עם התפתחותם של חומרי מגנט קבועים של אדמה נדירה בשנות ה-70, נוצרו מנועים של מגנט קבוע לאדמה נדירה. מנועי מגנט קבוע משתמשים במגנטים קבועים נדירים לעירור, ומגנטים קבועים יכולים ליצור שדות מגנטיים קבועים לאחר מגנטיזציה. ביצועי העירור שלו מצוינים, והוא עדיף על מנועי עירור חשמליים מבחינת יציבות, איכות והפחתת הפסדים, מה שזעזע את שוק המנועים המסורתי.

בשנים האחרונות, עם ההתפתחות המהירה של המדע והטכנולוגיה המודרניים, השתפרו בהדרגה הביצועים והטכנולוגיה של חומרים אלקטרומגנטיים, במיוחד חומרים אלקטרומגנטיים נדירים. יחד עם ההתפתחות המהירה של אלקטרוניקת כוח, טכנולוגיית העברת כוח וטכנולוגיית בקרה אוטומטית, הביצועים של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הולכים ומשתפרים.

יתר על כן, למנועים סינכרוניים מגנט קבוע יש את היתרונות של משקל קל, מבנה פשוט, גודל קטן, מאפיינים טובים וצפיפות הספק גבוהה. מוסדות מחקר מדעיים וארגונים רבים מבצעים באופן פעיל מחקר ופיתוח של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע, ותחומי היישום שלהם יורחבו עוד יותר.

1. בסיס פיתוח של מנוע סינכרוני מגנט קבוע

א. יישום של חומרים מגנטים קבועים של אדמה נדירה בביצועים גבוהים

חומרים נדירים של מגנט קבוע לאדמה עברו שלושה שלבים: SmCo5, Sm2Co17 ו-Nd2Fe14B. נכון לעכשיו, חומרים מגנטים קבועים המיוצגים על ידי NdFeB הפכו לסוג הנפוץ ביותר של חומרי מגנט קבועים של אדמה נדירה בשל התכונות המגנטיות המצוינות שלהם. הפיתוח של חומרי מגנט קבוע הניע את הפיתוח של מנועי מגנט קבוע.

בהשוואה למנוע האינדוקציה התלת פאזי המסורתי עם עירור חשמלי, המגנט הקבוע מחליף את עמוד העירור החשמלי, מפשט את המבנה, מבטל את טבעת ההחלקה והמברשת של הרוטור, מממש את המבנה חסר המברשות ומקטין את גודל הרוטור. זה משפר את צפיפות ההספק, צפיפות המומנט ויעילות העבודה של המנוע, והופך את המנוע לקטן וקל יותר, מרחיב עוד יותר את תחום היישום שלו ומקדם את הפיתוח של מנועים חשמליים לקראת הספק גבוה יותר.

ב.יישום תורת הבקרה החדשה

בשנים האחרונות אלגוריתמי בקרה התפתחו במהירות. ביניהם, אלגוריתמי בקרת וקטור פתרו את בעיית אסטרטגיית הנהיגה של מנועי AC באופן עקרוני, מה שגרם למנועי AC בעלי ביצועי בקרה טובים. הופעתה של בקרת מומנט ישירה הופכת את מבנה הבקרה לפשוט יותר, ובעלת מאפיינים של ביצועי מעגל חזקים לשינויי פרמטרים ומהירות תגובה דינמית מומנט מהירה. טכנולוגיית בקרת מומנט עקיפה פותרת את הבעיה של פעימת מומנט גדולה של מומנט ישיר במהירות נמוכה, ומשפרת את המהירות ודיוק הבקרה של המנוע.

ג. יישום של מכשירים ומעבדים אלקטרוניים בעלי ביצועים גבוהים

טכנולוגיית אלקטרוניקת כוח מודרנית היא ממשק חשוב בין תעשיית המידע לתעשיות המסורתיות, וגשר בין זרם חלש לזרם חזק מבוקר. הפיתוח של טכנולוגיית האלקטרוניקה הכוחית מאפשר מימוש אסטרטגיות בקרת כונן.

