اساس توسعه موتور سنکرون آهنربای دائمی

الف. کاربرد مواد مغناطیسی دائمی خاکی کمیاب با کارایی بالا

مواد مغناطیس دائمی خاکی کمیاب سه مرحله را طی کرده اند: SmCo5، Sm2Co17 و Nd2Fe14B. در حال حاضر، مواد آهنربای دائمی که با NdFeB نشان داده می شوند، به دلیل خواص مغناطیسی عالی خود، به پرمصرف ترین نوع مواد آهنربای دائم خاکی کمیاب تبدیل شده اند. توسعه مواد آهنربای دائم باعث توسعه موتورهای آهنربای دائم شده است.

در مقایسه با موتور القایی سه فاز سنتی با تحریک الکتریکی، آهنربای دائمی جایگزین قطب تحریک الکتریکی می شود، ساختار را ساده می کند، حلقه لغزش و برس روتور را حذف می کند، ساختار بدون برس را درک می کند و اندازه روتور را کاهش می دهد. این امر چگالی توان، چگالی گشتاور و راندمان کاری موتور را بهبود می‌بخشد و موتور را کوچک‌تر و سبک‌تر می‌کند و زمینه کاربرد آن را بیشتر گسترش می‌دهد و توسعه موتورهای الکتریکی را به سمت قدرت بالاتر ارتقا می‌دهد.

ب.کاربرد تئوری کنترل جدید

در سال های اخیر، الگوریتم های کنترل به سرعت توسعه یافته اند. در میان آنها، الگوریتم های کنترل برداری مشکل استراتژی رانندگی موتورهای AC را در اصل حل کرده اند و باعث می شوند موتورهای AC عملکرد کنترل خوبی داشته باشند. ظهور کنترل گشتاور مستقیم ساختار کنترل را ساده‌تر می‌کند و ویژگی‌های عملکرد مدار قوی برای تغییرات پارامتر و سرعت پاسخ دینامیکی گشتاور سریع را دارد. فناوری کنترل غیرمستقیم گشتاور مشکل ضربان شدید گشتاور گشتاور مستقیم در سرعت کم را حل می کند و سرعت و دقت کنترل موتور را بهبود می بخشد.

ج. کاربرد دستگاه ها و پردازنده های الکترونیکی با کارایی بالا

فناوری الکترونیک قدرت مدرن رابط مهمی بین صنعت اطلاعات و صنایع سنتی و پلی بین جریان ضعیف و جریان قوی کنترل شده است. توسعه فناوری الکترونیک قدرت امکان تحقق استراتژی های کنترل درایو را فراهم می کند.

در دهه 1970، مجموعه ای از اینورترهای همه منظوره ظاهر شدند که می توانستند توان فرکانس صنعتی را به توان فرکانس متغیر با فرکانس قابل تنظیم پیوسته تبدیل کنند، بنابراین شرایطی را برای تنظیم سرعت فرکانس متغیر توان AC ایجاد کردند. این اینورترها دارای قابلیت شروع نرم پس از تنظیم فرکانس هستند و فرکانس می تواند از صفر به فرکانس تنظیم شده با نرخ مشخصی افزایش یابد و نرخ افزایش را می توان به طور مداوم در محدوده وسیعی تنظیم کرد و مشکل راه اندازی موتورهای سنکرون را حل کرد.

2. وضعیت توسعه موتورهای سنکرون آهنربای دائم در داخل و خارج از کشور

اولین موتور در تاریخ یک موتور آهنربای دائمی بود. در آن زمان، عملکرد مواد آهنربای دائم نسبتا ضعیف بود، و نیروی اجباری و ماندگاری آهنرباهای دائمی بسیار کم بود، بنابراین به زودی با موتورهای تحریک الکتریکی جایگزین شدند.

