Главная > На двигателе с постоянными магнитами > Изучение двигателей с постоянными магнитами: концепции и теоретический анализ

Изучение двигателей с постоянными магнитами: концепции и теоретический анализ

2024-08-20 11:50:49

By

    Поделиться:

Содержание

    Изучение двигателей с постоянными магнитами: концепции и теоретический анализ

     

    ПМ Моторс в настоящее время присоединились и к промышленному сектору. В отличие от асинхронных двигателей, в двигателях с постоянными магнитами ротор имеет прикрепленные магниты, которые создают поле при запуске операции. В этой статье дается представление о концепциях, принципах и ключевых компонентах, связанных с двигателями с постоянными магнитами.

    Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM) занимают центральное место в современной технике благодаря своей эффективности и точности.

    I. Сравнение двигателей с постоянными магнитами и асинхронных двигателей

     

    Самое фундаментальное различие между двигателями с постоянными магнитами и асинхронными двигателями касается метода создания магнитного поля. Асинхронные двигатели используют вращающееся поле, индуцированное в обмотках статора, для индуцирования токов внутри ротора, которые затем взаимодействуют с полем статора для создания движущей силы da. Одной из особенностей асинхронных двигателей является то, что для индуцирования тока должна присутствовать разность скоростей между ротором и магнитным полем. Благодаря этому факту они хорошо работают в сочетании с частотно-регулируемыми приводами для достижения изменения скорости.

     

    Магнитные двигатели, также называемые двигателями с постоянными магнитами, создают поля с помощью магнитов в роторе и, таким образом, не требуют поля статора для связывания потока. Эта естественно адаптированная конструкция обеспечивает более высокую эффективность в приложениях, требующих изменения скорости. В зависимости от размещения магнитов существуют две основные формы двигателей с постоянными магнитами: двигатели с поверхностными постоянными магнитами и двигатели с внутренними постоянными магнитами. Долговечность, магнитная мощность и электромагнитные характеристики двигателей различаются в зависимости от типа.

     

    II. Поток, потокосвязь и магнитное поле

     

    Чтобы понять работу двигателей с постоянными магнитами, необходимо усвоить несколько важных понятий, связанных с потоком, потокосцеплением и магнитными полями.

     

    Поле создается, когда ток проходит через проводник. Поток — это мера скорости передачи характеристики по площади. Для двигателей поток — это то, как быстро магнитное поле распространяется по площади поверхности проводов.

     

    Потокосцепление — это взаимодействие магнитного поля с материалом, например, прохождение через катушку. Оно зависит от числа витков в обмотке и магнитного потока, который часто обозначается символом ϕ, показывающим значение потока во времени. Формула для нахождения потокосцепления: λ = N × ϕ, где λ — потокосцепление, N — число витков, а ϕ — поток.

     

    Диаграмма магнитного поля, показывающая, как магнетизм движется вокруг пространства проводника. В магнитных двигателях магниты размещаются прикрепленными к поверхности ротора для создания поля.

    Генераторы с постоянными магнитами (PMG) все чаще используются в ветряных турбинах из-за их замечательных преимуществ перед традиционными генераторами.

    III. Индуктивность и электродвижущая сила (ЭДС)

     

    При обсуждении характеристик двигателей с постоянными магнитами важно учитывать понятия индуктивности и ЭДС.

     

    Индуктивность, L: Это константа пропорциональности индуцированного напряжения относительно изменений тока. Другими словами, индуктивность — это потокосцепление на единицу тока. Она связана с геометрическими свойствами: путем тока, и измеряется в Генри (Гн). Индуктивность в двигателях с постоянными магнитами можно разделить на индуктивность по оси d и индуктивность по оси q в зависимости от положения ротора и магнитных полюсов.

     

    Обратная ЭДС: Напряжение индуцируется в обмотках статора из-за относительного движения между магнитным полем ротора и обмотками статора во время вращения двигателя. В случае двигателей с постоянными магнитами магнитное поле создается постоянными магнитами на роторе; следовательно, напряжение будет индуцироваться в обмотках статора до тех пор, пока ротор находится в движении. Это вызывает обратную ЭДС, которая линейно возрастает с увеличением скорости двигателя, таким образом становясь ключевым фактором в определении максимальной рабочей скорости двигателя.

     

    IV. Ось d и ось q: ключевые оси в электромагнетике двигателей

     

    Для описания электромагнитных характеристик двигателей с постоянными магнитами используются две важные оси.

     

    Ось D (прямая ось): расположена вдоль основного направления потока двигателя. Индуктивность оси D будет соответствовать значению индуктивности, когда поток протекает через магнитный полюс.

     

    Ось Q (ось квадратуры): соответствует основному направлению создания крутящего момента двигателя. Индуктивность оси Q будет соответствовать значению индуктивности, когда поток течет между магнитными полюсами.

     

    Для двигателей с внутренними магнитами PM значения индуктивности по осям d и q различаются, поскольку наличие магнитов уменьшает материал сердечника вдоль оси d, тем самым уменьшая индуктивность. Для двигателей с поверхностными PM значения индуктивности по осям d и q практически идентичны, поскольку магниты находятся снаружи ротора и не влияют на соединение магнитного поля статора с сердечником.

     

    V. Магнитная заметность и магнитный крутящий момент

     

    Магнитная явность является мерой относительного изменения индуктивности осей d и q относительно положения ротора. Одним из наиболее важных конструктивных соображений для двигателей с постоянными магнитами является магнитная явность. В большинстве случаев она максимальна при электрическом угле 90 градусов, где разница между индуктивностью осей q и d наибольшая.

