С развитием редкоземельных материалов с постоянными магнитами в 1970-х годах появились двигатели с редкоземельными постоянными магнитами. В двигателях с постоянными магнитами для возбуждения используются редкоземельные постоянные магниты, а постоянные магниты могут генерировать постоянные магнитные поля после намагничивания. Его характеристики возбуждения превосходны, и он превосходит двигатели с электрическим возбуждением с точки зрения стабильности, качества и снижения потерь, что потрясло традиционный рынок двигателей.

В последние годы, благодаря быстрому развитию современной науки и техники, характеристики и технологии электромагнитных материалов, особенно редкоземельных электромагнитных материалов, постепенно улучшаются. В сочетании с быстрым развитием силовой электроники, технологий передачи энергии и технологий автоматического управления производительность синхронных двигателей с постоянными магнитами становится все лучше и лучше.

Кроме того, синхронные двигатели с постоянными магнитами имеют такие преимущества, как легкий вес, простая конструкция, небольшой размер, хорошие характеристики и высокая удельная мощность. Многие научно-исследовательские учреждения и предприятия активно ведут исследования и разработки синхронных двигателей с постоянными магнитами, области их применения будут расширяться.

1. Основа разработки синхронного двигателя с постоянными магнитами.

a.Применение высокоэффективных редкоземельных материалов с постоянными магнитами

Редкоземельные материалы для постоянных магнитов прошли три стадии: SmCo5, Sm2Co17 и Nd2Fe14B. В настоящее время материалы для постоянных магнитов, представленные NdFeB, стали наиболее широко используемым типом редкоземельных материалов для постоянных магнитов благодаря своим превосходным магнитным свойствам. Разработка материалов с постоянными магнитами стимулировала разработку двигателей с постоянными магнитами.

По сравнению с традиционным трехфазным асинхронным двигателем с электрическим возбуждением постоянный магнит заменяет полюс электрического возбуждения, упрощает конструкцию, исключает контактное кольцо и щетку ротора, реализует бесщеточную структуру и уменьшает размер ротора. Это улучшает плотность мощности, плотность крутящего момента и эффективность работы двигателя, а также делает двигатель меньше и легче, что еще больше расширяет область его применения и способствует развитию электродвигателей в сторону более высокой мощности.

б.Применение новой теории управления

В последние годы алгоритмы управления быстро развиваются. Среди них алгоритмы векторного управления в принципе решили проблему стратегии управления двигателями переменного тока, благодаря чему двигатели переменного тока имеют хорошие характеристики управления. Появление прямого управления крутящим моментом упрощает структуру управления и обеспечивает высокую производительность схемы при изменении параметров и высокую скорость динамического реагирования крутящего момента. Технология косвенного управления крутящим моментом решает проблему большой пульсации прямого крутящего момента на низкой скорости и повышает скорость и точность управления двигателем.

c.Применение высокопроизводительных силовых электронных устройств и процессоров.

Современные технологии силовой электроники являются важным связующим звеном между информационной индустрией и традиционными отраслями промышленности, а также мостом между слабым током и контролируемым сильным током. Развитие технологий силовой электроники позволяет реализовать стратегии управления приводом.

В 1970-х годах появилась серия инверторов общего назначения, которые могли преобразовывать мощность промышленной частоты в мощность переменной частоты с плавно регулируемой частотой, создавая тем самым условия для регулирования скорости переменной частоты мощности переменного тока. Эти инверторы имеют возможность плавного пуска после установки частоты, при этом частота может повышаться от нуля до заданной частоты с определенной скоростью, а скорость повышения можно плавно регулировать в широком диапазоне, решая проблему запуска синхронных двигателей.

2. Статус развития синхронных двигателей с постоянными магнитами в стране и за рубежом.

Первым двигателем в истории был двигатель с постоянными магнитами. В то время характеристики материалов с постоянными магнитами были относительно плохими, а коэрцитивная сила и остаточная намагниченность постоянных магнитов были слишком низкими, поэтому вскоре их заменили двигателями с электрическим возбуждением.

В 1970-х годах редкоземельные материалы для постоянных магнитов, представленные NdFeB, обладали большой коэрцитивной силой, остаточной намагниченностью, сильной способностью к размагничиванию и большим магнитным энергетическим продуктом, что привело к появлению на сцене истории мощных синхронных двигателей с постоянными магнитами. В настоящее время исследования синхронных двигателей с постоянными магнитами становятся все более зрелыми и развиваются в направлении высокой скорости, высокого крутящего момента, высокой мощности и высокого КПД.