בשנות ה-70 הופיעה סדרה של ממירים לשימוש כללי, שיכלו להמיר הספק תדר תעשייתי להספק תדר משתנה עם תדר מתכוונן ברציפות, ובכך ליצור תנאים לוויסות מהירות תדר משתנה של הספק AC. לממירים אלו יש יכולת התחלה רכה לאחר קביעת התדר, והתדר יכול לעלות מאפס לתדר שנקבע בקצב מסוים, וניתן להתאים את קצב העלייה ברציפות בטווח רחב, ולפתור את בעיית ההתנעה של מנועים סינכרוניים.

2. מצב פיתוח של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע בבית ומחוץ

המנוע הראשון בהיסטוריה היה מנוע מגנט קבוע. באותה תקופה, הביצועים של חומרי מגנט קבוע היו גרועים יחסית, וכוח הכפייה וההשארות של מגנטים קבועים היו נמוכים מדי, ולכן הם הוחלפו במהרה במנועי עירור חשמליים.

בשנות ה-70, לחומרי מגנט קבועים נדירים של אדמה נדירים המיוצגים על ידי NdFeB היו כוח כפייה גדול, רזולוציה, יכולת דה-מגנטיזציה חזקה ותוצר אנרגיה מגנטית גדולה, שגרמו למנועים סינכרוניים של מגנט קבוע בעלי הספק גבוה להופיע על במת ההיסטוריה. כעת, המחקר על מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הולך ונהיה בוגר יותר, ומתפתח לעבר מהירות גבוהה, מומנט גבוה, הספק גבוה ויעילות גבוהה.

בשנים האחרונות, עם ההשקעה החזקה של חוקרים מקומיים והממשלה, מנועים סינכרוניים מגנט קבוע התפתחו במהירות. עם התפתחות טכנולוגיית המיקרו-מחשבים וטכנולוגיית הבקרה האוטומטית, נעשה שימוש נרחב במנועים סינכרוניים מגנט קבוע בתחומים שונים. בשל התקדמות החברה, הדרישות של אנשים למנועים סינכרוניים של מגנט קבוע הפכו מחמירות יותר, מה שגרם למנועי מגנט קבוע להתפתח לקראת טווח ויסות מהירות גדול יותר ובקרת דיוק גבוהה יותר. בשל שיפור תהליכי הייצור הנוכחיים, חומרי מגנט קבוע בעלי ביצועים גבוהים פותחו עוד יותר. זה מוזיל מאוד את עלותו ומיישם אותו בהדרגה בתחומי חיים שונים.

3. טכנולוגיה עדכנית

א. טכנולוגיית עיצוב מנוע סינכרוני מגנט קבוע

בהשוואה למנועי עירור חשמליים רגילים, למנועי מגנט סינכרוני קבוע אין פיתולי עירור חשמליים, טבעות אספנים וארונות עירור, מה שמשפר מאוד לא רק את היציבות והאמינות, אלא גם את היעילות.

ביניהם, למנועי מגנט קבוע מובנים יש יתרונות של יעילות גבוהה, מקדם הספק גבוה, צפיפות כוח יחידה גבוהה, יכולת הרחבת מהירות מגנטית חלשה חזקה ומהירות תגובה דינמית מהירה, מה שהופך אותם לבחירה אידיאלית להנעת מנועים.

מגנטים קבועים מספקים את כל השדה המגנטי של עירור של מנועי מגנט קבוע, ומומנט גלגלי שיניים יגביר את הרטט והרעש של המנוע במהלך הפעולה. מומנט גלגלים מוגזם ישפיע על הביצועים במהירות נמוכה של מערכת בקרת מהירות המנוע ועל המיקום המדויק של מערכת בקרת המיקום. לכן, בעת תכנון המנוע, יש להפחית את מומנט הגלגלים ככל האפשר באמצעות אופטימיזציה של המנוע.

לפי מחקר, השיטות הכלליות להפחתת מומנט גלגל השיניים כוללות שינוי מקדם קשת הקוטב, הקטנת רוחב החריץ של הסטטור, התאמת חריץ ההטיה וחריץ הקוטב, שינוי המיקום, הגודל והצורה של הקוטב המגנטי וכו'. , יש לציין שכאשר מפחיתים את מומנט גלגל השיניים, זה עלול להשפיע על ביצועים אחרים של המנוע, כגון המומנט האלקטרומגנטי עשוי לרדת בהתאם. לכן, בעת התכנון, יש לאזן גורמים שונים ככל האפשר כדי להשיג את הביצועים המנועיים הטובים ביותר.

