Zbog svoje kompaktnosti i velike gustoće zakretnog momenta, sinkroni motori s permanentnim magnetima naširoko se koriste u mnogim industrijskim primjenama, posebno za pogonske sustave visokih performansi kao što su pogonski sustavi podmornica.Sinkroni motori s trajnim magnetima ne zahtijevaju upotrebu kliznih prstenova za pobudu, smanjujući održavanje rotora i gubitke.Sinkroni motori s trajnim magnetima vrlo su učinkoviti i prikladni za pogonske sustave visokih performansi kao što su CNC alatni strojevi, robotika i automatizirani proizvodni sustavi u industriji.
Općenito, dizajn i konstrukcija sinkronih motora s trajnim magnetima moraju uzeti u obzir i strukturu statora i rotora kako bi se dobio motor visokih performansi.
Struktura sinkronog motora s permanentnim magnetima
Gustoća magnetskog toka zračnog raspora:Određuje se prema dizajnu asinkronih motora itd., dizajnu rotora s permanentnim magnetima i uporabi posebnih zahtjeva za preklapanje namota statora.Osim toga, pretpostavlja se da je stator stator s prorezima.Gustoća toka zračnog raspora ograničena je zasićenjem jezgre statora.Konkretno, vršna gustoća toka ograničena je širinom zuba zupčanika, dok stražnja strana statora određuje maksimalni ukupni tok.
Nadalje, dopuštena razina zasićenosti ovisi o primjeni.Tipično, visokoučinkoviti motori imaju nižu gustoću toka, dok motori dizajnirani za maksimalnu gustoću momenta imaju veću gustoću toka.Vršna gustoća toka zračnog raspora obično je u rasponu od 0,7–1,1 Tesla.Treba napomenuti da se radi o ukupnoj gustoći toka, odnosno zbroju tokova rotora i statora.To znači da ako je sila reakcije armature mala, to znači da je moment poravnanja visok.
Međutim, kako bi se postigao veliki doprinos reluktantnog momenta, sila reakcije statora mora biti velika.Parametri stroja pokazuju da su veliki m i mali induktivitet L uglavnom potrebni za postizanje momenta usmjeravanja.Ovo je obično prikladno za rad ispod osnovne brzine jer visoka induktivnost smanjuje faktor snage.
Materijal trajnog magneta:
Magneti igraju važnu ulogu u mnogim uređajima, stoga je poboljšanje performansi ovih materijala vrlo važno, a pozornost je trenutno usmjerena na materijale na bazi rijetkih zemalja i prijelaznih metala koji mogu dobiti trajne magnete s visokim magnetskim svojstvima.Ovisno o tehnologiji, magneti imaju različita magnetska i mehanička svojstva te pokazuju različitu otpornost na koroziju.
NdFeB (Nd2Fe14B) i samarij kobalt (Sm1Co5 i Sm2Co17) magneti najnapredniji su komercijalni trajni magnetni materijali dostupni danas.Unutar svake klase magneta rijetkih zemalja postoji širok izbor stupnjeva.NdFeB magneti komercijalizirani su ranih 1980-ih.Danas se široko koriste u mnogim različitim primjenama.Trošak ovog magnetskog materijala (po energentu) usporediv je s troškom feritnih magneta, a na bazi kilograma, NdFeB magneti koštaju oko 10 do 20 puta više od feritnih magneta.
Neka važna svojstva koja se koriste za usporedbu trajnih magneta su: remanencija (Mr), koja mjeri jakost magnetskog polja permanentnog magneta, koercitivna sila (Hcj), sposobnost materijala da se odupre demagnetizaciji, energetski proizvod (BHmax), gustoća magnetske energije ;Curiejeva temperatura (TC), temperatura pri kojoj materijal gubi svoj magnetizam.Neodimijski magneti imaju veću remanenciju, veću koercitivnost i energetski umnožak, ali općenito su tipa s nižom Curiejevom temperaturom. Neodimij radi s terbijem i disprozijem kako bi zadržao svoja magnetska svojstva na visokim temperaturama.
Dizajn sinkronog motora s trajnim magnetom
U dizajnu sinkronog motora s permanentnim magnetom (PMSM), konstrukcija rotora s permanentnim magnetom temelji se na okviru statora trofaznog asinkronog motora bez promjene geometrije statora i namota.Specifikacije i geometrija uključuju: brzinu motora, frekvenciju, broj polova, duljinu statora, unutarnji i vanjski promjer, broj utora rotora.Dizajn PMSM-a uključuje gubitak bakra, povratni EMF, gubitak željeza te vlastitu i međusobnu induktivnost, magnetski tok, otpor statora itd.
Proračun samoinduktivnosti i međusobne induktivnosti:
Induktivitet L može se definirati kao omjer spoja toka i struje koja proizvodi tok I, u Henryjevima (H), jednak Weberu po amperu.Induktor je uređaj koji se koristi za pohranjivanje energije u magnetskom polju, slično kao što kondenzator pohranjuje energiju u električnom polju.Induktori se obično sastoje od zavojnica, obično omotanih oko feritne ili feromagnetske jezgre, a njihova vrijednost induktiviteta povezana je samo s fizičkom strukturom vodiča i propusnošću materijala kroz koji prolazi magnetski tok.
Koraci za pronalaženje induktiviteta su sljedeći:1. Pretpostavimo da u vodiču teče struja I.2. Upotrijebite Biot-Savartov zakon ili Amperov zakon petlje (ako je dostupan) da odredite da je B dovoljno simetričan.3. Izračunajte ukupni tok koji povezuje sve krugove.4. Pomnožite ukupni magnetski tok s brojem petlji kako biste dobili vezu toka i izvršite projektiranje sinkronog motora s trajnim magnetom procjenom potrebnih parametara.
Studija je otkrila da je dizajn korištenja NdFeB kao materijala rotora AC trajnog magneta povećao magnetski tok generiran u zračnom rasporu, što je rezultiralo smanjenjem unutarnjeg polumjera statora, dok je unutarnji radijus statora korištenjem samarij kobalt trajnog materijal rotora magneta bio je veći.Rezultati pokazuju da je efektivni gubitak bakra u NdFeB smanjen za 8,124%.Za samarij kobalt kao trajni magnetski materijal, magnetski tok će biti sinusoidalna varijacija.Općenito, dizajn i konstrukcija sinkronih motora s trajnim magnetima moraju uzeti u obzir i strukturu statora i rotora kako bi se dobio motor visokih performansi.
u zaključku
Sinkroni motor s trajnim magnetom (PMSM) je sinkroni motor koji koristi visokomagnetske materijale za magnetizaciju i ima karakteristike visoke učinkovitosti, jednostavne strukture i lakog upravljanja.Ovaj sinkroni motor s trajnim magnetom ima primjenu u tehnologiji vuče, automobilskoj industriji, robotici i zrakoplovnoj tehnologiji.Gustoća snage sinkronih motora s trajnim magnetima veća je od one indukcijskih motora iste snage jer nema snage statora posvećene stvaranju magnetskog polja..
Trenutačno dizajn PMSM-a zahtijeva ne samo veću snagu, već i manju masu i manji moment tromosti.
Vrijeme objave: 1. srpnja 2022