В последние годы благодаря активным инвестициям отечественных ученых и правительства синхронные двигатели с постоянными магнитами получили быстрое развитие. С развитием микрокомпьютерной техники и технологий автоматического управления синхронные двигатели с постоянными магнитами получили широкое применение в различных областях. В связи с прогрессом общества требования людей к синхронным двигателям с постоянными магнитами стали более строгими, что побуждает двигатели с постоянными магнитами развиваться в сторону большего диапазона регулирования скорости и более точного управления. Благодаря совершенствованию текущих производственных процессов получили дальнейшее развитие высокоэффективные материалы для постоянных магнитов. Это значительно снижает его стоимость и постепенно применяет его в различных сферах жизни.

3. Современные технологии

а. Технология проектирования синхронного двигателя с постоянными магнитами

По сравнению с обычными двигателями с электрическим возбуждением, синхронные двигатели с постоянными магнитами не имеют электрических обмоток возбуждения, коллекторных колец и шкафов возбуждения, что значительно повышает не только стабильность и надежность, но и эффективность.

Среди них двигатели со встроенными постоянными магнитами обладают такими преимуществами, как высокая эффективность, высокий коэффициент мощности, высокая удельная мощность, способность к сильному слабому магнитному расширению скорости и быстрая скорость динамического отклика, что делает их идеальным выбором для приводных двигателей.

Постоянные магниты обеспечивают все магнитное поле возбуждения двигателей с постоянными магнитами, а зубчатый момент увеличивает вибрацию и шум двигателя во время работы. Чрезмерный зубчатый момент повлияет на работу системы управления скоростью двигателя на низких скоростях и на высокоточное позиционирование системы управления положением. Поэтому при проектировании двигателя зубчатый момент должен быть максимально уменьшен за счет оптимизации двигателя.

Согласно исследованиям, общие методы снижения зубчатого момента включают изменение коэффициента полюсной дуги, уменьшение ширины паза статора, согласование перекоса паза и паза полюса, изменение положения, размера и формы магнитного полюса и т. д. Однако Следует отметить, что уменьшение зубчатого момента может повлиять на другие характеристики двигателя, например, электромагнитный момент может соответственно уменьшиться. Поэтому при проектировании следует максимально сбалансировать различные факторы для достижения наилучших характеристик двигателя.

b. Технология моделирования синхронного двигателя с постоянным магнитом

Наличие постоянных магнитов в двигателях с постоянными магнитами затрудняет расчет параметров, таких как расчет коэффициента рассеяния потока холостого хода и коэффициента полюсной дуги. Обычно программное обеспечение для анализа методом конечных элементов используется для расчета и оптимизации параметров двигателей с постоянными магнитами. Программное обеспечение для анализа методом конечных элементов может очень точно рассчитывать параметры двигателя, и его можно очень надежно использовать для анализа влияния параметров двигателя на производительность.

Метод конечных элементов позволяет нам проще, быстрее и точнее рассчитывать и анализировать электромагнитное поле двигателей. Это численный метод, разработанный на основе разностного метода и широко используемый в науке и технике. Используйте математические методы, чтобы разбить некоторые области непрерывного решения на группы единиц, а затем выполнить интерполяцию в каждой единице. Таким образом формируется линейная интерполяционная функция, то есть моделируется и анализируется приближенная функция с использованием конечных элементов, что позволяет интуитивно наблюдать направление силовых линий магнитного поля и распределение магнитной индукции внутри двигателя.

c.Технология управления синхронным двигателем с постоянным магнитом

Улучшение характеристик систем привода двигателя также имеет большое значение для развития области промышленного управления. Это позволяет системе работать с максимальной производительностью. Его основные характеристики отражаются на низкой скорости, особенно в случае быстрого запуска, статического ускорения и т. д., он может выдавать большой крутящий момент; а при движении на высокой скорости он может обеспечить постоянное управление скоростью в широком диапазоне. В таблице 1 сравниваются характеристики нескольких основных двигателей.

Как видно из таблицы 1, двигатели с постоянными магнитами обладают хорошей надежностью, широким диапазоном скоростей и высоким КПД. В сочетании с соответствующим методом управления вся двигательная система может достичь наилучшей производительности. Следовательно, необходимо выбрать подходящий алгоритм управления для достижения эффективного регулирования скорости, чтобы система привода двигателя могла работать в относительно широкой области регулирования скорости и диапазоне постоянной мощности.