     

    Два основных компонента крутящего момента, развиваемого в двигателях с постоянными магнитами, — это магнитный момент и момент сопротивления. Магнитный момент возникает из-за взаимодействия между магнитным потоком ротора и током обмотки статора. Момент сопротивления возникает из-за предпочтения оси ротора выровняться вдоль поля потока статора. Фактический выходной крутящий момент двигателя будет определяться обоими.

     

    VI. Изменение индуктивности и ослабление потока в двигателях с постоянными магнитами

     

    Наиболее существенные отличия двигателей с постоянными магнитами заключаются в том, что при увеличении тока нагрузки значения индуктивности по осям d и q уменьшаются из-за магнитного насыщения в материале сердечника. За пределами определенной величины потока индуктивность сердечника больше не увеличивается и может также уменьшаться.

     

    Ослабление потока — это метод, который уменьшает поле потока, чтобы уменьшить обратную ЭДС и обеспечить более высокие скорости. Обычно эта операция требует дополнительного тока в двигателе, и, изменяя направление тока по оси d, двигатель может ослаблять или усиливать поток в соответствии с эксплуатационными требованиями.

     

    VII. Структура и выбор материалов для двигателей с постоянными магнитами

     

    Двигатели с постоянными магнитами можно разделить на структурные типы: двигатели с внутренними магнитами и двигатели с поверхностными магнитами. Каждый структурный тип двигателя с постоянными магнитами имеет относительные преимущества и недостатки, выбор часто связан с применением. Например, в таких применениях, где требуется высокая механическая прочность на высоких скоростях, идеальной будет конструкция с магнитами, встроенными внутрь ротора, в то время как двигатели с поверхностными магнитами легче различить, и они обходятся дешевле.

     

    Производительность двигателей с постоянными магнитами во многом зависит от магнитных материалов. Постоянные магнитные материалы, обычно используемые в двигателях с постоянными магнитами, такие как неодим-железо-бор (NdFeB) и самарий-кобальт (SmCo), различаются по характеристикам: магнитные характеристики и устойчивость к высоким температурам различаются. В связи с этим выбор магнитного материала тесно связан со сценарием применения, и, следовательно, его следует соответствующим образом выбирать в процессе проектирования двигателя.

     

    VIII. Управление и применение двигателей с постоянными магнитами

     

    Благодаря передовым разработкам в области приводных технологий современные приводы переменного тока с переменной скоростью также способны к самоопределению и даже управлению с обратной связью путем обнаружения или отслеживания положения полюса двигателя для максимизации выходного крутящего момента и оптимизации эффективности. Эта схема управления находит множество применений в серводвигателях, используемых в приложениях с позиционным управлением, которые требуют как высокой точности, так и быстрого реагирования на скорость.

     

    Серводвигатели часто имеют внутреннюю конструкцию с постоянным магнитом и сопряжены с определенным усилителем. Оба вместе, оптимизированные и настроенные производителем, предназначены для оптимальной работы. В практических приложениях серводвигатели часто видели свои реализации в станках с ЧПУ, робототехнике и оборудовании автоматизации.

     

    IX. Явление размагничивания и защита в постоянных магнитах

     

    Хотя эти материалы называются «постоянными магнитами», это название не является постоянным в истинном смысле. При изменении внешних условий, например, механического напряжения, высокой температуры или сильных электромагнитных помех, их магнетизм может ослабнуть или выйти из строя.

     

    Механическое напряжение. Постоянные магниты могут потерять свой магнетизм из-за внутренних структурных изменений при сильном ударе или падении.

     

    Влияние температуры на материалы заключается в том, что у каждого из них есть температура, так называемая «температура Кюри», при которой он перестает быть магнитным.

     

    Магнитные свойства магнитов могут быть нарушены и привести к потере магнетизма.

     

    Поэтому крайне важно учитывать эти аспекты размагничивания и применять соответствующие стратегии при разработке и использовании двигателей с постоянными магнитами.

     

    X.Enneng: Продвижение разработки высокоэффективных двигателей с постоянными магнитами

     

    ENNENG была производителем магнитных двигателей, компания официально известна как Qingdao Enneng Magnet Motor Co., Ltd. Она расположена в регионе Циндао в Китае. Типы производства включают стандартные, общие и индивидуальные типы, такие как безредукторные и приводные. Двигатели, производимые в ENPMSM, обслуживают отрасли промышленности на электростанциях, в металлургии, химической отрасли, шахтах и ​​нефтяных месторождениях. Enneng известна своим акцентом на инновациях, в ней размещается научно-исследовательская и опытно-конструкторская группа с приобретенными техническими патентами. Ее приверженность прогрессу сделала ее признанной одним из выдающихся «Сто инновационных предприятий» в Циндао.

    Заключение

    Двигатели с постоянными магнитами очень эффективны и точны; поэтому их спрос в потребительских приложениях высок. Понимание принципов и концепций этих двигателей важно для лучшего проектирования и обеспечения производительности. С развитием технологий применение двигателей с постоянными магнитами будет находить более широкое применение и вносить значительный вклад в энергосистемы.

     

    ПОХОЖИЙ ТОВАР

    Серия TYP Двигатель общего типа с постоянными магнитами

    Он имеет универсальный размер рамы, подходящий для привода различного механического оборудования, с хорошей взаимозаменяемостью; КПД превышает 95 %, коэффициент мощности — более 98 %, огромная стартовая скорость и высокая перегрузочная способность. Этот тип двигателя можно настроить в соответствии с фактическими требованиями пользователей.

    Применение: Наши двигатели с постоянными магнитами общего и стандартного типа широко используются на электростанциях, в металлургии, химической, водоочистной, угледобывающей, текстильной, резиновой, нефтяной, медицинской, бумажной, градирнях, пищевой и других отраслях промышленности, чтобы помочь компаниям сократить расходы. выбросов, экономить энергию, сокращать потребление, снижать шум для достижения экологически чистого производства.