Због своје компактности и велике густине обртног момента, синхрони мотори са трајним магнетима се широко користе у многим индустријским применама, посебно за погонске системе високих перформанси као што су подморски погонски системи.Синхрони мотори са трајним магнетима не захтевају употребу клизних прстенова за побуду, смањујући одржавање ротора и губитке.Синхрони мотори са перманентним магнетом су високо ефикасни и погодни за погонске системе високих перформанси као што су ЦНЦ алатне машине, роботика и аутоматизовани производни системи у индустрији.
Генерално, дизајн и конструкција синхроних мотора са трајним магнетима морају узети у обзир и структуру статора и ротора да би се добио мотор високих перформанси.
Структура синхроног мотора са перманентним магнетом
Густина магнетног флукса ваздушног распора:Одређује се према пројекту асинхроних мотора и др., пројектовању ротора са трајним магнетом и коришћењем посебних захтева за комутацију намотаја статора.Поред тога, претпоставља се да је статор статор са прорезима.Густина флукса ваздушног распора је ограничена засићеношћу језгра статора.Конкретно, вршна густина флукса је ограничена ширином зубаца зупчаника, док задњи део статора одређује максимални укупни флукс.
Штавише, дозвољени ниво засићења зависи од апликације.Типично, високоефикасни мотори имају нижу густину флукса, док мотори дизајнирани за максималну густину обртног момента имају већу густину флукса.Максимална густина протока ваздушног распора је обично у опсегу од 0,7–1,1 Тесла.Треба напоменути да је ово укупна густина флукса, односно збир флукса ротора и статора.То значи да ако је сила реакције арматуре мала, то значи да је обртни момент поравнања висок.
Међутим, да би се постигао велики допринос релуктантног момента, реакциона сила статора мора бити велика.Параметри машине показују да су велики м и мала индуктивност Л углавном потребни за добијање обртног момента поравнања.Ово је обично погодно за рад испод основне брзине јер висока индуктивност смањује фактор снаге.
Материјал трајног магнета:
Магнети играју важну улогу у многим уређајима, стога је побољшање перформанси ових материјала веома важно, а пажња је тренутно усмерена на ретке земље и материјале на бази прелазних метала који могу да добију трајне магнете са високим магнетним својствима.У зависности од технологије, магнети имају различита магнетна и механичка својства и показују различиту отпорност на корозију.
НдФеБ (Нд2Фе14Б) и самаријум кобалт (См1Цо5 и См2Цо17) магнети су најнапреднији комерцијални трајни магнетни материјали који су данас доступни.Унутар сваке класе магнета ретких земаља постоји широк избор класа.НдФеБ магнети су комерцијализовани раних 1980-их.Данас се широко користе у многим различитим апликацијама.Цена овог магнетног материјала (по енергетском производу) је упоредива са феритним магнетима, а на бази по килограму, НдФеБ магнети коштају око 10 до 20 пута више од феритних магнета.
Нека битна својства која се користе за поређење трајних магнета су: реманенција (Мр), која мери јачину магнетног поља трајног магнета, коерцитивна сила (Хцј), способност материјала да се одупре демагнетизацији, енергетски производ (БХмак), густина магнетне енергије ;Киријева температура (ТЦ), температура на којој материјал губи свој магнетизам.Неодимијумски магнети имају већу реманентност, већу коерцитивност и енергетски производ, али су углавном нижег типа Цурие температуре, неодимијум ради са тербијумом и диспрозијумом како би одржао своја магнетна својства на високим температурама.
Дизајн синхроног мотора са сталним магнетом
У пројектовању синхроног мотора са перманентним магнетом (ПМСМ), конструкција ротора са перманентним магнетом заснива се на статорском оквиру трофазног индукционог мотора без промене геометрије статора и намотаја.Спецификације и геометрија укључују: брзину мотора, фреквенцију, број полова, дужину статора, унутрашњи и спољашњи пречник, број прореза ротора.Дизајн ПМСМ укључује губитак бакра, повратни ЕМФ, губитак гвожђа и сопствену и међусобну индуктивност, магнетни флукс, отпор статора итд.
Прорачун самоиндуктивности и међусобне индуктивности:
Индуктивност Л се може дефинисати као однос везе флукса и струје која производи флукс И, у Хенрију (Х), једнак Веберу по амперу.Индуктор је уређај који се користи за складиштење енергије у магнетном пољу, слично као што кондензатор складишти енергију у електричном пољу.Индуктори се обично састоје од калемова, обично намотаних око феритног или феромагнетног језгра, а њихова вредност индуктивности је везана само за физичку структуру проводника и пропустљивост материјала кроз који магнетни флукс пролази.
Кораци за проналажење индуктивности су следећи:1. Претпоставимо да у проводнику постоји струја И.2. Користите Биот-Савартов закон или Амперов закон петље (ако је доступан) да бисте утврдили да је Б довољно симетрично.3. Израчунајте укупан флукс који повезује сва кола.4. Помножите укупан магнетни флукс са бројем петљи да бисте добили везу флукса и извршите пројектовање синхроног мотора са перманентним магнетом тако што ћете проценити потребне параметре.
Студија је открила да дизајн употребе НдФеБ као материјала ротора са перманентним магнетом наизменичном струјом повећава магнетни флукс генерисан у ваздушном зазору, што резултира смањењем унутрашњег радијуса статора, док унутрашњи радијус статора коришћењем трајног самаријум кобалта материјал магнетног ротора био је већи.Резултати показују да је ефективни губитак бакра у НдФеБ смањен за 8,124%.За самаријум кобалт као материјал трајног магнета, магнетни флукс ће бити синусоидна варијација.Генерално, дизајн и конструкција синхроних мотора са трајним магнетима морају узети у обзир и структуру статора и ротора да би се добио мотор високих перформанси.
у закључку
Синхрони мотор са сталним магнетом (ПМСМ) је синхрони мотор који користи високо магнетне материјале за магнетизацију и има карактеристике високе ефикасности, једноставне структуре и лаке контроле.Овај синхрони мотор са перманентним магнетом има примену у вучној, аутомобилској, роботици и ваздухопловној технологији.Густина снаге синхроних мотора са трајним магнетима је већа од оне код индукционих мотора исте класе јер не постоји снага статора намењена за генерисање магнетног поља..
Тренутно, дизајн ПМСМ-а захтева не само већу снагу, већ и мању масу и мањи момент инерције.
Време поста: Јул-01-2022