В последние годы двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах достигли значительного прогресса и в основном используются в низкоскоростных нагрузках, таких как ленточные конвейеры, смесители, волочильные машины, низкоскоростные насосы, заменяя электромеханические системы, состоящие из высокоскоростных двигателей и механических редукторов. Диапазон скоростей двигателя обычно ниже 500 об/мин. Двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах можно в основном разделить на две структурные формы: внешний ротор и внутренний ротор. Прямой привод на постоянных магнитах с внешним ротором в основном используется в ленточных конвейерах.
При проектировании и применении двигателей с прямым приводом на постоянных магнитах следует отметить, что прямой привод на постоянных магнитах не подходит для особенно низких выходных скоростей. Когда большинство нагрузок в пределах50 об/мин приводятся в действие двигателем с прямым приводом, если мощность остается постоянной, это приведет к большому крутящему моменту, что приведет к высоким затратам на двигатель и снижению эффективности. Когда мощность и скорость определены, необходимо сравнить экономическую эффективность комбинации двигателей с прямым приводом, двигателей с более высокой скоростью и передач (или других механических структур, увеличивающих и уменьшающих скорость). В настоящее время ветряные турбины выше 15 МВт и ниже 10 об/мин постепенно переходят на схему полупрямого привода, используя передачи для соответствующего увеличения скорости двигателя, снижения затрат на двигатель и, в конечном итоге, снижения системных затрат. То же самое относится и к электродвигателям. Поэтому, когда скорость ниже 100 об/мин, следует тщательно рассмотреть экономические соображения и выбрать схему полупрямого привода.
Двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах обычно используют роторы с постоянными магнитами поверхностного монтажа для увеличения плотности крутящего момента и снижения расхода материала. Из-за низкой скорости вращения и малой центробежной силы нет необходимости использовать встроенную структуру ротора с постоянными магнитами. Обычно для фиксации и защиты постоянного магнита ротора используются прижимные планки, втулки из нержавеющей стали и защитные втулки из стекловолокна. Однако некоторые двигатели с высокими требованиями к надежности, относительно небольшим числом полюсов или высокими вибрациями также используют встроенные структуры ротора с постоянными магнитами.
Низкоскоростной двигатель прямого привода приводится в действие преобразователем частоты. Когда число полюсов достигает верхнего предела, дальнейшее снижение скорости приведет к снижению частоты. Когда частота преобразователя частоты низкая, рабочий цикл ШИМ уменьшается, а форма сигнала плохая, что может привести к колебаниям и нестабильной скорости. Поэтому управление особенно низкоскоростными двигателями прямого привода также довольно сложно. В настоящее время некоторые сверхнизкоскоростные двигатели используют схему двигателя с модуляцией магнитного поля для использования более высокой частоты привода.
Низкоскоростные двигатели с постоянными магнитами прямого привода могут в основном охлаждаться воздухом и жидкостью. Воздушное охлаждение в основном использует метод охлаждения IC416 с независимыми вентиляторами, а жидкостное охлаждение может быть водяным охлаждением (IC71 Вт), который можно определить в соответствии с условиями на месте. В режиме жидкостного охлаждения тепловая нагрузка может быть спроектирована выше, а структура более компактной, но следует обратить внимание на увеличение толщины постоянного магнита для предотвращения размагничивания при перегрузке по току.
Для низкоскоростных систем двигателей с прямым приводом, где требуется точность управления скоростью и положением, необходимо добавить датчики положения и использовать метод управления с датчиками положения. Кроме того, когда во время запуска требуется высокий крутящий момент, также требуется метод управления с датчиком положения.
Хотя использование двигателей с прямым приводом на постоянных магнитах может исключить оригинальный механизм редукции и сократить расходы на техническое обслуживание, необоснованная конструкция может привести к высоким затратам на двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах и снижению эффективности системы. Вообще говоря, увеличение диаметра двигателей с прямым приводом на постоянных магнитах может снизить стоимость за единицу крутящего момента, поэтому двигатели с прямым приводом можно сделать в виде большого диска с большим диаметром и меньшей длиной пакета. Однако существуют также ограничения на увеличение диаметра. Чрезмерно большой диаметр может увеличить стоимость корпуса и вала, и даже конструкционные материалы постепенно превысят стоимость эффективных материалов. Поэтому проектирование двигателя с прямым приводом требует оптимизации соотношения длины к диаметру для снижения общей стоимости двигателя.
Наконец, я хотел бы подчеркнуть, что двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах по-прежнему являются двигателями с преобразователем частоты. Коэффициент мощности двигателя влияет на ток на выходной стороне преобразователя частоты. Пока он находится в пределах диапазона мощности преобразователя частоты, коэффициент мощности оказывает небольшое влияние на производительность и не влияет на коэффициент мощности на стороне сети. Поэтому конструкция коэффициента мощности двигателя должна стремиться к тому, чтобы двигатель с прямым приводом работал в режиме MTPA, который генерирует максимальный крутящий момент при минимальном токе. Важной причиной является то, что частота двигателей с прямым приводом, как правило, низкая, а потери в стали намного ниже потерь в меди. Использование метода MTPA может минимизировать потери в меди. Технические специалисты не должны поддаваться влиянию традиционных асинхронных двигателей, подключенных к сети, и нет никаких оснований для оценки эффективности двигателя на основе величины тока на стороне двигателя.
Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery &Electrical Equipment Co., Ltd — это современное высокотехнологичное предприятие, которое объединяет исследования и разработки, производство, продажи и обслуживание двигателей с постоянными магнитами. Ассортимент продукции и технические характеристики являются полными. Среди них низкоскоростные двигатели с прямым приводом и постоянными магнитами (7,5-500 об/мин) широко используются в промышленных нагрузках, таких как вентиляторы, ленточные конвейеры, плунжерные насосы и мельницы в цементной, строительной, угольной, нефтяной, металлургической и других отраслях промышленности, с хорошими условиями эксплуатации.
Время публикации: 18 января 2024 г.