در دهه 1970، مواد مغناطیس دائمی خاکی کمیاب که توسط NdFeB نشان داده می شد، دارای نیروی اجباری، ماندگاری، توانایی مغناطیس زدایی قوی و محصول انرژی مغناطیسی بزرگ بودند که باعث شد موتورهای سنکرون آهنربای دائم پرقدرت در صحنه تاریخ ظاهر شوند. اکنون، تحقیقات در مورد موتورهای سنکرون آهنربای دائم بیش از پیش بالغ می شود و به سمت سرعت بالا، گشتاور بالا، قدرت بالا و راندمان بالا در حال توسعه است.

در سال های اخیر، با سرمایه گذاری قوی محققان داخلی و دولت، موتورهای سنکرون آهنربای دائمی به سرعت توسعه یافته اند. با توسعه فناوری میکرو کامپیوتر و فناوری کنترل خودکار، موتورهای سنکرون آهنربای دائم به طور گسترده در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند. با توجه به پیشرفت جامعه، نیازهای مردم برای موتورهای سنکرون آهنربای دائم سخت‌تر شده است، و باعث می‌شود که موتورهای آهنربای دائم به سمت محدوده تنظیم سرعت بیشتر و کنترل دقیق‌تر توسعه یابند. با توجه به بهبود فرآیندهای تولید فعلی، مواد آهنربای دائمی با کارایی بالا بیشتر توسعه یافته اند. این امر هزینه آن را بسیار کاهش می دهد و به تدریج آن را در زمینه های مختلف زندگی اعمال می کند.

3. فن آوری فعلی

الف تکنولوژی طراحی موتور سنکرون آهنربای دائمی

در مقایسه با موتورهای تحریک الکتریکی معمولی، موتورهای سنکرون مغناطیسی دائمی فاقد سیم پیچ تحریک الکتریکی، حلقه های جمع کننده و کابینت های تحریک هستند که نه تنها پایداری و قابلیت اطمینان، بلکه کارایی را نیز بهبود می بخشد.

در میان آنها، موتورهای آهنربای دائم داخلی دارای مزایای راندمان بالا، ضریب توان بالا، چگالی توان واحد بالا، قابلیت انبساط سرعت مغناطیسی ضعیف قوی و سرعت پاسخ دینامیکی سریع هستند که آنها را به انتخابی ایده آل برای راندن موتورها تبدیل می کند.

آهنرباهای دائمی کل میدان مغناطیسی تحریک موتورهای آهنربای دائم را فراهم می کنند و گشتاور گیره باعث افزایش لرزش و صدای موتور در حین کار می شود. گشتاور فشاری بیش از حد بر عملکرد کم سرعت سیستم کنترل سرعت موتور و موقعیت یابی با دقت بالا سیستم کنترل موقعیت تأثیر می گذارد. بنابراین هنگام طراحی موتور باید از طریق بهینه سازی موتور تا حد امکان گشتاور گیره کاهش یابد.

بر اساس تحقیقات انجام شده، روش های کلی برای کاهش گشتاور دندانه دار شامل تغییر ضریب قوس قطب، کاهش عرض شیار استاتور، تطبیق شیار کج و شکاف قطب، تغییر موقعیت، اندازه و شکل قطب مغناطیسی و ... می باشد. لازم به ذکر است که هنگام کاهش گشتاور چرخشی، ممکن است بر عملکرد دیگر موتور تأثیر بگذارد، مثلاً ممکن است گشتاور الکترومغناطیسی بر همین اساس کاهش یابد. بنابراین، هنگام طراحی، عوامل مختلف باید تا حد امکان متعادل شوند تا بهترین عملکرد موتور حاصل شود.

