På grunn av deres kompakthet og høye dreiemomenttetthet, er permanentmagnet synkronmotorer mye brukt i mange industrielle applikasjoner, spesielt for høyytelses drivsystemer som undervannsfremdriftssystemer.Permanent magnet synkronmotorer krever ikke bruk av sleperinger for eksitering, noe som reduserer rotorvedlikehold og tap.Permanent magnet synkronmotorer er svært effektive og egnet for høyytelses drivsystemer som CNC verktøymaskiner, robotikk og automatiserte produksjonssystemer i industrien.
Generelt må design og konstruksjon av synkronmotorer med permanent magnet ta hensyn til både stator- og rotorstrukturen for å oppnå en motor med høy ytelse.
Strukturen til permanent magnet synkron motor
Luftspalte magnetisk flukstetthet:Bestemt i henhold til utformingen av asynkronmotorer, etc., utformingen av permanentmagnetrotorer og bruken av spesielle krav for å bytte statorviklinger.I tillegg er det antatt at statoren er en slisset stator.Luftspaltens flukstetthet begrenses av metningen av statorkjernen.Spesielt er toppflukstettheten begrenset av bredden på girtennene, mens baksiden av statoren bestemmer den maksimale totale fluksen.
Videre avhenger det tillatte metningsnivået av applikasjonen.Vanligvis har høyeffektive motorer en lavere flukstetthet, mens motorer designet for maksimal dreiemomenttetthet har en høyere flukstetthet.Den maksimale luftgapets flukstetthet er vanligvis i området 0,7–1,1 Tesla.Det skal bemerkes at dette er den totale flukstettheten, dvs. summen av rotor- og statorfluksene.Dette betyr at hvis ankerreaksjonskraften er lav, betyr det at innrettingsmomentet er høyt.
For å oppnå et stort reluktansmomentbidrag må imidlertid statorreaksjonskraften være stor.Maskinparametere viser at stor m og liten induktans L hovedsakelig kreves for å oppnå innrettingsmoment.Dette er vanligvis egnet for drift under basishastighet da høy induktans reduserer effektfaktoren.
Permanent magnet materiale:
Magneter spiller en viktig rolle i mange enheter, derfor er det svært viktig å forbedre ytelsen til disse materialene, og oppmerksomheten er for tiden fokusert på sjeldne jordartsmetaller og overgangsmetallbaserte materialer som kan oppnå permanente magneter med høye magnetiske egenskaper.Avhengig av teknologien har magneter forskjellige magnetiske og mekaniske egenskaper og utviser forskjellig korrosjonsmotstand.
NdFeB (Nd2Fe14B) og Samarium Cobalt (Sm1Co5 og Sm2Co17) magneter er de mest avanserte kommersielle permanentmagnetmaterialene som er tilgjengelige i dag.Innenfor hver klasse av sjeldne jordartsmagneter er det et bredt utvalg av kvaliteter.NdFeB-magneter ble kommersialisert på begynnelsen av 1980-tallet.De er mye brukt i dag i mange forskjellige applikasjoner.Kostnaden for dette magnetmaterialet (per energiprodukt) er sammenlignbart med ferrittmagneter, og per kilogram koster NdFeB-magneter omtrent 10 til 20 ganger så mye som ferrittmagneter.
Noen viktige egenskaper som brukes for å sammenligne permanente magneter er: remanens (Mr), som måler styrken til det permanentmagnetiske magnetfeltet, tvangskraft (Hcj), materialets evne til å motstå demagnetisering, energiprodukt (BHmax), magnetisk energi med tetthet. ;Curie-temperatur (TC), temperaturen der materialet mister sin magnetisme.Neodymmagneter har høyere remanens, høyere koersivitet og energiprodukt, men er generelt av den lavere Curie-temperaturtypen, Neodymium jobber med Terbium og Dysprosium for å opprettholde sine magnetiske egenskaper ved høye temperaturer.
Permanent Magnet Synchronous Motor Design
I utformingen av en permanentmagnet synkronmotor (PMSM) er konstruksjonen av permanentmagnetrotoren basert på statorrammen til en trefase induksjonsmotor uten å endre geometrien til statoren og viklingene.Spesifikasjoner og geometri inkluderer: motorhastighet, frekvens, antall poler, statorlengde, indre og ytre diameter, antall rotorspalter.Utformingen av PMSM inkluderer kobbertap, tilbake-EMF, jerntap og selv- og gjensidig induktans, magnetisk fluks, statormotstand, etc.
Beregning av selvinduktans og gjensidig induktans:
Induktans L kan defineres som forholdet mellom flukskobling og fluksproduserende strøm I, i Henrys (H), lik Weber per ampere.En induktor er en enhet som brukes til å lagre energi i et magnetfelt, lik hvordan en kondensator lagrer energi i et elektrisk felt.Induktorer består vanligvis av spoler, vanligvis viklet rundt en ferritt- eller ferromagnetisk kjerne, og deres induktansverdi er kun relatert til den fysiske strukturen til lederen og permeabiliteten til materialet som den magnetiske fluksen passerer gjennom.
Trinnene for å finne induktansen er som følger:1. Anta at det er en strøm I i lederen.2. Bruk Biot-Savarts lov eller Amperes løkkelov (hvis tilgjengelig) for å fastslå at B er tilstrekkelig symmetrisk.3. Beregn den totale fluksen som forbinder alle kretser.4. Multipliser den totale magnetiske fluksen med antall sløyfer for å oppnå flukskoblingen, og utfør utformingen av den permanentmagnetiske synkronmotoren ved å evaluere de nødvendige parameterne.
Studien fant at utformingen av å bruke NdFeB som vekselstrøms permanentmagnetrotormateriale økte den magnetiske fluksen generert i luftgapet, noe som resulterte i en reduksjon i statorens indre radius, mens den indre radiusen til statoren bruker samarium kobolt permanent magnetrotormaterialet var større.Resultatene viser at det effektive kobbertapet i NdFeB reduseres med 8,124 %.For samariumkobolt som permanentmagnetmateriale vil den magnetiske fluksen være en sinusformet variasjon.Generelt må design og konstruksjon av synkronmotorer med permanent magnet ta hensyn til både stator- og rotorstrukturen for å oppnå en motor med høy ytelse.
for å konkludere
Permanent magnet synkronmotor (PMSM) er en synkronmotor som bruker høymagnetiske materialer for magnetisering, og har egenskapene til høy effektivitet, enkel struktur og enkel kontroll.Denne synkronmotoren med permanent magnet har applikasjoner innen trekkraft, bilindustri, robotikk og romfartsteknologi.Effekttettheten til synkronmotorer med permanent magnet er høyere enn for induksjonsmotorer med samme karakter fordi det ikke er noen statoreffekt dedikert til å generere magnetfeltet..
For tiden krever utformingen av PMSM ikke bare høyere kraft, men også lavere masse og lavere treghetsmoment.
Innleggstid: Jul-01-2022