ב.טכנולוגיית סימולציית מנוע סינכרוני מגנט קבוע

נוכחותם של מגנטים קבועים במנועי מגנט קבוע מקשה על המתכננים לחשב פרמטרים, כגון תכנון מקדם שטף דליפה ללא עומס ומקדם קשת קוטב. בדרך כלל, תוכנת ניתוח אלמנטים סופיים משמשת לחישוב ואופטימיזציה של הפרמטרים של מנועי מגנט קבוע. תוכנת ניתוח אלמנטים סופיים יכולה לחשב פרמטרים מוטוריים בצורה מדויקת מאוד, ואמין מאוד להשתמש בה כדי לנתח את ההשפעה של פרמטרים מוטוריים על הביצועים.

שיטת חישוב האלמנטים הסופיים מקלה, מהירה ומדויקת עלינו לחשב ולנתח את השדה האלקטרומגנטי של מנועים. זוהי שיטה מספרית שפותחה על בסיס שיטת ההבדל ונמצאת בשימוש נרחב במדע ובהנדסה. השתמש בשיטות מתמטיות כדי להבחין בכמה תחומי פתרון רציפים לקבוצות של יחידות, ולאחר מכן לבצע אינטרפולציה בכל יחידה. בדרך זו נוצרת פונקציית אינטרפולציה לינארית, כלומר מדמה ומנתחת פונקציה משוערת באמצעות אלמנטים סופיים, המאפשרת לנו לצפות באופן אינטואיטיבי בכיוון קווי השדה המגנטי ובחלוקת צפיפות השטף המגנטי בתוך המנוע.

ג. טכנולוגיית בקרת מנוע סינכרוני מגנט קבוע

לשיפור הביצועים של מערכות הנעה מוטוריות יש גם משמעות רבה לפיתוח תחום הבקרה התעשייתי. זה מאפשר להניע את המערכת בביצועים הטובים ביותר. המאפיינים הבסיסיים שלו באים לידי ביטוי במהירות הנמוכה, במיוחד במקרה של התנעה מהירה, תאוצה סטטית וכו', הוא יכול להפיק מומנט גדול; וכאשר נוהגים במהירות גבוהה, הוא יכול להשיג בקרת מהירות כוח קבועה בטווח רחב. טבלה 1 משווה את הביצועים של מספר מנועים עיקריים.

כפי שניתן לראות מטבלה 1, למנועי מגנט קבועים יש אמינות טובה, טווח מהירויות רחב ויעילות גבוהה. בשילוב עם שיטת הבקרה המתאימה, כל מערכת המנוע יכולה להשיג את הביצועים הטובים ביותר. לכן, יש צורך לבחור באלגוריתם בקרה מתאים להשגת ויסות מהירות יעיל, כך שמערכת ההנעה המנועית תוכל לפעול באזור ויסות מהירות רחב יחסית וטווח הספק קבוע.

שיטת בקרת וקטור נמצאת בשימוש נרחב באלגוריתם בקרת מהירות מנוע מגנט קבוע. יש לו את היתרונות של טווח ויסות מהירות רחב, יעילות גבוהה, אמינות גבוהה, יציבות טובה ויתרונות כלכליים טובים. הוא נמצא בשימוש נרחב בהנעת מנוע, תחבורה מסילות וסרוו לכלי מכונות. בשל שימושים שונים, אסטרטגיית הבקרה הווקטורית הנוכחית שאומצה גם היא שונה.

