Kompaktságuk és nagy nyomatéksűrűségük miatt az állandó mágneses szinkronmotorokat széles körben használják számos ipari alkalmazásban, különösen nagy teljesítményű hajtásrendszereknél, például tengeralattjáró meghajtórendszereknél.Az állandó mágneses szinkronmotorok nem igényelnek csúszógyűrűket a gerjesztéshez, csökkentve a rotor karbantartását és a veszteségeket.Az állandó mágneses szinkronmotorok rendkívül hatékonyak és alkalmasak olyan nagy teljesítményű hajtásrendszerekhez, mint a CNC szerszámgépek, a robotika és az ipari automatizált gyártórendszerek.
Általában az állandó mágneses szinkronmotorok tervezésénél és kivitelezésénél figyelembe kell venni mind az állórész, mind a forgórész szerkezetét, hogy nagy teljesítményű motort kaphassunk.
Az állandó mágneses szinkronmotor felépítése
Légrés mágneses fluxussűrűsége:Meghatározva az aszinkron motorok tervezése stb., az állandó mágneses forgórészek kialakítása és az állórész tekercsek kapcsolására vonatkozó speciális követelmények alkalmazása.Ezenkívül feltételezzük, hogy az állórész hornyolt állórész.A légrés fluxussűrűségét az állórész magjának telítettsége korlátozza.A fluxussűrűség csúcsát különösen a fogaskerék fogainak szélessége korlátozza, míg az állórész hátulja határozza meg a maximális teljes fluxust.
Ezenkívül a megengedett telítettségi szint az alkalmazástól függ.Jellemzően a nagy hatásfokú motorok fluxussűrűsége kisebb, míg a maximális nyomatéksűrűségre tervezett motorok fluxussűrűsége nagyobb.A légrés fluxussűrűségének csúcsa általában 0,7–1,1 Tesla tartományba esik.Megjegyzendő, hogy ez a teljes fluxussűrűség, azaz a forgórész és az állórész fluxusainak összege.Ez azt jelenti, hogy ha az armatúra reakcióereje alacsony, az azt jelenti, hogy az igazítási nyomaték nagy.
A nagy reluktancia-nyomaték-hozzájárulás eléréséhez azonban az állórész reakcióerejének nagynak kell lennie.A gépparaméterek azt mutatják, hogy nagy m-re és kis L induktivitásra van szükség elsősorban a beállítási nyomaték eléréséhez.Ez általában alapsebesség alatti működésre alkalmas, mivel a nagy induktivitás csökkenti a teljesítménytényezőt.
Állandó mágnes anyaga:
A mágnesek számos eszközben fontos szerepet töltenek be, ezért ezen anyagok teljesítményének javítása nagyon fontos, és jelenleg a figyelem a ritkaföldfém- és átmenetifém alapú anyagokra irányul, amelyekkel magas mágneses tulajdonságokkal rendelkező állandó mágneseket lehet előállítani.A technológiától függően a mágnesek eltérő mágneses és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és eltérő korrózióállóságot mutatnak.
Az NdFeB (Nd2Fe14B) és a Samarium Cobalt (Sm1Co5 és Sm2Co17) mágnesek a ma elérhető legfejlettebb kereskedelmi állandó mágneses anyagok.A ritkaföldfém-mágnesek minden osztályán belül sokféle minőség található.Az NdFeB mágnesek az 1980-as évek elején kerültek kereskedelmi forgalomba.Manapság széles körben használják sokféle alkalmazásban.Ennek a mágneses anyagnak az ára (energiatermékenként) a ferritmágnesekéhez hasonlítható, és kilogrammonkénti alapon az NdFeB mágnesek körülbelül 10-20-szor annyiba kerülnek, mint a ferritmágnesek.
