Datorită compactității și densității ridicate a cuplului, motoarele sincrone cu magnet permanenți sunt utilizate pe scară largă în multe aplicații industriale, în special pentru sistemele de acționare de înaltă performanță, cum ar fi sistemele de propulsie submarină.Motoarele sincrone cu magnet permanent nu necesită utilizarea inelelor colectoare pentru excitare, reducând întreținerea și pierderile rotorului.Motoarele sincrone cu magnet permanenți sunt foarte eficiente și potrivite pentru sisteme de antrenare de înaltă performanță, cum ar fi mașini-unelte CNC, robotică și sisteme de producție automate din industrie.
În general, proiectarea și construcția motoarelor sincrone cu magnet permanenți trebuie să ia în considerare atât structura statorului, cât și a rotorului pentru a obține un motor de înaltă performanță.
Structura motorului sincron cu magnet permanent
Densitatea fluxului magnetic al întrefierului:Determinat în funcție de proiectarea motoarelor asincrone etc., proiectarea rotoarelor cu magnet permanenți și utilizarea cerințelor speciale pentru comutarea înfășurărilor statorului.În plus, se presupune că statorul este un stator cu fante.Densitatea fluxului întrefierului este limitată de saturația miezului statorului.În special, densitatea de vârf a fluxului este limitată de lățimea dinților angrenajului, în timp ce partea din spate a statorului determină fluxul total maxim.
În plus, nivelul de saturație permis depinde de aplicație.De obicei, motoarele de înaltă eficiență au o densitate de flux mai mică, în timp ce motoarele proiectate pentru densitatea maximă a cuplului au o densitate de flux mai mare.Densitatea de vârf a fluxului de aer este de obicei în intervalul 0,7-1,1 Tesla.Trebuie remarcat faptul că aceasta este densitatea totală a fluxului, adică suma fluxurilor rotorului și statorului.Aceasta înseamnă că, dacă forța de reacție a armăturii este scăzută, înseamnă că cuplul de aliniere este mare.
Cu toate acestea, pentru a obține o contribuție mare a cuplului de reluctanță, forța de reacție a statorului trebuie să fie mare.Parametrii mașinii arată că m mare și inductanța mică L sunt necesare în principal pentru a obține cuplul de aliniere.Acesta este de obicei potrivit pentru funcționarea sub viteza de bază, deoarece inductanța ridicată reduce factorul de putere.
Material cu magnet permanent:
Magneții joacă un rol important în multe dispozitive, prin urmare, îmbunătățirea performanței acestor materiale este foarte importantă, iar atenția se concentrează în prezent asupra materialelor pe bază de pământuri rare și metale tranziționale care pot obține magneți permanenți cu proprietăți magnetice ridicate.În funcție de tehnologie, magneții au proprietăți magnetice și mecanice diferite și prezintă o rezistență diferită la coroziune.
Magneții NdFeB (Nd2Fe14B) și Samariu Cobalt (Sm1Co5 și Sm2Co17) sunt cele mai avansate materiale comerciale de magneti permanenți disponibile astăzi.În fiecare clasă de magneți cu pământuri rare există o mare varietate de grade.Magneții NdFeB au fost comercializați la începutul anilor 1980.Ele sunt utilizate pe scară largă astăzi în multe aplicații diferite.Costul acestui material de magnet (pe produs energetic) este comparabil cu cel al magneților de ferită și, pe kilogram, magneții NdFeB costă de aproximativ 10 până la 20 de ori mai mult decât magneții de ferită.
Unele proprietăți importante folosite pentru a compara magneții permanenți sunt: remanența (Mr), care măsoară puterea câmpului magnetic al magnetului permanent, forța coercitivă (Hcj), capacitatea materialului de a rezista la demagnetizare, produsul energetic (BHmax), densitatea energiei magnetice ;Temperatura Curie (TC), temperatura la care materialul își pierde magnetismul.Magneții de neodim au remanență mai mare, coercivitate și produs energetic mai mare, dar sunt, în general, de tipul cu temperatură Curie mai scăzută, Neodimiul lucrează cu terbiu și disprosiu pentru a-și menține proprietățile magnetice la temperaturi ridicate.
Design motor sincron cu magnet permanent
În proiectarea unui motor sincron cu magnet permanent (PMSM), construcția rotorului cu magnet permanent se bazează pe cadrul statorului unui motor cu inducție trifazat, fără a modifica geometria statorului și a înfășurărilor.Specificațiile și geometria includ: viteza motorului, frecvența, numărul de poli, lungimea statorului, diametrele interioare și exterioare, numărul de fante pentru rotor.Designul PMSM include pierderea de cupru, EMF inversă, pierderea fierului și inductanța proprie și reciprocă, fluxul magnetic, rezistența statorului etc.
Calculul auto-inductanței și inductanței reciproce:
Inductanța L poate fi definită ca raportul dintre legătura fluxului și curentul care produce fluxul I, în Henrys (H), egal cu Weber pe amper.Un inductor este un dispozitiv folosit pentru a stoca energie într-un câmp magnetic, similar modului în care un condensator stochează energia într-un câmp electric.Inductoarele constau de obicei din bobine, de obicei înfășurate în jurul unui miez de ferită sau feromagnetic, iar valoarea inductanței lor este legată doar de structura fizică a conductorului și de permeabilitatea materialului prin care trece fluxul magnetic.
Pașii pentru a găsi inductanța sunt următorii:1. Să presupunem că există un curent I în conductor.2. Folosiți legea lui Biot-Savart sau legea buclei lui Ampere (dacă este disponibilă) pentru a determina că B este suficient de simetric.3. Calculați fluxul total care conectează toate circuitele.4. Înmulțiți fluxul magnetic total cu numărul de bucle pentru a obține legătura de flux și efectuați proiectarea motorului sincron cu magnet permanent evaluând parametrii necesari.
Studiul a constatat că proiectarea utilizării NdFeB ca material al rotorului cu magnet permanent de curent alternativ a crescut fluxul magnetic generat în spațiul de aer, rezultând o reducere a razei interioare a statorului, în timp ce raza interioară a statorului utilizând permanent cobalt de samariu. materialul rotorului magnet era mai mare.Rezultatele arată că pierderea efectivă de cupru în NdFeB este redusă cu 8,124%.Pentru cobaltul de samariu ca material cu magnet permanent, fluxul magnetic va fi o variație sinusoidală.În general, proiectarea și construcția motoarelor sincrone cu magnet permanenți trebuie să ia în considerare atât structura statorului, cât și a rotorului pentru a obține un motor de înaltă performanță.
în concluzie
Motorul sincron cu magnet permanent (PMSM) este un motor sincron care folosește materiale magnetice ridicate pentru magnetizare și are caracteristicile de înaltă eficiență, structură simplă și control ușor.Acest motor sincron cu magnet permanent are aplicații în tehnologia de tracțiune, auto, robotică și aerospațială.Densitatea de putere a motoarelor sincrone cu magnet permanenți este mai mare decât cea a motoarelor cu inducție de aceeași putere deoarece nu există o putere a statorului dedicată generării câmpului magnetic..
În prezent, proiectarea PMSM necesită nu numai o putere mai mare, ci și o masă mai mică și un moment de inerție mai mic.
Ora postării: Iul-01-2022