4.מאפיינים של מנוע סינכרוני מגנט קבוע

למנוע הסינכרוני המגנט הקבוע יש מבנה פשוט, הפסד נמוך ומקדם הספק גבוה. בהשוואה למנוע העירור החשמלי, מכיוון שאין מברשות, קומוטטורים והתקנים אחרים, אין צורך בזרם עירור תגובתי, כך שזרם הסטטור ואובדן ההתנגדות קטנים יותר, היעילות גבוהה יותר, מומנט העירור גדול יותר וביצועי הבקרה. טוב יותר. עם זאת, ישנם חסרונות כמו עלות גבוהה וקושי להתחיל. בשל היישום של טכנולוגיית בקרה במנועים, במיוחד היישום של מערכות בקרת וקטור, מנועים סינכרוניים מגנט קבוע יכולים להשיג ויסות מהירות בטווח רחב, תגובה דינמית מהירה ובקרת מיקום דיוק גבוהה, כך שמנועים סינכרוניים מגנט קבוע ימשכו יותר אנשים לנהל מחקר מקיף.

5. מאפיינים טכניים של מנוע סינכרוני מגנט קבוע של Anhui Mingteng

א. למנוע מקדם הספק גבוה ומקדם איכות גבוה של רשת החשמל. לא נדרש מפצה של גורם הספק, וניתן לנצל את הקיבולת של ציוד תחנת המשנה במלואה;

ב. מנוע המגנט הקבוע מתרגש ממגנטים קבועים ופועל באופן סינכרוני. אין פעימת מהירות, והתנגדות הצינור אינה מוגברת בעת הפעלת מאווררים ומשאבות;

ג. ניתן לעצב את מנוע המגנט הקבוע עם מומנט התנעה גבוה (יותר מפי 3) וכושר עומס גבוה לפי הצורך, ובכך לפתור את תופעת "סוס גדול מושך עגלה קטנה";

ד. הזרם התגובתי של מנוע אסינכרוני רגיל הוא בדרך כלל פי 0.5-0.7 מהזרם המדורג. מנוע סינכרוני מגנט קבוע של Mingteng אינו זקוק לזרם עירור. הזרם התגובתי של מנוע מגנט קבוע ומנוע אסינכרוני שונה בכ-50%, וזרם ההפעלה בפועל נמוך בכ-15% מזה של מנוע אסינכרוני;

ה. ניתן לתכנן את המנוע להתנעה ישירה, וממדי ההתקנה החיצוניים זהים לאלו של המנועים האסינכרוניים הנפוצים כיום, שיכולים להחליף באופן מלא מנועים אסינכרוניים;

ו. הוספת נהג יכולה להשיג התחלה רכה, עצירה רכה וויסות מהירות ללא מדרגות, עם תגובה דינמית טובה ושיפור נוסף של אפקט חיסכון בחשמל;

ז. למנוע מבנים טופולוגיים רבים, העונים ישירות על הדרישות הבסיסיות של ציוד מכני בטווח רחב ובתנאים קיצוניים;

ח. על מנת לשפר את יעילות המערכת, לקצר את שרשרת ההילוכים ולהפחית את עלויות התחזוקה, ניתן לתכנן ולייצר מנועים סינכרוניים מגנט קבוע עם הנעה ישירה במהירות גבוהה ונמוכה כך שיעמדו בדרישות הגבוהות יותר של המשתמשים.

Anhui Mingteng מכונות וציוד חשמלי קבועים, בע"מ (https://www.mingtengmotor.com/) הוקמה בשנת 2007. זהו מיזם היי-טק המתמחה במחקר ופיתוח, ייצור ומכירה של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע במיוחד ביעילות גבוהה. החברה משתמשת בתורת עיצוב מנועים מודרנית, תוכנת עיצוב מקצועית ותוכנית עיצוב מנוע מגנט קבוע בפיתוח עצמי כדי לדמות את השדה האלקטרומגנטי, שדה הנוזל, שדה הטמפרטורה, שדה הלחץ וכו' של מנוע המגנט הקבוע, לייעל את מבנה המעגל המגנטי, לשפר את רמת היעילות האנרגטית של המנוע, וביסוד להבטיח את השימוש האמין במנוע המגנט הקבוע.

זכויות יוצרים: מאמר זה הוא הדפסה מחודשת של המספר הציבורי של WeChat "Motor Alliance", הקישור המקוריhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

מאמר זה אינו מייצג את דעות החברה שלנו. אם יש לך דעות או דעות שונות, אנא תקן אותנו!