En comparación cos motores de excitación eléctrica tradicionais, os motores de imán permanente, especialmente os motores de imán permanente de terras raras, teñen unha estrutura sinxela e un funcionamento fiable.Pequeno volume e peso lixeiro;Baixa perda e alta eficiencia;A forma e o tamaño do motor poden ser flexibles e diversos.Polo tanto, o rango de aplicación é extremadamente amplo, case en todos os campos da aeroespacial, da defensa nacional, da produción industrial e agrícola e da vida diaria.A continuación preséntanse as principais características e aplicacións de varios motores típicos de imáns permanentes.
1. En comparación cos xeradores tradicionais, os xeradores síncronos de imáns permanentes de terras raras non necesitan aneis deslizantes e dispositivos de cepillo, cunha estrutura sinxela e unha taxa de fallo reducida.O imán permanente de terras raras tamén pode aumentar a densidade magnética do aire, aumentar a velocidade do motor ata o valor óptimo e mellorar a relación potencia-masa.Os xeradores de imáns permanentes de terras raras úsanse case todos nos xeradores de aviación e aeroespaciais contemporáneos.Os seus produtos típicos son xeradores síncronos de imán permanente de cobalto de terras raras de 150 kVA 12 000 r/min ~ 21 000 r/min e 100 kVA 60 000 r/min fabricados por General Electric Company of America.O primeiro motor de imáns permanentes de terras raras desenvolvido en China é un xerador de imáns permanentes de 3 kW e 20 000 r/min.
Os xeradores de imáns permanentes tamén se utilizan como excitadores auxiliares para grandes turboxeradores.Na década de 1980, China desenvolveu con éxito o maior excitador auxiliar de imáns permanentes de terras raras do mundo cunha capacidade de 40 kVA ~ 160 kVA e equipado con turboxeradores de 200 MW ~ 600 MW, o que mellorou moito a fiabilidade do funcionamento da central eléctrica.
Na actualidade, os pequenos xeradores impulsados ​​por motores de combustión interna, os xeradores de imáns permanentes para vehículos e os pequenos xeradores eólicos de imáns permanentes impulsados ​​directamente por rodas eólicas estanse popularizando.
2. Motor síncrono de imán permanente de alta eficiencia En comparación co motor de indución, o motor síncrono de imán permanente non precisa de corrente de excitación reactiva, o que pode mellorar significativamente o factor de potencia (ata 1 ou incluso capacitivo), reducir a corrente do estator e a perda de resistencia do estator, e non hai perda de cobre do rotor durante o funcionamento estable, reducindo así o ventilador (un motor de pequena capacidade pode incluso eliminar o ventilador) e a correspondente perda de fricción do vento.En comparación co motor de indución da mesma especificación, a eficiencia pódese aumentar entre 2 e 8 puntos porcentuais.Ademais, o motor síncrono de imán permanente pode manter unha alta eficiencia e un factor de potencia no rango de carga nominal do 25% ao 120%, o que fai que o efecto de aforro de enerxía sexa máis notable cando se executa con carga lixeira.Xeralmente, este tipo de motor está equipado cun enrolamento de arranque no rotor, que ten a capacidade de comezar directamente a unha determinada frecuencia e tensión.Na actualidade, utilízase principalmente en campos petrolíferos, industrias téxtiles e de fibras químicas, industrias de cerámica e vidro, ventiladores e bombas con longo tempo de funcionamento anual, etc.
O motor síncrono de imán permanente NdFeB con alta eficiencia e alto par de arranque desenvolvido de forma independente polo noso país pode resolver o problema do "carro grande tirado por cabalos" na aplicación de xacementos petrolíferos.O par de arranque é un 50% ~ 100% maior que o do motor de indución, que pode substituír o motor de indución por un número de base maior e a taxa de aforro de enerxía é de aproximadamente un 20%.
Na industria téxtil, o momento de inercia da carga é grande, o que require un alto par de tracción.O deseño razoable do coeficiente de fuga sen carga, a relación de polos salientes, a resistencia do rotor, o tamaño do imán permanente e as voltas do enrolamento do estator do motor síncrono de imán permanente pode mellorar o rendemento de tracción do motor de imán permanente e promover a súa aplicación en novas industrias téxtiles e de fibra química.
Os ventiladores e bombas utilizados en centrais eléctricas a gran escala, minas, petróleo, química e outras industrias son grandes consumidores de enerxía, pero a eficiencia e o factor de potencia dos motores utilizados actualmente son baixos.Usar imáns permanentes NdFeB non só mellora a eficiencia e o factor de potencia, aforra enerxía, senón que tamén ten unha estrutura sen escobillas, o que mellora a fiabilidade do funcionamento.Actualmente, 1 motor síncrono de imán permanente de 120 kW é o motor de imán permanente de terras raras de alta eficiencia de arranque asíncrono máis potente do mundo.A súa eficiencia é superior ao 96,5% (a mesma especificación de eficiencia do motor é do 95%) e o seu factor de potencia é de 0,94, o que pode substituír o motor normal con 1 ~ 2 graos de potencia máis grandes que el.
