Tänu oma kompaktsusele ja suurele pöördemomendi tihedusele kasutatakse püsimagnetitega sünkroonmootoreid laialdaselt paljudes tööstuslikes rakendustes, eriti suure jõudlusega ajamisüsteemide, näiteks allveelaeva tõukejõusüsteemide jaoks.Püsimagnetiga sünkroonmootorid ei nõua ergastamiseks libisemisrõngaste kasutamist, mis vähendab rootori hooldust ja kadusid.Püsimagnetiga sünkroonmootorid on väga tõhusad ja sobivad suure jõudlusega ajamisüsteemide jaoks, nagu CNC-tööpingid, robootika ja tööstuse automatiseeritud tootmissüsteemid.
Üldiselt tuleb püsimagnetitega sünkroonmootorite projekteerimisel ja ehitamisel suure jõudlusega mootori saamiseks arvestada nii staatori kui ka rootori struktuuriga.
Püsimagnetiga sünkroonmootori struktuur
Õhupilu magnetvoo tihedus:Määratakse vastavalt asünkroonmootorite konstruktsioonile jne, püsimagnetrootorite konstruktsioonile ja staatori mähiste ümberlülitamisel kasutatavatele erinõuetele.Lisaks eeldatakse, et staator on piluga staator.Õhupilu voo tihedust piirab staatori südamiku küllastus.Eelkõige piirab tippvoo tihedust hammasratta hammaste laius, samas kui staatori tagaosa määrab maksimaalse koguvoo.
Lisaks sõltub lubatud küllastusaste rakendusest.Tavaliselt on suure kasuteguriga mootoritel väiksem vootihedus, samas kui mootoritel, mis on mõeldud maksimaalse pöördemomenditiheduse jaoks, on suurem vootihedus.Õhuvahe tipptihedus jääb tavaliselt vahemikku 0,7–1,1 Teslat.Tuleb märkida, et see on kogu voo tihedus, st rootori ja staatori voogude summa.See tähendab, et kui armatuuri reaktsioonijõud on väike, tähendab see, et joondusmoment on suur.
Kuid selleks, et saavutada vastumeelsuse pöördemomendi suur panus, peab staatori reaktsioonijõud olema suur.Masina parameetrid näitavad, et joondamismomendi saamiseks on peamiselt vaja suurt m ja väikest induktiivsust L.See sobib tavaliselt töötamiseks baaskiirusest madalamal, kuna kõrge induktiivsus vähendab võimsustegurit.
Püsimagneti materjal:
Magnetid mängivad paljudes seadmetes olulist rolli, seetõttu on nende materjalide jõudluse parandamine väga oluline ning praegu on tähelepanu suunatud haruldaste muldmetallide ja siirdemetallide baasil materjalidele, millega on võimalik saada kõrgete magnetiliste omadustega püsimagneteid.Sõltuvalt tehnoloogiast on magnetitel erinevad magnetilised ja mehaanilised omadused ning erinev korrosioonikindlus.
NdFeB (Nd2Fe14B) ja Samarium Cobalt (Sm1Co5 ja Sm2Co17) magnetid on tänapäeval kõige arenenumad kaubanduslikud püsimagnetmaterjalid.Igas haruldaste muldmetallide magnetite klassis on palju erinevaid klasse.NdFeB magnetid turustati 1980. aastate alguses.Neid kasutatakse tänapäeval laialdaselt paljudes erinevates rakendustes.Selle magnetmaterjali maksumus (energiatoote kohta) on võrreldav ferriitmagnetite omaga ja kilogrammi kohta maksavad NdFeB magnetid umbes 10–20 korda rohkem kui ferriitmagnetid.