Az állandó mágnesek összehasonlítására használt fontos tulajdonságok a következők: remanencia (Mr), amely az állandó mágnes mágneses mezőjének erősségét méri, koercitív erő (Hcj), az anyag lemágnesezésnek ellenálló képessége, energiatermék (BHmax), sűrűségű mágneses energia ;Curie-hőmérséklet (TC), az a hőmérséklet, amelyen az anyag elveszti mágnesességét.A neodímium mágnesek nagyobb remanenciájúak, nagyobb koercitív és energiatermékek, de általában alacsonyabb Curie-hőmérsékletűek, a neodímium terbiummal és diszproziummal dolgozik, hogy megőrizze mágneses tulajdonságait magas hőmérsékleten.
Állandó mágneses szinkronmotor tervezés
Az állandó mágneses szinkronmotor (PMSM) tervezésénél az állandó mágneses forgórész felépítése egy háromfázisú indukciós motor állórészvázán alapul, anélkül, hogy az állórész és a tekercsek geometriáját megváltoztatnák.A műszaki adatok és a geometria a következőket tartalmazza: motor fordulatszám, frekvencia, pólusok száma, állórész hossza, belső és külső átmérő, rotorrések száma.A PMSM kialakítása magában foglalja a rézveszteséget, a hátsó EMF-et, a vasveszteséget és az ön- és kölcsönös induktivitást, a mágneses fluxust, az állórész ellenállását stb.
Öninduktivitás és kölcsönös induktivitás számítása:
Az L induktivitás úgy definiálható, mint a fluxuskapcsolás és az I fluxustermelő áram aránya Henry-ben (H), egyenlő Weber per amperrel.Az induktor egy olyan eszköz, amely energiát tárol egy mágneses térben, hasonlóan ahhoz, ahogy a kondenzátor tárolja az energiát az elektromos mezőben.Az induktorok általában tekercsekből állnak, amelyeket általában ferrit vagy ferromágneses mag köré tekercselnek, és induktivitási értékük csak a vezető fizikai szerkezetével és az anyag áteresztőképességével függ össze, amelyen a mágneses fluxus áthalad.
Az induktivitás meghatározásának lépései a következők:1. Tegyük fel, hogy van egy I áram a vezetőben.2. Használja Biot-Savart törvényét vagy Ampere huroktörvényét (ha elérhető) annak meghatározására, hogy B kellően szimmetrikus-e.3. Számítsa ki az összes áramkört összekötő teljes fluxust.4. Szorozza meg a teljes mágneses fluxust a hurkok számával, hogy megkapja a fluxuskapcsolatot, és végezze el az állandó mágneses szinkronmotor tervezését a szükséges paraméterek kiértékelésével.
A tanulmány megállapította, hogy az NdFeB váltóáramú állandó mágneses forgórész anyagaként történő felhasználása növelte a légrésben keletkező mágneses fluxust, ami az állórész belső sugarának csökkenését eredményezte, míg az állórész belső sugara a szamárium kobalt állandó használatával. A mágneses rotor anyaga nagyobb volt.Az eredmények azt mutatják, hogy az effektív rézveszteség NdFeB-ben 8,124%-kal csökken.A szamárium-kobalt, mint állandó mágneses anyag esetében a mágneses fluxus szinuszos változás lesz.Általában az állandó mágneses szinkronmotorok tervezésénél és kivitelezésénél figyelembe kell venni mind az állórész, mind a forgórész szerkezetét, hogy nagy teljesítményű motort kaphassunk.
Következtetésképpen
Az állandó mágneses szinkronmotor (PMSM) egy szinkronmotor, amely nagy mágneses anyagokat használ a mágnesezéshez, és nagy hatékonysággal, egyszerű szerkezettel és könnyű vezérléssel rendelkezik.Ez az állandó mágneses szinkronmotor a vontatásban, az autóiparban, a robotikában és az űrtechnológiában használható.Az állandó mágneses szinkronmotorok teljesítménysűrűsége nagyobb, mint az azonos névleges teljesítményű indukciós motoroké, mivel nincs az állórész teljesítménye a mágneses tér létrehozására..
Jelenleg a PMSM tervezése nemcsak nagyobb teljesítményt, hanem kisebb tömeget és kisebb tehetetlenségi nyomatékot is igényel.
Feladás időpontja: 2022-01-01