Con el desarrollo de materiales magnéticos permanentes de tierras raras en la década de 1970, surgieron los motores de imanes permanentes de tierras raras. Los motores de imanes permanentes utilizan imanes permanentes de tierras raras para la excitación, y los imanes permanentes pueden generar campos magnéticos permanentes después de la magnetización. Su rendimiento de excitación es excelente y es superior a los motores de excitación eléctrica en términos de estabilidad, calidad y reducción de pérdidas, lo que ha sacudido el mercado de motores tradicionales.

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, se ha mejorado gradualmente el rendimiento y la tecnología de los materiales electromagnéticos, especialmente los materiales electromagnéticos de tierras raras. Junto con el rápido desarrollo de la electrónica de potencia, la tecnología de transmisión de potencia y la tecnología de control automático, el rendimiento de los motores síncronos de imanes permanentes es cada vez mejor.

Además, los motores síncronos de imanes permanentes tienen las ventajas de peso ligero, estructura simple, tamaño pequeño, buenas características y alta densidad de potencia. Muchas instituciones y empresas de investigación científica están llevando a cabo activamente la investigación y el desarrollo de motores síncronos de imanes permanentes, y sus áreas de aplicación se ampliarán aún más.

1.Base de desarrollo del motor síncrono de imanes permanentes.

a.Aplicación de materiales magnéticos permanentes de tierras raras de alto rendimiento.

Los materiales de imanes permanentes de tierras raras han pasado por tres etapas: SmCo5, Sm2Co17 y Nd2Fe14B. Actualmente, los materiales magnéticos permanentes representados por NdFeB se han convertido en el tipo más utilizado de materiales magnéticos permanentes de tierras raras debido a sus excelentes propiedades magnéticas. El desarrollo de materiales magnéticos permanentes ha impulsado el desarrollo de motores de imanes permanentes.

En comparación con el motor de inducción trifásico tradicional con excitación eléctrica, el imán permanente reemplaza el polo de excitación eléctrica, simplifica la estructura, elimina el anillo colector y las escobillas del rotor, realiza la estructura sin escobillas y reduce el tamaño del rotor. Esto mejora la densidad de potencia, la densidad de par y la eficiencia de trabajo del motor, y hace que el motor sea más pequeño y liviano, ampliando aún más su campo de aplicación y promoviendo el desarrollo de motores eléctricos hacia una mayor potencia.

b.Aplicación de la nueva teoría del control.

En los últimos años, los algoritmos de control se han desarrollado rápidamente. Entre ellos, los algoritmos de control vectorial han resuelto en principio el problema de la estrategia de conducción de los motores de CA, lo que hace que los motores de CA tengan un buen rendimiento de control. La aparición del control de par directo simplifica la estructura de control y tiene las características de un fuerte rendimiento del circuito para cambios de parámetros y una rápida velocidad de respuesta dinámica del par. La tecnología de control de par indirecto resuelve el problema de las grandes pulsaciones de par del par directo a baja velocidad y mejora la velocidad y la precisión del control del motor.

c.Aplicación de dispositivos y procesadores electrónicos de potencia de alto rendimiento.

La tecnología moderna de electrónica de potencia es una interfaz importante entre la industria de la información y las industrias tradicionales, y un puente entre la corriente débil y la corriente fuerte controlada. El desarrollo de la tecnología de la electrónica de potencia permite la realización de estrategias de control de accionamiento.

En la década de 1970, apareció una serie de inversores de uso general que podían convertir energía de frecuencia industrial en energía de frecuencia variable con frecuencia continuamente ajustable, creando así las condiciones para la regulación de velocidad de frecuencia variable de la energía de CA. Estos inversores tienen capacidad de arranque suave después de configurar la frecuencia, y la frecuencia puede aumentar de cero a la frecuencia establecida a una velocidad determinada, y la velocidad de aumento se puede ajustar continuamente dentro de un amplio rango, resolviendo el problema de arranque de los motores síncronos.

2. Estado de desarrollo de los motores síncronos de imanes permanentes en el país y en el extranjero.

El primer motor de la historia fue un motor de imanes permanentes. En ese momento, el rendimiento de los materiales magnéticos permanentes era relativamente pobre y la fuerza coercitiva y la remanencia de los imanes permanentes eran demasiado bajas, por lo que pronto fueron reemplazados por motores de excitación eléctrica.

En la década de 1970, los materiales magnéticos permanentes de tierras raras representados por NdFeB tenían una gran fuerza coercitiva, remanencia, una fuerte capacidad de desmagnetización y un gran producto de energía magnética, lo que hizo que los motores síncronos de imanes permanentes de alta potencia aparecieran en el escenario de la historia. Ahora, la investigación sobre motores síncronos de imanes permanentes es cada vez más madura y se está desarrollando hacia alta velocidad, alto par, alta potencia y alta eficiencia.

