Zbog svoje kompaktnosti i velike gustine obrtnog momenta, sinhroni motori s permanentnim magnetima se široko koriste u mnogim industrijskim aplikacijama, posebno za pogonske sisteme visokih performansi kao što su podmorski pogonski sistemi.Sinhroni motori s trajnim magnetima ne zahtijevaju upotrebu kliznih prstenova za pobudu, smanjujući održavanje rotora i gubitke.Sinhroni motori s trajnim magnetom su visoko efikasni i pogodni za pogonske sisteme visokih performansi kao što su CNC alatni strojevi, robotika i automatizirani proizvodni sistemi u industriji.
Općenito, dizajn i konstrukcija sinhronih motora s permanentnim magnetima moraju uzeti u obzir i strukturu statora i rotora kako bi se dobio motor visokih performansi.
Struktura sinhronog motora s permanentnim magnetom
Gustina magnetnog fluksa zračnog raspora:Određuje se prema dizajnu asinhronih motora i dr., konstrukciji rotora s permanentnim magnetima i primjeni posebnih zahtjeva za komutaciju namotaja statora.Osim toga, pretpostavlja se da je stator stator sa prorezima.Gustoća protoka zračnog raspora ograničena je zasićenjem jezgre statora.Konkretno, vršna gustina fluksa ograničena je širinom zubaca zupčanika, dok stražnja strana statora određuje maksimalni ukupni fluks.
Nadalje, dozvoljeni nivo zasićenja ovisi o primjeni.Tipično, visokoučinkoviti motori imaju nižu gustoću fluksa, dok motori dizajnirani za maksimalnu gustoću obrtnog momenta imaju veću gustoću fluksa.Gustina vršnog protoka vazdušnog raspora je obično u rasponu od 0,7–1,1 Tesla.Treba napomenuti da je to ukupna gustina fluksa, odnosno zbir fluksa rotora i statora.To znači da ako je sila reakcije armature niska, to znači da je okretni moment poravnanja visok.
Međutim, da bi se postigao veliki doprinos reluktantnog momenta, reakciona sila statora mora biti velika.Parametri mašine pokazuju da su veliki m i mala induktivnost L uglavnom potrebni za postizanje obrtnog momenta poravnanja.Ovo je obično pogodno za rad ispod osnovne brzine jer visoka induktivnost smanjuje faktor snage.
Materijal trajnih magneta:
Magneti igraju važnu ulogu u mnogim uređajima, stoga je poboljšanje performansi ovih materijala vrlo važno, a pažnja je trenutno usmjerena na rijetke zemlje i materijale na bazi prijelaznih metala koji mogu dobiti trajne magnete sa visokim magnetnim svojstvima.Ovisno o tehnologiji, magneti imaju različita magnetna i mehanička svojstva i pokazuju različitu otpornost na koroziju.
NdFeB (Nd2Fe14B) i samarijum kobalt (Sm1Co5 i Sm2Co17) magneti su najnapredniji komercijalni trajni magneti dostupni danas.Unutar svake klase magneta retkih zemalja postoji širok izbor klasa.NdFeB magneti su komercijalizovani ranih 1980-ih.Danas se široko koriste u mnogim različitim aplikacijama.Cijena ovog magnetnog materijala (po energetskom proizvodu) je uporediva sa feritnim magnetima, a na bazi po kilogramu, NdFeB magneti koštaju oko 10 do 20 puta više od feritnih magneta.
Neka važna svojstva koja se koriste za poređenje trajnih magneta su: remanencija (Mr), koja mjeri jačinu magnetnog polja permanentnog magneta, koercitivna sila (Hcj), sposobnost materijala da se odupre demagnetizaciji, energetski proizvod (BHmax), gustina magnetne energije ;Curie temperatura (TC), temperatura na kojoj materijal gubi svoj magnetizam.Neodimijumski magneti imaju veću remanenciju, veću koercitivnost i energetski proizvod, ali su generalno tipa niže Curie temperature, neodimijum radi sa terbijumom i disprozijumom kako bi održao svoja magnetna svojstva na visokim temperaturama.
Dizajn sinkronog motora s permanentnim magnetom
U dizajnu sinhronog motora s permanentnim magnetom (PMSM), konstrukcija rotora s permanentnim magnetom zasniva se na statorskom okviru trofaznog asinhronog motora bez promjene geometrije statora i namotaja.Specifikacije i geometrija uključuju: brzinu motora, frekvenciju, broj polova, dužinu statora, unutrašnji i vanjski promjer, broj proreza rotora.Dizajn PMSM uključuje gubitak bakra, povratni EMF, gubitak željeza i vlastitu i međusobnu induktivnost, magnetni fluks, otpor statora, itd.
Proračun samoinduktivnosti i međusobne induktivnosti:
Induktivnost L se može definirati kao omjer veze fluksa prema struji koja stvara fluks I, u Henrysu (H), jednak Weberu po amperu.Induktor je uređaj koji se koristi za skladištenje energije u magnetskom polju, slično kao što kondenzator pohranjuje energiju u električnom polju.Induktori se obično sastoje od zavojnica, obično namotanih oko feritnog ili feromagnetnog jezgra, a njihova vrijednost induktivnosti je povezana samo s fizičkom strukturom vodiča i propusnošću materijala kroz koji magnetski tok prolazi.
Koraci za pronalaženje induktivnosti su sljedeći:1. Pretpostavimo da postoji struja I u provodniku.2. Koristite Biot-Savartov zakon ili zakon Ampereove petlje (ako je dostupan) da odredite da je B dovoljno simetričan.3. Izračunajte ukupni fluks koji povezuje sva kola.4. Pomnožite ukupni magnetni fluks sa brojem petlji da biste dobili vezu fluksa i izvršite projektovanje sinhronog motora sa permanentnim magnetom procjenom potrebnih parametara.
Studija je otkrila da dizajn upotrebe NdFeB kao materijala rotora s permanentnim magnetom na izmjeničnu struju povećava magnetni fluks generiran u zračnom procjepu, što rezultira smanjenjem unutrašnjeg radijusa statora, dok unutrašnji radijus statora korištenjem trajnog samarijum-kobalta materijal magnetnog rotora bio je veći.Rezultati pokazuju da je efektivni gubitak bakra u NdFeB smanjen za 8,124%.Za samarijum kobalt kao materijal trajnog magneta, magnetni fluks će biti sinusoidna varijacija.Općenito, dizajn i konstrukcija sinhronih motora s permanentnim magnetima moraju uzeti u obzir i strukturu statora i rotora kako bi se dobio motor visokih performansi.
u zakljucku
Sinhroni motor s permanentnim magnetom (PMSM) je sinhroni motor koji koristi visoko magnetne materijale za magnetizaciju, a ima karakteristike visoke efikasnosti, jednostavne strukture i lake kontrole.Ovaj sinhroni motor s permanentnim magnetom ima primjenu u vuči, automobilskoj industriji, robotici i svemirskoj tehnologiji.Gustoća snage sinhronih motora s trajnim magnetima veća je od one kod indukcionih motora iste klase jer nema snage statora namijenjene stvaranju magnetnog polja..
Trenutno, dizajn PMSM-a zahtijeva ne samo veću snagu, već i manju masu i manji moment inercije.
Vrijeme objave: Jul-01-2022