Haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalide väljatöötamisega 1970. aastatel tekkisid haruldaste muldmetallide püsimagnetmootorid. Püsimagnetmootorites kasutatakse ergastamiseks haruldaste muldmetallide püsimagneteid ja püsimagnetid suudavad pärast magnetiseerimist tekitada püsimagnetvälju. Nende ergastusomadused on suurepärased ning stabiilsuse, kvaliteedi ja kadude vähendamise poolest on need elektrilistest ergutusmootoritest paremad, mis on raputanud traditsiooniliste mootorite turgu.

Viimastel aastatel on tänu tänapäevase teaduse ja tehnoloogia kiirele arengule elektromagnetiliste materjalide, eriti haruldaste muldmetallide elektromagnetiliste materjalide jõudlus ja tehnoloogia järk-järgult paranenud. Koos jõuelektroonika, jõuülekandetehnoloogia ja automaatse juhtimistehnoloogia kiire arenguga on püsimagnetiga sünkroonmootorite jõudlus paranenud.

Lisaks on püsimagnetiga sünkroonmootoritel eelised kerge kaal, lihtne konstruktsioon, väike suurus, head omadused ja suur võimsustihedus. Paljud teadusasutused ja ettevõtted tegelevad aktiivselt püsimagnetiga sünkroonmootorite uurimis- ja arendustegevusega ning nende rakendusalad laienevad veelgi.

1. Püsimagnetiga sünkroonmootori arendusalus

a.Kõrgjõudlusega haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalide kasutamine

Haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalid on läbinud kolm etappi: SmCo5, Sm2Co17 ja Nd2Fe14B. Praegu on NdFeB-tüüpi püsimagnetmaterjalid oma suurepäraste magnetiliste omaduste tõttu muutunud haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalide seas kõige laialdasemalt kasutatavaks tüübiks. Püsimagnetmaterjalide areng on ajendanud püsimagnetmootorite arengut.

Võrreldes traditsioonilise kolmefaasilise elektrilise ergutusega asünkroonmootoriga asendab püsimagnet elektrilise ergutuspooluse, lihtsustab konstruktsiooni, kõrvaldab rootori libisemisrõnga ja harja, realiseerib harjadeta konstruktsiooni ja vähendab rootori suurust. See parandab mootori võimsustihedust, pöördemomendi tihedust ja tööefektiivsust ning muudab mootori väiksemaks ja kergemaks, laiendades veelgi selle rakendusala ja soodustades elektrimootorite arendamist suurema võimsuse suunas.

b. Uue juhtimisteooria rakendamine

Viimastel aastatel on juhtimisalgoritmid kiiresti arenenud. Nende hulgas on vektorjuhtimisalgoritmid, mis on põhimõtteliselt lahendanud vahelduvvoolumootorite sõidustrateegia probleemi, andes vahelduvvoolumootoritele hea juhtimisvõime. Otsese pöördemomendi juhtimise tekkimine lihtsustab juhtimisstruktuuri ning pakub tugevat vooluringi jõudlust parameetrite muutmisel ja kiiret pöördemomendi dünaamilist reageerimiskiirust. Kaudse pöördemomendi juhtimise tehnoloogia lahendab madalatel kiirustel otsese pöördemomendi suure pöördemomendi pulseerimise probleemi ning parandab mootori kiirust ja juhtimise täpsust.

c.Kõrgjõudlusega võimsuselektroonikaseadmete ja protsessorite rakendamine

Kaasaegne jõuelektroonika tehnoloogia on oluline liides infotehnoloogia tööstuse ja traditsiooniliste tööstusharude vahel ning sild nõrkvoolu ja juhitava tugevvoolu vahel. Jõuelektroonika tehnoloogia areng võimaldab realiseerida ajami juhtimisstrateegiaid.

