În comparație cu motoarele cu excitație electrică tradiționale, motoarele cu magnet permanenți, în special motoarele cu magnet permanenți cu pământuri rare, au o structură simplă și o funcționare fiabilă.Volum mic și greutate redusă;Pierdere redusă și eficiență ridicată;Forma și dimensiunea motorului pot fi flexibile și diverse.Prin urmare, gama de aplicații este extrem de largă, aproape în toate domeniile aerospațial, apărării naționale, producției industriale și agricole și vieții de zi cu zi.Principalele caracteristici și aplicații ale mai multor motoare tipice cu magnet permanenți sunt prezentate mai jos.
1. În comparație cu generatoarele tradiționale, generatoarele sincrone cu magneți permanenți cu pământuri rare nu au nevoie de inele colectoare și dispozitive cu perie, cu structură simplă și rată de eșec redusă.Magnetul permanent 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.Generatoarele cu magneți permanenți din pământuri rare sunt aproape toate utilizate în generatoarele moderne de aviație și aerospațială.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 of America.Primul motor cu magnet permanenti din pământuri rare dezvoltat în China este un generator cu magnet permanenți de 3 kW 20 000 r/min.
Generatoarele cu magnet permanenți sunt, de asemenea, utilizate ca excitatoare auxiliare pentru turbogeneratoarele mari.În anii 1980, China a dezvoltat cu succes cel mai mare excitator auxiliar cu magnet permanent din pământuri rare, cu o capacitate de 40 kVA ~ 160 kVA și echipat cu turbogeneratoare de 200 MW ~ 600 MW, ceea ce a îmbunătățit foarte mult fiabilitatea funcționării centralei electrice.
În prezent, generatoarele mici acționate de motoare cu ardere internă, generatoarele cu magnet permanenți pentru vehicule și generatoarele eoliene cu magnet permanenți mici acționate direct de roțile eoliene sunt treptat popularizate.
2. Motor sincron cu magnet permanent de înaltă eficiență În comparație cu motorul cu inducție, motorul sincron cu magnet permanent nu are nevoie de curent de excitație reactiv, ceea ce poate îmbunătăți semnificativ factorul de putere (până la 1 sau chiar capacitiv), reduce curentul statorului și pierderea rezistenței statorului, și nu există pierderi de cupru din rotor în timpul funcționării stabile, reducând astfel ventilatorul (motorul de capacitate mică poate chiar să îndepărteze ventilatorul) și pierderea corespunzătoare prin frecarea vântului.În comparație cu motorul cu inducție de aceeași specificație, eficiența poate fi crescută cu 2 ~ 8 puncte procentuale.În plus, motorul sincron cu magnet permanent poate menține eficiența ridicată și factorul de putere în intervalul de sarcină nominală de 25% ~ 120%, ceea ce face ca efectul de economisire a energiei să fie mai remarcabil atunci când rulează sub sarcină ușoară.În general, acest tip de motor este echipat cu o înfășurare de pornire pe rotor, care are capacitatea de a porni direct la o anumită frecvență și tensiune.În prezent, este utilizat în principal în câmpurile petroliere, industria textilă și a fibrelor chimice, industria ceramică și a sticlei, ventilatoare și pompe cu timp de funcționare anual lung etc.
Motorul sincron cu magnet permanent NdFeB, cu eficiență ridicată și cuplu de pornire ridicat, dezvoltat independent de țara noastră, poate rezolva problema „căruței mari trase de cai” în aplicațiile pe câmpuri petroliere.Cuplul de pornire este cu 50% ~ 100% mai mare decât cel al motorului cu inducție, care poate înlocui motorul cu inducție cu un număr de bază mai mare, iar rata de economisire a energiei este de aproximativ 20%.
În industria textilă, momentul de inerție al sarcinii este mare, ceea ce necesită un cuplu mare de tracțiune.Proiectarea rezonabilă a coeficientului de scurgere fără sarcină, raportul polilor salienti, rezistența rotorului, dimensiunea magnetului permanenți și rotațiile înfășurării statorului ale motorului sincron cu magnet permanent poate îmbunătăți performanța de tracțiune a motorului cu magnet permanenți și poate promova aplicarea acestuia în noile industrii textile și fibre chimice.
Ventilatoarele și pompele utilizate în centralele electrice de mari dimensiuni, mine, industria petrolieră, chimică și alte industrii sunt mari consumatori de energie, dar eficiența și factorul de putere al motoarelor utilizate în prezent sunt scăzute.Utilizarea magneților permanenți NdFeB nu numai că îmbunătățește eficiența și factorul de putere, economisește energie, dar are și o structură fără perii, care îmbunătățește fiabilitatea funcționării.În prezent, 1 motor sincron cu magnet permanenți de 120 kW este cel mai puternic motor cu pornire asincronă, de înaltă eficiență, cu magnet permanenti din pământuri rare.Eficiența sa este mai mare de 96,5% (aceeași eficiență a motorului cu specificații este de 95%), iar factorul de putere este de 0,94, ceea ce poate înlocui motorul obișnuit cu 1 ~ 2 grade de putere mai mari decât acesta.
3. Motorul cu magnet permanent servo AC și motorul cu magnet permanent DC fără perii folosesc acum din ce în ce mai mult sursa de alimentare cu frecvență variabilă și motorul AC pentru a forma un sistem de control al vitezei AC în loc de sistemul de control al vitezei motorului DC.La motoarele de curent alternativ, viteza motorului sincron cu magnet permanent menține o relație constantă cu frecvența sursei de alimentare în timpul funcționării stabile, astfel încât să poată fi utilizat direct în sistemul de control al vitezei cu frecvență variabilă în buclă deschisă.Acest tip de motor este pornit de obicei prin creșterea treptată a frecvenței convertizorului de frecvență.Nu este necesar să setați înfășurarea de pornire pe rotor, iar peria și comutatorul sunt omise, astfel încât întreținerea este convenabilă.