Метод векторного управления широко используется в алгоритме управления скоростью двигателя с постоянными магнитами. Он обладает преимуществами широкого диапазона регулирования скорости, высокой эффективности, высокой надежности, хорошей стабильности и хороших экономических преимуществ. Он широко используется в моторном приводе, железнодорожном транспорте и сервоприводах станков. В связи с различными видами использования принятая в настоящее время стратегия борьбы с переносчиками инфекции также различается.

4. Характеристики синхронного двигателя с постоянными магнитами.

Синхронный двигатель с постоянными магнитами имеет простую конструкцию, низкие потери и высокий коэффициент мощности. По сравнению с двигателем с электрическим возбуждением, поскольку здесь нет щеток, коммутаторов и других устройств, реактивный ток возбуждения не требуется, поэтому ток статора и потери на сопротивление меньше, эффективность выше, крутящий момент возбуждения больше, а эффективность управления лучше. Однако есть и недостатки, такие как высокая стоимость и сложность запуска. Благодаря применению технологии управления в двигателях, особенно применению векторных систем управления, синхронные двигатели с постоянными магнитами могут обеспечить широкий диапазон регулирования скорости, быструю динамическую реакцию и высокоточное управление позиционированием, поэтому синхронные двигатели с постоянными магнитами привлекут больше людей для проведения обширные исследования.

5.Технические характеристики синхронного двигателя с постоянными магнитами Anhui Mingteng

а. Двигатель имеет высокий коэффициент мощности и высокую добротность электросети. Компенсатор коэффициента мощности не требуется, мощность оборудования подстанции может быть использована полностью;

б. Двигатель с постоянными магнитами возбуждается постоянными магнитами и работает синхронно. Нет пульсации скорости, не увеличивается сопротивление трубопровода при приводе вентиляторов и насосов;

в. Двигатель с постоянными магнитами может быть спроектирован с высоким пусковым моментом (более чем в 3 раза) и высокой перегрузочной способностью по мере необходимости, что позволяет решить проблему «большая лошадь тянет маленькую тележку»;

д. Реактивный ток обычного асинхронного двигателя обычно примерно в 0,5–0,7 раза превышает номинальный ток. Синхронный двигатель с постоянными магнитами Mingteng не требует тока возбуждения. Реактивный ток двигателя с постоянными магнитами и асинхронного двигателя различается примерно на 50%, а фактический рабочий ток примерно на 15% ниже, чем у асинхронного двигателя;

е. Двигатель может быть спроектирован для прямого запуска, а внешние установочные размеры такие же, как у широко используемых в настоящее время асинхронных двигателей, которые могут полностью заменить асинхронные двигатели;

ф. Добавление драйвера может обеспечить плавный пуск, плавную остановку и бесступенчатое регулирование скорости с хорошим динамическим откликом и дополнительным улучшенным эффектом энергосбережения;

г. Двигатель имеет множество топологических структур, непосредственно отвечающих фундаментальным требованиям механического оборудования в широком диапазоне и в экстремальных условиях;

час Чтобы повысить эффективность системы, сократить цепь передачи и снизить затраты на техническое обслуживание, могут быть разработаны и изготовлены высокоскоростные и низкоскоростные синхронные двигатели с прямым приводом и постоянными магнитами, отвечающие более высоким требованиям пользователей.

Аньхойская компания по производству постоянного магнитного оборудования и электрооборудования Mingteng, Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) была основана в 2007 году. Это высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях, разработках, производстве и продаже сверхвысокоэффективных синхронных двигателей с постоянными магнитами. Компания использует современную теорию проектирования двигателей, профессиональное программное обеспечение для проектирования и собственную программу проектирования двигателей с постоянными магнитами для моделирования электромагнитного поля, поля жидкости, температурного поля, поля напряжений и т. д. двигателя с постоянными магнитами, оптимизации структуры магнитной цепи, улучшения уровень энергоэффективности двигателя и принципиально обеспечить надежное использование двигателя с постоянными магнитами.

Авторские права: Эта статья является перепечаткой публичного номера WeChat «Motor Alliance», оригинальная ссылка.https://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Эта статья не отражает точку зрения нашей компании. Если у вас другое мнение или взгляды, пожалуйста, поправьте нас!