1970. aastatel ilmus rida üldotstarbelisi invertereid, mis suutsid tööstusliku sagedusega võimsust muuta pidevalt reguleeritava sagedusega muutuva sagedusega võimsuseks, luues seeläbi tingimused vahelduvvoolu muutuva sagedusega kiiruse reguleerimiseks. Neil inverteritel on pärast sageduse seadistamist pehme käivitusvõime ning sagedus võib teatud kiirusega tõusta nullist seatud sageduseni ja tõusukiirust saab pidevalt laias vahemikus reguleerida, lahendades sünkroonmootorite käivitusprobleemi.

2. Püsimagnetiga sünkroonmootorite arendusstaatus kodus ja välismaal

Esimene mootor ajaloos oli püsimagnetmootor. Sel ajal oli püsimagnetmaterjalide jõudlus suhteliselt halb ning püsimagnetite koertsitiivsus ja jääkjõud olid liiga madalad, mistõttu need peagi asendati elektriliste ergutusmootoritega.

1970. aastatel oli haruldaste muldmetallide püsimagnetitel, mida esindasid NdFeB, suur koertsitiivsus, jääkjõud, tugev demagnetiseerumisvõime ja suur magnetiline energiaprodukt, mis tõid ajaloolavale suure võimsusega püsimagnetiga sünkroonmootorid. Nüüd on püsimagnetiga sünkroonmootorite uuringud muutumas üha küpsemaks ning arenevad suure kiiruse, suure pöördemomendi, suure võimsuse ja suure efektiivsuse suunas.

Viimastel aastatel on tänu kodumaiste teadlaste ja valitsuse tugevatele investeeringutele püsimagnetiga sünkroonmootorid kiiresti arenenud. Mikroarvutitehnoloogia ja automaatse juhtimistehnoloogia arenguga on püsimagnetiga sünkroonmootoreid laialdaselt kasutatud erinevates valdkondades. Ühiskonna arengu tõttu on inimeste nõuded püsimagnetiga sünkroonmootoritele muutunud rangemaks, mis on ajendanud püsimagnetiga mootoreid arenema suurema kiiruse reguleerimise vahemiku ja suurema täpsusega juhtimise suunas. Praeguste tootmisprotsesside täiustumise tõttu on edasi arendatud suure jõudlusega püsimagnetmaterjale. See vähendab oluliselt nende maksumust ja rakendab neid järk-järgult erinevates eluvaldkondades.

3. Praegune tehnoloogia

a. Püsimagnetiga sünkroonmootorite disainitehnoloogia

Võrreldes tavaliste elektriliste ergutusmootoritega pole püsimagnetiga sünkroonmootoritel elektrilisi ergutusmähiseid, kollektorrõngaid ega ergutuskappe, mis parandab oluliselt mitte ainult stabiilsust ja töökindlust, vaid ka efektiivsust.

Nende hulgas on sisseehitatud püsimagnetmootoritel eelised kõrge efektiivsuse, suure võimsusteguri, suure ühiku võimsustiheduse, tugeva nõrga magnetvälja kiiruse laienemisvõime ja kiire dünaamilise reageerimiskiiruse poolest, mistõttu on need ideaalsed valikud mootorite juhtimiseks.

Püsimagnetid pakuvad püsimagnetmootorite kogu ergastusmagnetvälja ning hammasratta pöördemoment suurendab mootori vibratsiooni ja müra töötamise ajal. Liigne hammasratta pöördemoment mõjutab mootori kiiruse juhtimissüsteemi madala kiiruse jõudlust ja positsiooni juhtimissüsteemi ülitäpset positsioneerimist. Seetõttu tuleks mootori projekteerimisel hammasratta pöördemomenti mootori optimeerimise abil võimalikult palju vähendada.