Motorul cu magnet permanent autosincron este compus dintr-un motor sincron cu magnet permanent alimentat de un convertor de frecvență și un sistem de control în buclă închisă a poziției rotorului, care nu numai că are o performanță excelentă de reglare a vitezei motorului DC excitat electric, dar realizează și fără perii.Este utilizat în principal în ocazii cu precizie și fiabilitate ridicată a controlului, cum ar fi aviația, aerospațiale, mașini-unelte CNC, centre de prelucrare, roboți, vehicule electrice, periferice de computer etc.
În prezent, au fost dezvoltate motorul și sistemul de antrenare sincron cu magnet permanent NdFeB cu o gamă largă de viteze și raportul vitezei de putere Gao Heng, cu raportul de viteză de 1: 22 500 și viteza limită de 9 000 r/min.Caracteristicile de înaltă eficiență, vibrații mici, zgomot redus și densitate mare de cuplu ale motorului cu magnet permanenți sunt cele mai ideale motoare în vehiculele electrice, mașini-unelte și alte dispozitive de conducere.
Odată cu îmbunătățirea continuă a nivelului de trai al oamenilor, cerințele pentru aparatele de uz casnic sunt din ce în ce mai mari.De exemplu, aparatul de aer condiționat de uz casnic nu este doar un mare consumator de energie, ci și principala sursă de zgomot.Tendința sa de dezvoltare este de a utiliza un motor DC fără perii cu magnet permanent, cu reglare continuă a vitezei.Se poate regla automat la o viteză adecvată în funcție de schimbarea temperaturii camerei și poate funcționa pentru o perioadă lungă de timp, reducând zgomotul și vibrațiile, făcând oamenii să se simtă mai confortabil și economisind 1/3 din energie electrică în comparație cu aparatul de aer condiționat fără reglare a vitezei.Alte frigidere, mașini de spălat, colectoare de praf, ventilatoare etc. trec treptat la motoare cu curent continuu fără perii.
4. Motorul DC cu magnet permanent Motorul DC adoptă excitația cu magnet permanent, care nu numai că păstrează caracteristicile bune de reglare a vitezei și caracteristicile mecanice ale motorului DC excitat electric, dar are și caracteristicile structurii și tehnologiei simple, volum mic, consum redus de cupru, mare eficiență etc. deoarece înfășurarea de excitație și pierderea de excitație sunt omise.Prin urmare, motoarele de curent continuu cu magnet permanenți sunt utilizate pe scară largă de la aparate electrocasnice, dispozitive electronice portabile, unelte electrice până la sisteme de transmisie de viteză și poziție de precizie care necesită performanțe dinamice bune.Dintre micromotoarele de curent continuu sub 50 W, motoarele cu magnet permanent reprezintă 92%, în timp ce cele sub 10 W reprezintă mai mult de 99%.
În prezent, industria auto din China se dezvoltă rapid, iar industria auto este cel mai mare utilizator de motoare cu magnet permanenți, care sunt componentele cheie ale automobilelor.Într-o mașină ultra-lux, există mai mult de 70 de motoare cu scopuri diferite, dintre care majoritatea sunt micromotoare DC cu magnet permanent de joasă tensiune.Când magneții permanenți NdFeB și angrenajele planetare sunt utilizați în motoarele de pornire pentru automobile și motociclete, calitatea motoarelor de pornire poate fi redusă la jumătate.
Clasificarea motoarelor cu magnet permanent
Există multe tipuri de magneți permanenți.În funcție de funcția motorului, acesta poate fi împărțit aproximativ în două categorii: generator cu magnet permanent și motor cu magnet permanent.
Motoarele cu magnet permanenți pot fi împărțite în motoare DC cu magnet permanenți și motoare AC cu magnet permanenți.Motorul de curent alternativ cu magnet permanent se referă la motorul sincron multifazic cu rotor cu magnet permanent, deci este adesea numit motor sincron cu magnet permanent (PMSM).
Motoarele de curent continuu cu magnet permanent pot fi împărțite în motoare de curent continuu fără perii cu magnet permanent și motoare de curent continuu fără perii cu magnet permanent (BLDCM) dacă sunt clasificate în funcție de dacă există întrerupătoare electrice sau comutatoare.
În zilele noastre, teoria și tehnologia electronicii moderne de putere se dezvoltă foarte mult în lume.Odată cu apariția dispozitivelor electronice de putere, cum ar fi MOSFET, IGBT și MCT, dispozitivele de control au suferit modificări fundamentale.De când F. Blaceke a înaintat principiul controlului vectorial al motorului de curent alternativ în 1971, dezvoltarea tehnologiei de control vectorial a inițiat o nouă eră a controlului servoacționării AC și diferite microprocesoare de înaltă performanță au fost în mod continuu împinse, accelerând și mai mult dezvoltarea. de servosistem AC în loc de servosistem DC.Este o tendință inevitabilă ca servosistemul AC-I să înlocuiască servosistemul DC.Cu toate acestea, motorul sincron cu magneți permanenți (PMSM) cu EMF sinusoidal și motorul DC fără perii (BLIX~) cu EMF trapezoidal vor deveni cu siguranță curentul principal al dezvoltării unui sistem servo AC de înaltă performanță datorită performanței lor excelente.