En los últimos años, con la fuerte inversión de académicos nacionales y del gobierno, los motores síncronos de imanes permanentes se han desarrollado rápidamente. Con el desarrollo de la tecnología de microcomputadoras y la tecnología de control automático, los motores síncronos de imanes permanentes se han utilizado ampliamente en diversos campos. Debido al progreso de la sociedad, los requisitos de las personas para los motores síncronos de imanes permanentes se han vuelto más estrictos, lo que ha provocado que los motores de imanes permanentes se desarrollen hacia un rango de regulación de velocidad más amplio y un control de mayor precisión. Gracias a la mejora de los procesos de producción actuales, se han seguido desarrollando materiales magnéticos permanentes de alto rendimiento. Esto reduce enormemente su costo y lo aplica gradualmente a diversos campos de la vida.

3. Tecnología actual

a. Tecnología de diseño de motores síncronos de imanes permanentes

En comparación con los motores de excitación eléctrica ordinarios, los motores síncronos de imán permanente no tienen devanados de excitación eléctrica, anillos colectores ni gabinetes de excitación, lo que mejora en gran medida no solo la estabilidad y confiabilidad, sino también la eficiencia.

Entre ellos, los motores de imán permanente incorporados tienen las ventajas de alta eficiencia, alto factor de potencia, alta densidad de potencia unitaria, fuerte capacidad de expansión de velocidad magnética débil y rápida velocidad de respuesta dinámica, lo que los convierte en una opción ideal para impulsar motores.

Los imanes permanentes proporcionan todo el campo magnético de excitación de los motores de imanes permanentes, y el par de engranaje aumentará la vibración y el ruido del motor durante el funcionamiento. Un par dentado excesivo afectará el rendimiento a baja velocidad del sistema de control de velocidad del motor y el posicionamiento de alta precisión del sistema de control de posición. Por lo tanto, al diseñar el motor, el par dentado debe reducirse tanto como sea posible mediante la optimización del motor.

Según la investigación, los métodos generales para reducir el par dentado incluyen cambiar el coeficiente del arco polar, reducir el ancho de la ranura del estator, hacer coincidir la ranura oblicua y la ranura del polo, cambiar la posición, el tamaño y la forma del polo magnético, etc. , se debe tener en cuenta que al reducir el par dentado, puede afectar otros rendimientos del motor, como por ejemplo, el par electromagnético puede disminuir en consecuencia. Por lo tanto, al diseñar, se deben equilibrar al máximo varios factores para lograr el mejor rendimiento del motor.

b. Tecnología de simulación de motor síncrono de imán permanente

La presencia de imanes permanentes en motores de imanes permanentes dificulta a los diseñadores calcular parámetros, como el diseño del coeficiente de flujo de fuga sin carga y el coeficiente de arco polar. Generalmente, el software de análisis de elementos finitos se utiliza para calcular y optimizar los parámetros de los motores de imanes permanentes. El software de análisis de elementos finitos puede calcular los parámetros del motor con mucha precisión y es muy confiable usarlo para analizar el impacto de los parámetros del motor en el rendimiento.

El método de cálculo de elementos finitos nos hace más fácil, rápido y preciso calcular y analizar el campo electromagnético de los motores. Este es un método numérico desarrollado sobre la base del método de diferencias y ha sido ampliamente utilizado en ciencia e ingeniería. Utilice métodos matemáticos para discretizar algunos dominios de solución continua en grupos de unidades y luego interpolar en cada unidad. De esta forma se forma una función de interpolación lineal, es decir, se simula y analiza una función aproximada utilizando elementos finitos, lo que nos permite observar intuitivamente la dirección de las líneas del campo magnético y la distribución de la densidad de flujo magnético dentro del motor.

C. Tecnología de control de motor síncrono de imán permanente.

Mejorar el rendimiento de los sistemas de accionamiento de motores también es de gran importancia para el desarrollo del campo del control industrial. Permite que el sistema funcione con el mejor rendimiento. Sus características básicas se reflejan en la baja velocidad, especialmente en el caso de arranque rápido, aceleración estática, etc., puede generar un gran par; y cuando se conduce a alta velocidad, puede lograr un control de velocidad de potencia constante en un amplio rango. La Tabla 1 compara el rendimiento de varios motores principales.