3. O motor servo de imán permanente de CA e o motor de imán permanente de CC sen escobillas agora usan cada vez máis fonte de alimentación de frecuencia variable e motor de CA para formar un sistema de control de velocidade CA en lugar do sistema de control de velocidade do motor CC.Nos motores de CA, a velocidade do motor síncrono de imán permanente mantén unha relación constante coa frecuencia da subministración de enerxía durante o funcionamento estable, polo que se pode usar directamente no sistema de control de velocidade de frecuencia variable en bucle aberto.Este tipo de motor adoita arrancar polo aumento gradual da frecuencia do convertidor de frecuencia.Non é necesario configurar o enrolamento de inicio no rotor, e o cepillo e o conmutador están omitidos, polo que o mantemento é conveniente.
O motor de imán permanente autosíncrono está composto por un motor síncrono de imán permanente alimentado por un conversor de frecuencia e un sistema de control de lazo pechado da posición do rotor, que non só ten un excelente rendemento de regulación de velocidade do motor DC excitado eléctricamente, senón que tamén realiza sen escobillas.Utilízase principalmente en ocasións con alta precisión e fiabilidade de control, como a aviación, aeroespacial, máquinas-ferramenta CNC, centros de mecanizado, robots, vehículos eléctricos, periféricos informáticos, etc.
Actualmente, desenvolveuse o motor síncrono de imán permanente NdFeB e o sistema de accionamento con amplo rango de velocidade e relación de velocidade de potencia Gao Heng, cunha relación de velocidade de 1: 22 500 e unha velocidade límite de 9 000 r/min.As características de alta eficiencia, pequenas vibracións, baixo ruído e alta densidade de par do motor de imán permanente son os motores máis ideais en vehículos eléctricos, máquinas-ferramenta e outros dispositivos de condución.
Coa mellora continua do nivel de vida das persoas, as esixencias dos electrodomésticos son cada vez máis altas.Por exemplo, o aire acondicionado doméstico non só é un gran consumidor de enerxía, senón que tamén é a principal fonte de ruído.A súa tendencia de desenvolvemento é utilizar un motor DC sen escobillas de imán permanente con regulación de velocidade continua.Pódese axustar automaticamente a unha velocidade adecuada segundo o cambio da temperatura ambiente e funcionar durante moito tempo, reducindo o ruído e as vibracións, facendo que a xente se sinta máis cómoda e aforrando 1/3 de electricidade en comparación co aire acondicionado sen regulación de velocidade.Outros frigoríficos, lavadoras, colectores de po, ventiladores, etc. están cambiando gradualmente a motores de corrente continua sen escobillas.
4. Motor DC de imán permanente O motor DC adopta a excitación de imán permanente, que non só mantén as boas características de regulación de velocidade e as características mecánicas do motor DC excitado eléctricamente, senón que tamén ten as características de estrutura e tecnoloxía sinxelas, pequeno volume, baixo consumo de cobre, alto eficiencia, etc. porque o enrolamento de excitación e a perda de excitación se omiten.Polo tanto, os motores de corrente continua de imáns permanentes úsanse amplamente desde electrodomésticos, dispositivos electrónicos portátiles, ferramentas eléctricas ata sistemas de transmisión de velocidade e posición de precisión que requiren un bo rendemento dinámico.Entre os micromotores de CC de menos de 50 W, os motores de imán permanente representan o 92 %, mentres que os de menos de 10 W representan máis do 99 %.
Na actualidade, a industria do automóbil de China está a desenvolverse rapidamente e a industria do automóbil é o maior usuario de motores de imáns permanentes, que son os compoñentes clave dos automóbiles.Nun coche de ultra luxo, hai máis de 70 motores con diferentes propósitos, a maioría dos cales son micromotores DC de imán permanente de baixa tensión.Cando se usan imáns permanentes e engrenaxes planetarias NdFeB en motores de arranque para automóbiles e motocicletas, a calidade dos motores de arranque pódese reducir á metade.
Clasificación dos motores de imán permanente
Hai moitos tipos de imáns permanentes.Segundo a función do motor, pódese dividir aproximadamente en dúas categorías: xerador de imán permanente e motor de imán permanente.
Os motores de imán permanente pódense dividir en motores de CC de imán permanente e motores de CA de imán permanente.O motor de CA de imán permanente refírese ao motor síncrono multifásico con rotor de imán permanente, polo que a miúdo chámase motor síncrono de imán permanente (PMSM).
Os motores de CC de imán permanente pódense dividir en motores de CC sen escobillas de imán permanente e motores de CC sen escobillas de imán permanente (BLDCM) se están clasificados segundo se hai interruptores eléctricos ou conmutadores.
Hoxe en día, a teoría e tecnoloxía da electrónica de potencia moderna están a desenvolverse moito no mundo.Coa chegada dos dispositivos electrónicos de potencia, como MOSFET, IGBT e MCT, os dispositivos de control sufriron cambios fundamentais.Desde que F. Blaceke presentou o principio do control vectorial do motor de CA en 1971, o desenvolvemento da tecnoloxía de control vectorial iniciou unha nova era de control de servoaccionamento de CA e varios microprocesadores de alto rendemento foron continuamente expulsados, acelerando aínda máis o desenvolvemento. de servosistema AC en lugar de servosistema DC.É unha tendencia inevitable que o servosistema AC-I substitúa o servosistema DC.Non obstante, o motor síncrono de imán permanente (PMSM) con fem traseira sinusoidal e o motor DC sen escobillas (BLIX~) con emf traseiro trapezoidal seguramente converterase na corrente principal do desenvolvemento de servosistema de CA de alto rendemento debido ao seu excelente rendemento.