Vanwege hun compactheid en hoge koppeldichtheid worden synchrone motoren met permanente magneet veel gebruikt in veel industriële toepassingen, vooral voor krachtige aandrijfsystemen zoals voortstuwingssystemen voor onderzeeërs.Synchrone motoren met permanente magneet vereisen geen gebruik van sleepringen voor excitatie, waardoor rotoronderhoud en verliezen worden verminderd.Synchrone motoren met permanente magneet zijn zeer efficiënt en geschikt voor krachtige aandrijfsystemen zoals CNC-bewerkingsmachines, robotica en geautomatiseerde productiesystemen in de industrie.
Over het algemeen moet bij het ontwerp en de constructie van synchrone motoren met permanente magneet rekening worden gehouden met zowel de stator- als de rotorstructuur om een krachtige motor te verkrijgen.
De structuur van een synchrone motor met permanente magneet
Luchtspleet magnetische fluxdichtheid:Bepaald op basis van het ontwerp van asynchrone motoren, enz., het ontwerp van permanente magneetrotoren en het gebruik van speciale vereisten voor het schakelen van statorwikkelingen.Bovendien wordt aangenomen dat de stator een gleufstator is.De luchtspleetfluxdichtheid wordt beperkt door de verzadiging van de statorkern.In het bijzonder wordt de piekfluxdichtheid beperkt door de breedte van de tandwieltanden, terwijl de achterkant van de stator de maximale totale flux bepaalt.
Bovendien is het toegestane verzadigingsniveau afhankelijk van de toepassing.Normaal gesproken hebben hoogrenderende motoren een lagere fluxdichtheid, terwijl motoren die zijn ontworpen voor maximale koppeldichtheid een hogere fluxdichtheid hebben.De piekfluxdichtheid van de luchtspleet ligt gewoonlijk in het bereik van 0,7–1,1 Tesla.Opgemerkt moet worden dat dit de totale fluxdichtheid is, dwz de som van de rotor- en statorfluxen.Dit betekent dat als de reactiekracht van het anker laag is, dit betekent dat het uitlijningskoppel hoog is.
Om echter een grote bijdrage aan het oppositionele koppel te bereiken, moet de statorreactiekracht groot zijn.Machineparameters laten zien dat grote m en kleine inductie L voornamelijk nodig zijn om uitlijningskoppel te verkrijgen.Dit is meestal geschikt voor gebruik onder de basissnelheid, omdat een hoge inductie de arbeidsfactor vermindert.
Materiaal permanente magneet:
Magneten spelen een belangrijke rol in veel apparaten. Daarom is het verbeteren van de prestaties van deze materialen erg belangrijk, en de aandacht is momenteel gericht op materialen op basis van zeldzame aardmetalen en overgangsmetalen waarmee permanente magneten met hoge magnetische eigenschappen kunnen worden verkregen.Afhankelijk van de technologie hebben magneten verschillende magnetische en mechanische eigenschappen en vertonen ze een verschillende corrosieweerstand.
NdFeB (Nd2Fe14B) en Samarium Cobalt (Sm1Co5 en Sm2Co17) magneten zijn de meest geavanceerde commerciële permanente magneetmaterialen die momenteel verkrijgbaar zijn.Binnen elke klasse zeldzame-aardmagneten bestaat er een grote verscheidenheid aan kwaliteiten.NdFeB-magneten werden begin jaren tachtig op de markt gebracht.Ze worden tegenwoordig veel gebruikt in veel verschillende toepassingen.De kosten van dit magneetmateriaal (per energieproduct) zijn vergelijkbaar met die van ferrietmagneten, en per kilogram kosten NdFeB-magneten ongeveer 10 tot 20 keer zoveel als ferrietmagneten.
