Поради нивната компактност и високата густина на вртежниот момент, синхроните мотори со постојан магнет се широко користени во многу индустриски апликации, особено за погонски системи со високи перформанси, како што се подморничките погонски системи.Синхроните мотори со постојан магнет не бараат употреба на лизгачки прстени за возбудување, намалување на одржувањето и загубите на роторот.Синхроните мотори со постојан магнет се многу ефикасни и погодни за погонски системи со високи перформанси како што се CNC машински алати, роботика и автоматизирани системи за производство во индустријата.
Општо земено, дизајнот и конструкцијата на синхроните мотори со постојан магнет мора да ги земе предвид и структурата на статорот и роторот за да се добие мотор со високи перформанси.
Структурата на синхрониот мотор со постојан магнет
Густина на магнетниот тек на воздушниот јаз:Утврдено според дизајнот на асинхрони мотори итн., Дизајнот на ротори со постојан магнет и употребата на посебни барања за префрлување на намотки на статорот.Покрај тоа, се претпоставува дека статорот е статор со дупчиња.Густината на протокот на воздушниот јаз е ограничена од заситеноста на јадрото на статорот.Особено, максималната густина на флуксот е ограничена со ширината на забите на менувачот, додека задниот дел на статорот го одредува максималниот вкупен флукс.
Понатаму, дозволеното ниво на заситеност зависи од апликацијата.Вообичаено, моторите со висока ефикасност имаат помала густина на флукс, додека моторите дизајнирани за максимална густина на вртежниот момент имаат поголема густина на флукс.Максималната густина на протокот на воздушниот јаз обично е во опсег од 0,7-1,1 Тесла.Треба да се забележи дека ова е вкупната густина на флуксот, односно збирот на тековите на роторот и статорот.Ова значи дека ако силата на реакција на арматурата е мала, тоа значи дека вртежниот момент на порамнување е висок.
Меѓутоа, за да се постигне голем придонес во вртежниот момент на отпорот, силата на реакцијата на статорот мора да биде голема.Параметрите на машината покажуваат дека голема m и мала индуктивност L главно се потребни за да се добие вртежен момент за усогласување.Ова е обично погодно за работа под основната брзина бидејќи високата индуктивност го намалува факторот на моќност.
Материјал за постојан магнет:
Магнетите играат важна улога во многу уреди, затоа, подобрувањето на перформансите на овие материјали е многу важно, а вниманието моментално е фокусирано на материјалите базирани на ретки земји и преодни метали кои можат да добијат постојани магнети со високи магнетни својства.Во зависност од технологијата, магнетите имаат различни магнетни и механички својства и покажуваат различна отпорност на корозија.
Магнетите NdFeB (Nd2Fe14B) и Samarium Cobalt (Sm1Co5 и Sm2Co17) се најнапредните комерцијални материјали со постојан магнет достапни денес.Во секоја класа на магнети за ретки земји има широк спектар на оценки.NdFeB магнетите беа комерцијализирани во раните 1980-ти.Тие се широко користени денес во многу различни апликации.Цената на овој материјал за магнет (по енергетски производ) е споредлива со онаа на феритните магнети, а по килограм магнети NdFeB чинат околу 10 до 20 пати повеќе од феритните магнети.
Некои важни својства што се користат за споредување на постојаните магнети се: реманентност (Mr), која ја мери јачината на магнетното поле на постојаниот магнет, силата на принуда (Hcj), способноста на материјалот да се спротивстави на демагнетизацијата, енергетскиот производ (BHmax), густината на магнетната енергија ;Температура на Кири (TC), температурата на која материјалот го губи својот магнетизам.Неодимиумските магнети имаат поголема отпорност, поголема принуда и енергетски производ, но генерално се од типот на пониска температура на Кири, неодимиум работи со Тербиум и Диспрозиум со цел да ги задржи своите магнетни својства на високи температури.
Дизајн на синхрон мотор со постојан магнет
Во дизајнот на синхрониот мотор со постојан магнет (PMSM), конструкцијата на роторот со постојан магнет се заснова на рамката на статорот на трифазен индукциски мотор без промена на геометријата на статорот и намотките.Спецификациите и геометријата вклучуваат: брзина на моторот, фреквенција, број на столбови, должина на статорот, внатрешни и надворешни дијаметри, број на отвори на роторот.Дизајнот на PMSM вклучува загуба на бакар, заден EMF, загуба на железо и само и меѓусебна индуктивност, магнетен флукс, отпорност на статорот итн.
Пресметка на самоиндуктивност и меѓусебна индуктивност:
Индуктивноста L може да се дефинира како однос на флуксното поврзување со струјата што произведува флукс I, во Хенрис (H), еднаква на Вебер по ампер.Индуктор е уред кој се користи за складирање на енергија во магнетно поле, слично на тоа како кондензаторот складира енергија во електрично поле.Индукторите обично се состојат од намотки, обично намотани околу феритно или феромагнетно јадро, а нивната вредност на индуктивноста е поврзана само со физичката структура на проводникот и пропустливоста на материјалот низ кој минува магнетниот тек.
Чекорите за наоѓање на индуктивноста се како што следува:1. Да претпоставиме дека има струја I во проводникот.2. Користете го законот на Биот-Саварт или законот на Амперова јамка (ако е достапен) за да одредите дека B е доволно симетричен.3. Пресметајте го вкупниот флукс што ги поврзува сите кола.4. Помножете го вкупниот магнетен флукс со бројот на јамки за да се добие флуксното поврзување и изведете го дизајнот на синхрониот мотор со постојан магнет со евалуација на бараните параметри.
Студијата покажа дека дизајнот на користење на NdFeB како материјал на роторот со постојан магнет со наизменична струја го зголемува магнетниот флукс генериран во воздушниот јаз, што резултира со намалување на внатрешниот радиус на статорот, додека внатрешниот радиус на статорот користи трајно самариум кобалт материјалот на магнетниот ротор беше поголем.Резултатите покажуваат дека ефективната загуба на бакар во NdFeB е намалена за 8,124%.За самариум кобалт како материјал со постојан магнет, магнетниот флукс ќе биде синусоидална варијација.Општо земено, дизајнот и конструкцијата на синхроните мотори со постојан магнет мора да ги земе предвид и структурата на статорот и роторот за да се добие мотор со високи перформанси.
Во заклучок
Синхрониот мотор со постојан магнет (PMSM) е синхрон мотор кој користи високомагнетни материјали за магнетизација и има карактеристики на висока ефикасност, едноставна структура и лесна контрола.Овој синхрон мотор со постојан магнет има примена во влечната, автомобилската, роботиката и воздушната технологија.Густината на моќноста на синхроните мотори со постојан магнет е поголема од онаа на индукционите мотори со истиот рејтинг бидејќи нема моќност на статорот наменета за генерирање на магнетно поле..
Во моментов, дизајнот на PMSM бара не само поголема моќност, туку и помала маса и помал момент на инерција.
Време на објавување: јули-01-2022 година