ب. فناوری شبیه سازی موتور سنکرون مغناطیس دائمی

وجود آهنرباهای دائمی در موتورهای آهنربای دائم، محاسبه پارامترهایی مانند طراحی ضریب شار نشتی بدون بار و ضریب قوس قطب را برای طراحان دشوار می کند. به طور کلی برای محاسبه و بهینه سازی پارامترهای موتورهای آهنربای دائم از نرم افزار تحلیل اجزا محدود استفاده می شود. نرم افزار تحلیل المان محدود می تواند پارامترهای موتور را بسیار دقیق محاسبه کند و استفاده از آن برای تجزیه و تحلیل تاثیر پارامترهای موتور بر عملکرد بسیار قابل اعتماد است.

روش محاسبه المان محدود محاسبه و تجزیه و تحلیل میدان الکترومغناطیسی موتورها را آسان‌تر، سریع‌تر و دقیق‌تر می‌کند. این یک روش عددی است که بر اساس روش تفاضل توسعه یافته است و به طور گسترده در علوم و مهندسی مورد استفاده قرار گرفته است. از روش های ریاضی برای گسسته کردن برخی از حوزه های حل پیوسته به گروه های واحد استفاده کنید و سپس در هر واحد درون یابی کنید. به این ترتیب، یک تابع درون یابی خطی تشکیل می شود، یعنی یک تابع تقریبی با استفاده از عناصر محدود شبیه سازی و تحلیل می شود، که به ما امکان می دهد به طور مستقیم جهت خطوط میدان مغناطیسی و توزیع چگالی شار مغناطیسی را در داخل موتور مشاهده کنیم.

c. تکنولوژی کنترل موتور سنکرون مغناطیس دائمی

بهبود عملکرد سیستم های محرک موتور نیز برای توسعه حوزه کنترل صنعتی اهمیت زیادی دارد. این سیستم را قادر می سازد تا با بهترین عملکرد هدایت شود. ویژگی های اساسی آن در سرعت کم منعکس می شود، به خصوص در مورد راه اندازی سریع، شتاب استاتیک و غیره، می تواند گشتاور زیادی تولید کند. و هنگام رانندگی با سرعت بالا، می تواند به کنترل سرعت ثابت قدرت در محدوده وسیعی دست یابد. جدول 1 عملکرد چندین موتور اصلی را مقایسه می کند.

همانطور که از جدول 1 مشاهده می شود، موتورهای آهنربای دائم دارای قابلیت اطمینان خوب، محدوده سرعت گسترده و راندمان بالا هستند. اگر با روش کنترل مربوطه ترکیب شود، کل سیستم موتور می تواند بهترین عملکرد را به دست آورد. بنابراین لازم است یک الگوریتم کنترل مناسب برای دستیابی به تنظیم سرعت کارآمد انتخاب شود تا سیستم محرک موتور بتواند در ناحیه تنظیم سرعت نسبتاً وسیع و محدوده توان ثابت کار کند.

روش کنترل برداری به طور گسترده ای در الگوریتم کنترل سرعت موتور آهنربای دائمی استفاده می شود. دارای مزایای دامنه تنظیم سرعت گسترده، راندمان بالا، قابلیت اطمینان بالا، پایداری خوب و مزایای اقتصادی خوب است. این به طور گسترده در درایو موتور، حمل و نقل ریلی و سروو ماشین ابزار استفاده می شود. به دلیل کاربردهای مختلف، استراتژی کنترل بردار فعلی اتخاذ شده نیز متفاوت است.

4. ویژگی های موتور سنکرون آهنربای دائم

موتور سنکرون آهنربای دائم دارای ساختار ساده، تلفات کم و ضریب توان بالا می باشد. در مقایسه با موتور تحریک الکتریکی، به دلیل اینکه برس، کموتاتور و سایر دستگاه ها وجود ندارد، به جریان تحریک واکنشی نیاز نیست، بنابراین جریان استاتور و تلفات مقاومت کمتر، راندمان بالاتر، گشتاور تحریک بزرگتر و عملکرد کنترل است. بهتر است با این حال، معایبی مانند هزینه بالا و دشواری در راه اندازی وجود دارد. با توجه به کاربرد فناوری کنترل در موتورها، به ویژه استفاده از سیستم های کنترل برداری، موتورهای سنکرون مغناطیس دائمی می توانند به تنظیم سرعت دامنه وسیع، پاسخ دینامیکی سریع و کنترل موقعیت با دقت بالا دست یابند، بنابراین موتورهای سنکرون آهنربای دائم افراد بیشتری را برای هدایت جذب می کنند. تحقیقات گسترده