Enkele belangrijke eigenschappen die worden gebruikt om permanente magneten te vergelijken zijn: remanentie (Mr), die de sterkte van het magnetische veld van de permanente magneet meet, coërcitiefkracht (Hcj), het vermogen van het materiaal om demagnetisatie te weerstaan, energieproduct (BHmax), magnetische dichtheidsenergie ;Curietemperatuur (TC), de temperatuur waarbij het materiaal zijn magnetisme verliest.Neodymiummagneten hebben een hogere remanentie, hogere coërciviteit en energieproduct, maar zijn over het algemeen van het lagere Curie-temperatuurtype. Neodymium werkt met Terbium en Dysprosium om zijn magnetische eigenschappen bij hoge temperaturen te behouden.
Synchrone motorontwerp met permanente magneet
Bij het ontwerp van een synchrone motor met permanente magneet (PMSM) is de constructie van de permanente magneetrotor gebaseerd op het statorframe van een driefasige inductiemotor zonder de geometrie van de stator en de wikkelingen te veranderen.Specificaties en geometrie omvatten: motortoerental, frequentie, aantal polen, statorlengte, binnen- en buitendiameters, aantal rotorsleuven.Het ontwerp van PMSM omvat koperverlies, tegen-EMK, ijzerverlies en zelf- en wederzijdse inductie, magnetische flux, statorweerstand, enz.
Berekening van zelfinductie en wederzijdse inductie:
Inductantie L kan worden gedefinieerd als de verhouding van fluxkoppeling tot fluxproducerende stroom I, in Henrys (H), gelijk aan Weber per ampère.Een inductor is een apparaat dat wordt gebruikt om energie op te slaan in een magnetisch veld, vergelijkbaar met hoe een condensator energie opslaat in een elektrisch veld.Inductoren bestaan meestal uit spoelen, meestal gewikkeld rond een ferriet- of ferromagnetische kern, en hun inductiewaarde houdt alleen verband met de fysieke structuur van de geleider en de permeabiliteit van het materiaal waar de magnetische flux doorheen gaat.
De stappen om de inductie te vinden zijn als volgt:1. Stel dat er een stroom I in de geleider loopt.2. Gebruik de wet van Biot-Savart of de luswet van Ampere (indien beschikbaar) om te bepalen dat B voldoende symmetrisch is.3. Bereken de totale flux die alle circuits verbindt.4. Vermenigvuldig de totale magnetische flux met het aantal lussen om de fluxkoppeling te verkrijgen en voer het ontwerp van de synchrone motor met permanente magneet uit door de vereiste parameters te evalueren.
Uit de studie bleek dat het ontwerp van het gebruik van NdFeB als rotormateriaal voor de AC-permanente magneet de magnetische flux in de luchtspleet verhoogde, wat resulteerde in een verkleining van de binnenradius van de stator, terwijl de binnenradius van de stator met behulp van het samariumkobalt permanent het materiaal van de magneetrotor was groter.De resultaten laten zien dat het effectieve koperverlies in NdFeB met 8,124% wordt verminderd.Voor samariumkobalt als permanent magneetmateriaal zal de magnetische flux een sinusoïdale variatie zijn.Over het algemeen moet bij het ontwerp en de constructie van synchrone motoren met permanente magneet rekening worden gehouden met zowel de stator- als de rotorstructuur om een krachtige motor te verkrijgen.
ten slotte
Synchrone motor met permanente magneet (PMSM) is een synchrone motor die gebruik maakt van hoogmagnetische materialen voor magnetisatie en de kenmerken heeft van hoog rendement, eenvoudige structuur en gemakkelijke bediening.Deze synchrone motor met permanente magneet wordt toegepast in de tractie-, automobiel-, robotica- en ruimtevaarttechnologie.De vermogensdichtheid van synchrone motoren met permanente magneten is hoger dan die van inductiemotoren met hetzelfde vermogen, omdat er geen statorvermogen is bestemd voor het genereren van het magnetische veld..
Momenteel vereist het ontwerp van PMSM niet alleen een hoger vermogen, maar ook een lagere massa en een lager traagheidsmoment.
Posttijd: 01 juli 2022