Mõned olulised omadused, mida kasutatakse püsimagnetite võrdlemisel, on järgmised: remanents (Mr), mis mõõdab püsimagneti magnetvälja tugevust, koertsitsiivne jõud (Hcj), materjali võime demagnetiseerumisele vastu seista, energiaprodukt (BHmax), tihedus magnetenergia ;Curie temperatuur (TC), temperatuur, mille juures materjal kaotab oma magnetismi.Neodüümmagnetitel on suurem remanents, suurem koertsitiivsus ja energiaprodukt, kuid need on üldiselt madalama Curie temperatuuri tüüpi, neodüüm töötab koos terbiumi ja düsproosiumiga, et säilitada oma magnetilised omadused kõrgetel temperatuuridel.
Püsimagnetiga sünkroonmootori disain
Püsimagnetilise sünkroonmootori (PMSM) projekteerimisel lähtutakse püsimagnetrootori ehitusel kolmefaasilise asünkroonmootori staatori raamist ilma staatori ja mähiste geomeetriat muutmata.Tehnilised andmed ja geomeetria hõlmavad järgmist: mootori kiirus, sagedus, pooluste arv, staatori pikkus, sisemine ja välimine läbimõõt, rootori pilude arv.PMSM-i disain sisaldab vase kadu, tagumist EMF-i, raua kadu ning oma- ja vastastikust induktiivsust, magnetvoogu, staatori takistust jne.
Iseinduktiivsuse ja vastastikuse induktiivsuse arvutamine:
Induktiivsust L saab defineerida kui vooühenduse ja voogu tekitava voolu I suhet Henrys (H), mis on võrdne Weberiga ampri kohta.Induktiivpool on seade, mida kasutatakse energia salvestamiseks magnetväljas, sarnaselt sellele, kuidas kondensaator salvestab energiat elektriväljas.Induktiivpoolid koosnevad tavaliselt mähistest, mis on tavaliselt keritud ümber ferriit- või ferromagnetilise südamiku, ja nende induktiivsus on seotud ainult juhi füüsilise struktuuriga ja materjali läbilaskvusega, mida magnetvoog läbib.
Induktiivsuse leidmise sammud on järgmised:1. Oletame, et juhis on vool I.2. Kasutage Biot-Savart'i seadust või Ampere'i ahela seadust (kui on olemas), et teha kindlaks, kas B on piisavalt sümmeetriline.3. Arvutage kõiki vooluahelaid ühendav koguvoog.4. Vooluühenduse saamiseks korrutage kogu magnetvoog silmuste arvuga ja viige läbi püsimagneti sünkroonmootori projekteerimine, hinnates vajalikke parameetreid.
Uuringus leiti, et NdFeB kasutamine vahelduvvoolu püsimagnetrootori materjalina suurendas õhupilus tekkivat magnetvoogu, mille tulemusena vähenes staatori sisemine raadius, samas kui staatori siseraadius, kasutades samariumi koobalti püsimaterjali. magnetrootori materjal oli suurem.Tulemused näitavad, et efektiivne vase kadu NdFeB-s väheneb 8,124%.Samariumkoobalti kui püsimagnetmaterjali puhul on magnetvoog sinusoidaalne.Üldiselt tuleb püsimagnetitega sünkroonmootorite projekteerimisel ja ehitamisel suure jõudlusega mootori saamiseks arvestada nii staatori kui ka rootori struktuuriga.
Kokkuvõtteks
Püsimagnetiga sünkroonmootor (PMSM) on sünkroonmootor, mis kasutab magnetiseerimiseks kõrge magnetilise võimsusega materjale ning millel on kõrge efektiivsus, lihtne struktuur ja lihtne juhtimine.Seda püsimagnetiga sünkroonmootorit saab kasutada veojõu-, auto-, robootika- ja kosmosetehnoloogias.Püsimagnetitega sünkroonmootorite võimsustihedus on suurem kui sama nimiväärtusega asünkroonmootoritel, kuna puudub staatori võimsus, mis oleks pühendatud magnetvälja tekitamiseks..
Praegu nõuab PMSM-i projekteerimine mitte ainult suuremat võimsust, vaid ka väiksemat massi ja väiksemat inertsimomenti.
Postitusaeg: 01.07.2022