Uuringute kohaselt hõlmavad üldised meetodid hammasratta pöördemomendi vähendamiseks pooluse kaarekoefitsiendi muutmist, staatori pilu laiuse vähendamist, kaldpilu ja pooluse pilu sobitamist, magnetpooluse asukoha, suuruse ja kuju muutmist jne. Siiski tuleb märkida, et hammasratta pöördemomendi vähendamine võib mõjutada mootori muid jõudlusnäitajaid, näiteks elektromagnetiline pöördemoment võib vastavalt väheneda. Seetõttu tuleks projekteerimisel mootori parima jõudluse saavutamiseks võimalikult palju tasakaalustada mitmesuguseid tegureid.

b. Püsimagnetiga sünkroonmootori simulatsioonitehnoloogia

Püsimagnetite olemasolu püsimagnetmootorites raskendab projekteerijatel parameetrite, näiteks koormuseta lekkevoo koefitsiendi ja pooluskaare koefitsiendi arvutamist. Üldiselt kasutatakse püsimagnetmootorite parameetrite arvutamiseks ja optimeerimiseks lõplike elementide analüüsi tarkvara. Lõplike elementide analüüsi tarkvara suudab mootori parameetreid väga täpselt arvutada ja selle kasutamine mootori parameetrite mõju jõudlusele analüüsimiseks on väga usaldusväärne.

Lõplike elementide meetod muudab mootorite elektromagnetvälja arvutamise ja analüüsimise lihtsamaks, kiiremaks ja täpsemaks. See on diferentsiaalmeetodil põhinev numbriline meetod, mida on laialdaselt kasutatud teaduses ja tehnikas. Matemaatiliste meetodite abil saab mõned pidevad lahendipiirkonnad diskreteerida ühikute rühmadeks ja seejärel igas ühikus interpoleerida. Sel viisil moodustatakse lineaarne interpolatsioonifunktsioon, st ligikaudne funktsioon simuleeritakse ja analüüsitakse lõplike elementide abil, mis võimaldab meil intuitiivselt jälgida magnetvälja joonte suunda ja magnetvoo tiheduse jaotust mootoris.

c.Püsimagnetiga sünkroonmootori juhtimistehnoloogia

Mootori ajamisüsteemide jõudluse parandamine on samuti väga oluline tööstusliku juhtimisvaldkonna arengu seisukohast. See võimaldab süsteemi parima jõudlusega juhtida. Selle põhiomadused kajastuvad selles, et madalal kiirusel, eriti kiire käivitamise, staatilise kiirenduse jms korral, võib see väljundisse anda suure pöördemomendi; ja suurel kiirusel sõites saab saavutada konstantse võimsuse ja kiiruse reguleerimise laias vahemikus. Tabel 1 võrdleb mitme suurema mootori jõudlust.

Nagu tabelist 1 näha, on püsimagnetmootoritel hea töökindlus, lai kiirusvahemik ja kõrge efektiivsus. Koos vastava juhtimismeetodiga saab kogu mootorisüsteem saavutada parima jõudluse. Seetõttu on vaja valida sobiv juhtimisalgoritm, et saavutada efektiivne kiiruse reguleerimine, nii et mootori ajamissüsteem saaks töötada suhteliselt laias kiiruse reguleerimise piirkonnas ja konstantses võimsusvahemikus.

Vektorjuhtimismeetodit kasutatakse laialdaselt püsimagnetmootori kiiruse juhtimise algoritmis. Selle eelised on lai kiiruse reguleerimise vahemik, kõrge efektiivsus, kõrge töökindlus, hea stabiilsus ja hea majanduslik kasu. Seda kasutatakse laialdaselt mootoriajamites, raudteetranspordis ja tööpinkide servomootorites. Erinevate kasutusalade tõttu on ka praegune vektorjuhtimisstrateegia erinev.

