På grund av sin kompakthet och höga vridmomentdensitet används synkronmotorer med permanentmagneter i stor utsträckning i många industriella applikationer, särskilt för högpresterande drivsystem såsom ubåtsframdrivningssystem.Permanentmagnet synkronmotorer kräver inte användning av släpringar för excitation, vilket minskar rotorunderhåll och förluster.Permanentmagnet synkronmotorer är mycket effektiva och lämpliga för högpresterande drivsystem som CNC-verktygsmaskiner, robotik och automatiserade produktionssystem inom industrin.
Generellt måste konstruktionen och konstruktionen av permanentmagnetsynkronmotorer beakta både stator- och rotorstrukturen för att få en högpresterande motor.
Strukturen av permanent magnet synkron motor
Luftgap magnetisk flödestäthet:Bestäms enligt konstruktionen av asynkronmotorer etc., konstruktionen av permanentmagnetrotorer och användningen av speciella krav för att byta statorlindningar.Dessutom antas det att statorn är en slitsad stator.Luftgapets flödestäthet begränsas av mättnaden av statorkärnan.Speciellt begränsas toppflödestätheten av kugghjulens bredd, medan statorns baksida bestämmer det maximala totala flödet.
Dessutom beror den tillåtna mättnadsnivån på applikationen.Vanligtvis har högeffektiva motorer en lägre flödestäthet, medan motorer konstruerade för maximal vridmomentdensitet har en högre flödestäthet.Den maximala luftspaltens flödestäthet är vanligtvis i intervallet 0,7–1,1 Tesla.Det bör noteras att detta är den totala flödestätheten, dvs summan av rotor- och statorflöden.Detta betyder att om ankarets reaktionskraft är låg betyder det att inriktningsmomentet är högt.
Men för att uppnå ett stort reluktansvridmomentbidrag måste statorreaktionskraften vara stor.Maskinparametrar visar att stor m och liten induktans L huvudsakligen krävs för att erhålla inriktningsmoment.Detta är vanligtvis lämpligt för drift under bashastighet eftersom hög induktans minskar effektfaktorn.
Permanent magnetmaterial:
Magneter spelar en viktig roll i många enheter, därför är det mycket viktigt att förbättra prestandan hos dessa material, och uppmärksamheten fokuseras för närvarande på sällsynta jordartsmetaller och övergångsmetallbaserade material som kan erhålla permanentmagneter med höga magnetiska egenskaper.Beroende på tekniken har magneter olika magnetiska och mekaniska egenskaper och uppvisar olika korrosionsbeständighet.
NdFeB (Nd2Fe14B) och Samarium Cobalt (Sm1Co5 och Sm2Co17) magneter är de mest avancerade kommersiella permanentmagnetmaterialen som finns tillgängliga idag.Inom varje klass av magneter för sällsynta jordartsmetaller finns en mängd olika kvaliteter.NdFeB-magneter kommersialiserades i början av 1980-talet.De används i stor utsträckning idag i många olika tillämpningar.Kostnaden för detta magnetmaterial (per energiprodukt) är jämförbar med den för ferritmagneter, och per kilogram kostar NdFeB-magneter cirka 10 till 20 gånger så mycket som ferritmagneter.
Några viktiga egenskaper som används för att jämföra permanentmagneter är: remanens (Mr), som mäter styrkan hos det permanentmagnetiska magnetfältet, koercitivkraft (Hcj), materialets förmåga att motstå avmagnetisering, energiprodukt (BHmax), magnetisk densitetsenergi. ;Curie-temperatur (TC), den temperatur vid vilken materialet förlorar sin magnetism.Neodymmagneter har högre remanens, högre koercivitet och energiprodukt, men är generellt av den lägre Curie-temperaturtypen, Neodymium arbetar med Terbium och Dysprosium för att bibehålla sina magnetiska egenskaper vid höga temperaturer.
Permanent Magnet Synchronous Motor Design
Vid konstruktionen av en permanentmagnet synkronmotor (PMSM) är konstruktionen av permanentmagnetrotorn baserad på statorramen hos en trefasinduktionsmotor utan att geometrin hos statorn och lindningarna ändras.Specifikationer och geometri inkluderar: motorhastighet, frekvens, antal poler, statorlängd, inre och yttre diametrar, antal rotorslitsar.Utformningen av PMSM inkluderar kopparförlust, tillbaka EMF, järnförlust och själv- och ömsesidig induktans, magnetiskt flöde, statorresistans, etc.
Beräkning av självinduktans och ömsesidig induktans:
Induktansen L kan definieras som förhållandet mellan flödeslänkning och flödesalstrande ström I, i Henrys (H), lika med Weber per ampere.En induktor är en enhet som används för att lagra energi i ett magnetfält, liknande hur en kondensator lagrar energi i ett elektriskt fält.Induktorer består vanligtvis av spolar, vanligtvis lindade runt en ferrit- eller ferromagnetisk kärna, och deras induktansvärde är endast relaterat till den fysiska strukturen hos ledaren och permeabiliteten hos materialet genom vilket det magnetiska flödet passerar.
Stegen för att hitta induktansen är följande:1. Antag att det finns en ström I i ledaren.2. Använd Biot-Savarts lag eller Amperes looplag (om tillgänglig) för att fastställa att B är tillräckligt symmetrisk.3. Beräkna det totala flödet som ansluter alla kretsar.4. Multiplicera det totala magnetiska flödet med antalet slingor för att erhålla flödeslänkningen, och utför designen av den permanentmagnetiska synkronmotorn genom att utvärdera de nödvändiga parametrarna.
Studien fann att utformningen av att använda NdFeB som växelströms permanentmagnetrotormaterial ökade det magnetiska flödet som genererades i luftgapet, vilket resulterade i en minskning av statorns inre radie, medan den inre radien av statorn använder samariumkobolt permanent magnetrotormaterialet var större.Resultaten visar att den effektiva kopparförlusten i NdFeB minskar med 8,124 %.För samariumkobolt som permanentmagnetmaterial kommer det magnetiska flödet att vara en sinusformad variation.Generellt måste konstruktionen och konstruktionen av permanentmagnetsynkronmotorer beakta både stator- och rotorstrukturen för att få en högpresterande motor.
Sammanfattningsvis
Permanent magnet synkronmotor (PMSM) är en synkronmotor som använder högmagnetiska material för magnetisering och har egenskaperna hög effektivitet, enkel struktur och enkel kontroll.Denna permanentmagnet synkronmotor har applikationer inom dragkraft, fordon, robotteknik och flygteknik.Effekttätheten för synkronmotorer med permanentmagnet är högre än för induktionsmotorer med samma klassificering eftersom det inte finns någon statoreffekt dedikerad för att generera magnetfältet..
För närvarande kräver designen av PMSM inte bara högre effekt, utan också lägre massa och lägre tröghetsmoment.
Posttid: 2022-01-01