5. مشخصات فنی موتور سنکرون آهنربای دائم آنهویی مینگتنگ

الف موتور دارای ضریب توان بالا و ضریب کیفیت بالای شبکه برق می باشد. هیچ جبران کننده ضریب توان مورد نیاز نیست و می توان از ظرفیت تجهیزات پست به طور کامل استفاده کرد.

ب موتور آهنربای دائمی توسط آهنرباهای دائمی برانگیخته می شود و به صورت همزمان عمل می کند. هیچ ضربان سرعت وجود ندارد و مقاومت خط لوله هنگام رانندگی فن ها و پمپ ها افزایش نمی یابد.

ج موتور آهنربای دائمی را می توان با گشتاور راه اندازی بالا (بیش از 3 برابر) و ظرفیت اضافه بار بالا در صورت نیاز طراحی کرد، بنابراین پدیده "اسب بزرگ که گاری کوچک را می کشد" را حل می کند.

د جریان راکتیو موتور ناهمزمان معمولی معمولاً 0.5-0.7 برابر جریان نامی است. موتور سنکرون آهنربای دائم Mingteng نیازی به جریان تحریک ندارد. جریان راکتیو موتور آهنربای دائمی و موتور ناهمزمان حدود 50٪ متفاوت است و جریان عملیاتی واقعی حدود 15٪ کمتر از موتور ناهمزمان است.

ه. موتور را می توان به گونه ای طراحی کرد که مستقیماً شروع به کار کند و ابعاد نصب خارجی مانند موتورهای ناهمزمان پرکاربرد فعلی است که می تواند به طور کامل جایگزین موتورهای ناهمزمان شود.

f. افزودن درایور می‌تواند به استارت نرم، توقف نرم و تنظیم سرعت بدون پله، با واکنش دینامیکی خوب و بهبود بیشتر اثر صرفه‌جویی در مصرف انرژی دست یابد.

g موتور دارای ساختارهای توپولوژیکی بسیاری است که به طور مستقیم نیازهای اساسی تجهیزات مکانیکی را در محدوده وسیع و تحت شرایط شدید برآورده می کند.

ساعت به منظور بهبود کارایی سیستم، کوتاه کردن زنجیره انتقال و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، موتورهای سنکرون آهنربای دائم درایو مستقیم با سرعت بالا و پایین می توانند طراحی و ساخته شوند تا نیازهای بالاتر کاربران را برآورده کنند.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Equipment Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) در سال 2007 تاسیس شد. این یک شرکت با فناوری پیشرفته است که متخصص در تحقیق و توسعه، تولید و فروش موتورهای سنکرون آهنربای دائم با راندمان فوق العاده بالا است. این شرکت از تئوری طراحی موتور مدرن، نرم افزار طراحی حرفه ای و برنامه طراحی موتور آهنربای دائم خود توسعه یافته برای شبیه سازی میدان الکترومغناطیسی، میدان سیال، میدان دما، میدان تنش و غیره موتور آهنربای دائم، بهینه سازی ساختار مدار مغناطیسی، بهبود استفاده می کند. سطح راندمان انرژی موتور و اساساً استفاده مطمئن از موتور آهنربای دائم را تضمین می کند.

حق چاپ: این مقاله تجدید چاپ شماره عمومی WeChat "Motor Alliance"، پیوند اصلی استhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

این مقاله دیدگاه های شرکت ما را نشان نمی دهد. اگر نظرات یا دیدگاه های متفاوتی دارید، لطفا ما را اصلاح کنید!