4. Püsimagnetiga sünkroonmootori omadused

Püsimagnetiga sünkroonmootoril on lihtne konstruktsioon, väikesed kaod ja kõrge võimsustegur. Võrreldes elektrilise ergutusmootoriga ei ole harjade, kommutaatorite ja muude seadmete puudumise tõttu vaja reaktiivergastusvoolu, seega on staatori vool ja takistuskadu väiksemad, efektiivsus suurem, ergastusmoment suurem ja juhtimisjõudlus parem. Siiski on puudusi, nagu kõrge hind ja käivitamise raskused. Tänu mootorites juhtimistehnoloogia rakendamisele, eriti vektorjuhtimissüsteemide rakendamisele, on püsimagnetiga sünkroonmootoritel võimalik saavutada lai kiiruse reguleerimise vahemik, kiire dünaamiline reageerimine ja ülitäpne positsioneerimisjuhtimine, mistõttu püsimagnetiga sünkroonmootorid meelitavad ligi rohkem inimesi ulatuslike uuringute läbiviimiseks.

5. Anhui Mingtengi püsimagnetiga sünkroonmootori tehnilised omadused

a. Mootoril on kõrge võimsustegur ja elektrivõrgu kõrge kvaliteeditegur. Võimsusteguri kompensaatorit pole vaja ning alajaama seadmete võimsust saab täielikult ära kasutada;

b. Püsimagnetiga mootorit ergastavad püsimagnetid ja see töötab sünkroonselt. Ventilaatorite ja pumpade käitamisel ei esine kiiruse pulseerimist ja torujuhtme takistus ei suurene.

c. Püsimagnetiga mootorit saab konstrueerida suure käivitusmomendiga (rohkem kui 3 korda) ja vajadusel suure ülekoormusvõimega, lahendades seega "suure hobuse ja väikese käru vedamise" fenomeni;

d. Tavalise asünkroonmootori reaktiivvool on üldiselt umbes 0,5–0,7 korda suurem nimivoolust. Mingtengi püsimagnetiga sünkroonmootor ei vaja ergutusvoolu. Püsimagnetiga mootori ja asünkroonmootori reaktiivvool erineb umbes 50% ja tegelik töövool on umbes 15% madalam kui asünkroonmootoril.

e. Mootorit saab konstrueerida otsekäivitamiseks ja välised paigaldusmõõtmed on samad, mis praegu laialdaselt kasutatavatel asünkroonmootoritel, mis suudavad asünkroonmootoreid täielikult asendada;

f. Juhi lisamine võimaldab saavutada pehme käivituse, pehme seiskamise ja astmevaba kiiruse reguleerimise, millel on hea dünaamiline reaktsioon ja veelgi parem energiasäästuefekt;

g. Mootoril on palju topoloogilisi struktuure, mis vastavad otseselt mehaaniliste seadmete põhinõuetele laias valikus ja äärmuslikes tingimustes;

h. Süsteemi efektiivsuse parandamiseks, ülekandeahela lühendamiseks ja hoolduskulude vähendamiseks saab suure ja väikese kiirusega otseülekandega püsimagnetiga sünkroonmootoreid projekteerida ja toota vastavalt kasutajate kõrgematele nõuetele.

Anhui Mingtengi püsimagnetmasinate ja elektriseadmete Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) asutati 2007. aastal. See on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud ülikõrge efektiivsusega püsimagnetiga sünkroonmootorite uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Ettevõte kasutab tänapäevast mootorite projekteerimise teooriat, professionaalset projekteerimistarkvara ja isearendatud püsimagnetiga mootorite projekteerimisprogrammi, et simuleerida püsimagnetiga mootori elektromagnetvälja, vedelikuvälja, temperatuurivälja, pingevälja jne, optimeerida magnetahela struktuuri, parandada mootori energiatõhusust ja tagada põhimõtteliselt püsimagnetiga mootori töökindlus.

Autoriõigus: See artikkel on WeChati avaliku numbri „Motor Alliance” kordustrükk, mis on algne link.https://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

See artikkel ei esinda meie ettevõtte seisukohti. Kui teil on teistsuguseid arvamusi või seisukohti, palun parandage meid!