Dezvoltarea motorului cu magnet permanent și aplicarea acestuia în diverse domenii!

Motorul cu magnet permanent folosește magneți permanenți pentru a genera câmpul magnetic al motorului, nu necesită bobine de excitație sau curent de excitație, are o eficiență ridicată și o structură simplă și este un motor bun de economisire a energiei.Odată cu apariția materialelor cu magneti permanenți de înaltă performanță și dezvoltarea rapidă a tehnologiei de control.Aplicarea motoarelor cu magnet permanenți va deveni mai extinsă.

640永磁电机的发展及在各个领域的应用!

Istoria dezvoltării motorului cu magnet permanenți
Dezvoltarea motoarelor cu magnet permanenti este strans legata de dezvoltarea materialelor cu magnet permanenti.țara mea este prima țară din lume care a descoperit proprietățile magnetice ale materialelor cu magnet permanenți și le-a aplicat în practică.În urmă cu mai bine de două mii de ani, țara noastră a folosit proprietățile magnetice ale materialelor cu magnet permanenți pentru a face o busolă, care a jucat un rol imens în navigație, militar și alte domenii.A devenit una dintre cele patru mari invenții din țara mea antică.
Primul motor din lume care a apărut în anii 1820 a fost un motor cu magnet permanent cu un câmp magnetic de excitație generat de un magnet permanent.Cu toate acestea, materialul cu magnet permanent folosit la acea vreme era magnetita naturală (Fe3O4), care are o densitate de energie magnetică foarte scăzută, iar motorul fabricat din acesta era voluminos și a fost înlocuit în curând cu un motor electric de excitație.
Odată cu dezvoltarea rapidă a diferitelor motoare și inventarea magnetizatoarelor actuale, oamenii au efectuat cercetări aprofundate asupra mecanismului, compoziției și tehnologiei de fabricație a materialelor cu magnet permanenți și au descoperit succesiv oțelul carbon și oțelul tungsten (produsul maxim de energie magnetică). este de aproximativ 2,7 kJ/m3), oțel cobalt (produsul maxim de energie magnetică este de aproximativ 7,2 kJ/m3) și alte materiale cu magnet permanenți.
În special, magneții permanenți AlNiCo care au apărut în anii 1930 (produsul maxim de energie magnetică poate ajunge la 85 kJ/m3) și magneții permanenți de ferită care au apărut în anii 1950 (produsul maxim de energie magnetică poate ajunge acum la 40 kJ/m3) au diverse proprietăți magnetice.Odată cu marea îmbunătățire, diverse micromotoare și motoare mici au folosit excitația cu magnet permanent.Puterea motoarelor cu magnet permanenți este de câțiva miliwați și de zeci de kilowați.Sunt utilizate pe scară largă în producția militară, industrială și agricolă și în viața de zi cu zi, iar producția a crescut brusc.În mod corespunzător, în această perioadă s-au făcut progrese în teoria proiectării, metoda de calcul, magnetizarea și tehnologia de fabricație a motoarelor cu magnet permanenți și s-a format un set de metode de analiză și cercetare reprezentate de diagrama de lucru a magneților permanenți.

640 Cu toate acestea, coerctivitatea magneților permanenți AlNiCo este scăzută

Cu toate acestea, coerctivitatea magneților permanenți AlNiCo este scăzută (36-160 kA/m), iar densitatea de remanență a magneților permanenți de ferită nu este mare (0,2-0,44 T), ceea ce limitează aplicarea lor în motoare.Până în anii 1960 și 1980, magneții permanenți de cobalt din pământuri rare și magneții permanenți din neodim fier bor (amândoi denumiți în mod colectiv ca magneți permanenți cu pământuri rare) au apărut unul după altul, cu densitatea de remanență ridicată, coercivitate ridicată, produs de energie magnetică ridicată și demagnetizare liniară. curba.Proprietățile magnetice excelente ale motorului cu magnet permanenți sunt potrivite în special pentru fabricarea motoarelor electrice, astfel încât dezvoltarea motoarelor cu magnet permanenți a intrat într-o nouă perioadă istorică.
Caracteristicile și aplicațiile motoarelor cu magnet permanenți
În comparație cu motoarele cu excitație electrică tradiționale, motoarele cu magnet permanenți, în special motoarele cu magnet permanenți cu pământuri rare, au avantaje evidente, cum ar fi structura simplă și funcționarea fiabilă;dimensiuni mici și greutate redusă;pierderi reduse și eficiență ridicată;forma și dimensiunea motorului pot fi flexibile și diverse..Prin urmare, gama de aplicații este extrem de largă, acoperind aproape toate domeniile aerospațial, apărării naționale, producției industriale și agricole și vieții de zi cu zi.Principalele caracteristici ale mai multor motoare tipice cu magnet permanenți și principalele lor aplicații sunt descrise mai jos.
În comparație cu generatorul tradițional, generatorul sincron cu magnet permanent al generatorului cu magnet permanent cu pământuri rare nu are nevoie de un inel colector și un dispozitiv de perie și are o structură simplă și reduce rata de eșec.Utilizarea magneților permanenți cu pământuri rare poate crește, de asemenea, densitatea magnetică a spațiului de aer, poate crește viteza motorului la valoarea optimă și poate îmbunătăți raportul putere-masă.Aproape toate generatoarele utilizate în aviația și aerospațiul contemporan folosesc generatoare cu magnet permanenți din pământuri rare.Produsele sale tipice sunt generatoare sincrone cu magneți permanenți de 150 kVA cu 14 poli, 12 000 r/min ~ 21 000 r/min și 100 kVA 60 000 r/min, cu magneți permanenți de cobalt, fabricate de General Electric Company din Statele Unite.Primul motor cu magnet permanenti din pământuri rare dezvoltat în China este un generator cu magnet permanenți de 3 kW 20 000 r/min.