Como puede verse en la Tabla 1, los motores de imanes permanentes tienen buena confiabilidad, amplio rango de velocidades y alta eficiencia. Si se combina con el método de control correspondiente, todo el sistema motor puede lograr el mejor rendimiento. Por lo tanto, es necesario seleccionar un algoritmo de control adecuado para lograr una regulación de velocidad eficiente, de modo que el sistema de accionamiento del motor pueda operar en un área de regulación de velocidad relativamente amplia y un rango de potencia constante.

El método de control vectorial se utiliza ampliamente en el algoritmo de control de velocidad del motor de imán permanente. Tiene las ventajas de un amplio rango de regulación de velocidad, alta eficiencia, alta confiabilidad, buena estabilidad y buenos beneficios económicos. Es ampliamente utilizado en accionamientos de motores, transporte ferroviario y servomotores de máquinas herramienta. Debido a los diferentes usos, la estrategia actual de control de vectores adoptada también es diferente.

4.Características del motor síncrono de imanes permanentes.

El motor síncrono de imán permanente tiene una estructura simple, bajas pérdidas y alto factor de potencia. En comparación con el motor de excitación eléctrica, debido a que no hay escobillas, conmutadores y otros dispositivos, no se requiere corriente de excitación reactiva, por lo que la corriente del estator y la pérdida de resistencia son menores, la eficiencia es mayor, el par de excitación es mayor y el rendimiento del control. es mejor. Sin embargo, existen desventajas como el alto costo y la dificultad de inicio. Debido a la aplicación de tecnología de control en motores, especialmente la aplicación de sistemas de control vectorial, los motores síncronos de imanes permanentes pueden lograr una regulación de velocidad de amplio rango, una respuesta dinámica rápida y un control de posicionamiento de alta precisión, por lo que los motores síncronos de imanes permanentes atraerán a más personas para conducir. extensa investigación.

5.Características técnicas del motor síncrono de imán permanente Anhui Mingteng

a. El motor tiene un alto factor de potencia y un alto factor de calidad de la red eléctrica. No se requiere ningún compensador del factor de potencia y la capacidad del equipo de la subestación se puede utilizar por completo;

b. El motor de imán permanente se excita mediante imanes permanentes y funciona de forma sincrónica. No hay pulsaciones de velocidad y la resistencia de la tubería no aumenta cuando se accionan ventiladores y bombas;

do. El motor de imán permanente se puede diseñar con un alto par de arranque (más de 3 veces) y una alta capacidad de sobrecarga según sea necesario, resolviendo así el fenómeno de "un caballo grande tirando de un carro pequeño";

d. La corriente reactiva de un motor asíncrono ordinario es generalmente entre 0,5 y 0,7 veces la corriente nominal. El motor síncrono de imán permanente de Mingteng no necesita corriente de excitación. La corriente reactiva del motor de imán permanente y del motor asíncrono es aproximadamente un 50% diferente, y la corriente de funcionamiento real es aproximadamente un 15% menor que la del motor asíncrono;

mi. El motor puede diseñarse para arrancar directamente y las dimensiones de instalación externas son las mismas que las de los motores asíncronos ampliamente utilizados actualmente, que pueden reemplazar completamente a los motores asíncronos;

F. Agregar un controlador puede lograr un arranque suave, una parada suave y una regulación continua de la velocidad, con una buena respuesta dinámica y un efecto de ahorro de energía aún mejor;

gramo. El motor tiene muchas estructuras topológicas que cumplen directamente con los requisitos fundamentales de los equipos mecánicos en una amplia gama y en condiciones extremas;

h. Para mejorar la eficiencia del sistema, acortar la cadena de transmisión y reducir los costos de mantenimiento, se pueden diseñar y fabricar motores síncronos de imanes permanentes de accionamiento directo de alta y baja velocidad para cumplir con los requisitos más altos de los usuarios.

Anhui Mingteng Maquinaria magnética permanente y equipos eléctricos Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) se estableció en 2007. Es una empresa de alta tecnología que se especializa en la investigación y el desarrollo, producción y venta de motores síncronos de imanes permanentes de eficiencia ultra alta. La empresa utiliza la teoría moderna del diseño de motores, software de diseño profesional y un programa de diseño de motores de imán permanente de desarrollo propio para simular el campo electromagnético, el campo de fluido, el campo de temperatura, el campo de tensión, etc. del motor de imán permanente, optimizar la estructura del circuito magnético y mejorar el nivel de eficiencia energética del motor y, fundamentalmente, garantizar el uso fiable del motor de imán permanente.

Copyright: este artículo es una reimpresión de la cuenta pública de WeChat "Motor Alliance", el enlace originalhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Este artículo no representa los puntos de vista de nuestra empresa. Si tiene opiniones o puntos de vista diferentes, ¡corríjanos!