640Generatorul cu magnet permanent este folosit și ca excitator auxiliar al generatorului cu turbină cu abur la scară largă.

Generatorul cu magnet permanent este, de asemenea, folosit ca excitator auxiliar al generatorului de turbină cu abur la scară largă.În anii 1980, țara mea a dezvoltat cu succes excitatorul auxiliar cu magnet permanent de 40 kVA~160 kVA cu pământuri rare cu cea mai mare capacitate din lume la acel moment.Îmbunătățiți considerabil fiabilitatea funcționării centralei electrice.
În prezent, sunt promovate treptat generatoarele mici acționate de motoare cu ardere internă pentru surse independente de energie, generatoarele cu magnet permanenți pentru vehicule și generatoarele eoliene cu magnet permanenți mici, acționate direct de turbinele eoliene.
Rolul important al motoarelor cu magnet permanent în diverse domenii de aplicare
1 Motoarele cu magneți permanenți de economisire a energiei din pământuri rare sunt utilizate în principal pentru consum, cum ar fi motoarele sincrone cu magneti permanenți pentru pământuri rare pentru industria textilă și a fibrelor chimice, petrol, minerit, motoare sincrone cu magneti permanenți din pământuri rare în mașinile de transport ale minelor de cărbune, magnet permanent cu pământuri rare. motoare sincrone pentru a conduce diverse pompe și ventilatoare.
2 Diverse motoare cu magnet permanenți cu pământuri rare sunt utilizate de diferite tipuri de vehicule (mașini, motociclete, trenuri), iar motoarele cu magnet permanenți cu pământuri rare sunt cea mai mare piață.Potrivit statisticilor, aproximativ 70% din motoarele cu magneti permanenți cu pământuri rare sunt folosite în vehicule.Pentru mașinile de lux, există mai mult de 70 de seturi de motoare pentru diverse aplicații.Deoarece cerințele diferitelor motoare de automobile sunt diferite, selecția materialelor cu magnet permanenți este diferită.Magneții de motor sunt utilizați în aparatele de aer condiționat, ventilatoare și geamuri electrice.Din perspectiva prețului, avantajele feritei vor continua și în viitor.Bobinele de aprindere, unitățile și senzorii folosesc încă magneți sinterizați Sm-Co.În plus, piesele auto, dar și vehiculele electrice nu pot fi ignorate, ca fiind ecologice (EV) și vehicule electrice hibride (HEV).
3 Motor cu magnet permanent din pământuri rare Sistem servo AC Un set de mașini de integrare electromecanică cu sistem electronic, de înaltă performanță și de control al vitezei.Sistemul este un corp de motor sincron cu magnet permanent autocontrolat.Sistemul este utilizat în dezvoltarea de mașini-unelte CNC, tehnologie de fabricație flexibilă;și, de asemenea, în vehiculele electrice, mai degrabă decât în ​​vehiculele tradiționale alimentate termic, pentru libertatea emisiilor vehiculelor.Motorul cu magnet permanent din pământuri rare este o industrie promițătoare de înaltă tehnologie.
4 Noul domeniu este în principal pentru sprijinirea sistemului de control al vitezei cu frecvență variabilă a motorului sincron cu magneți permanenți de pământuri rare pentru noile aparate de aer condiționat și frigidere, gadgeturi electrice fără fir pentru diverse micro motoare DC cu magnet permanent din pământuri rare, magnet permanent fără perii. Motoarele de curent continuu sunt instrumente cu putere diferită.Astfel de motoare sunt, de asemenea, la mare căutare.
5 Materialele cu magneți permanenți din pământuri rare cu avantaje în aplicațiile aerospațiale le fac foarte potrivite pentru aplicațiile de motoare aerodinamice.Deși există unele aplicații ale motoarelor cu magnet permanenți cu pământuri rare în aer (cum ar fi tensiunea generatorului și protecția la scurtcircuit etc.), experții din țară și din străinătate sunt de acord că motoarele cu magnet permanenți cu pământuri rare reprezintă o direcție importantă de dezvoltare pentru o nouă generație. a motoarelor aeriene.

problema costurilor

 

Motoarele cu magneți permanenți din ferită, în special motoarele DC miniaturale cu magnet permanenți, au fost utilizate pe scară largă datorită structurii și procesului lor simple, a masei reduse și, în general, a costului total mai mic decât motoarele cu excitație electrică.Deoarece magneții permanenți cu pământuri rare sunt încă relativ scumpi în prezent, costul motoarelor cu magneti permanenți cu pământuri rare este în general mai mare decât cel al motoarelor cu excitație electrică, ceea ce trebuie compensat prin performanța ridicată și economiile de costuri de operare.

 

În unele ocazii, cum ar fi motoarele bobinelor vocale ale unităților de disc ale computerului, performanța magneților permanenți NdFeB este îmbunătățită, volumul și masa sunt reduse semnificativ, iar costul total este redus.În proiectare, este necesar să se compare performanța și prețul în funcție de ocaziile și cerințele specifice de utilizare pentru a decide alegerea, dar și pentru a inova procesul structural și optimizarea designului pentru a reduce costul.


Ora postării: 20-jun-2022