Kompaktuutensa ja suuren vääntömomenttitiheytensä vuoksi kestomagneettisynkronimoottoreita käytetään laajalti monissa teollisissa sovelluksissa, erityisesti tehokkaissa käyttöjärjestelmissä, kuten sukellusveneen propulsiojärjestelmissä.Kestomagneettisynkronimoottoreissa ei tarvitse käyttää liukurenkaita virityksessä, mikä vähentää roottorin huoltoa ja häviöitä.Kestomagneettisynkronimoottorit ovat erittäin tehokkaita ja soveltuvat tehokkaisiin käyttöjärjestelmiin, kuten CNC-työstökoneisiin, robotiikkaan ja teollisuuden automatisoituihin tuotantojärjestelmiin.
Yleisesti kestomagneettisynkronimoottoreiden suunnittelussa ja rakentamisessa on otettava huomioon sekä staattorin että roottorin rakenne, jotta saadaan tehokas moottori.
Kestomagneettisynkronisen moottorin rakenne
Ilmavälin magneettivuon tiheys:Määritetään asynkronisten moottoreiden jne. suunnittelun, kestomagneettiroottoreiden suunnittelun ja staattorikäämien kytkemiseen liittyvien erityisvaatimusten käytön mukaan.Lisäksi oletetaan, että staattori on uritettu staattori.Ilmavälin vuotiheyttä rajoittaa staattorin sydämen kylläisyys.Erityisesti huippuvuon tiheyttä rajoittaa hammaspyörän hampaiden leveys, kun taas staattorin takaosa määrittää suurimman kokonaisvuon.
Lisäksi sallittu kyllästymistaso riippuu sovelluksesta.Tyypillisesti tehokkailla moottoreilla on pienempi vuotiheys, kun taas moottoreilla, jotka on suunniteltu maksimaaliselle vääntömomenttitiheydelle, on suurempi vuontiheys.Huippuilmaraon vuotiheys on yleensä välillä 0,7–1,1 Tesla.On huomattava, että tämä on kokonaisvuon tiheys eli roottorin ja staattorin vuotojen summa.Tämä tarkoittaa, että jos ankkurin reaktiovoima on pieni, se tarkoittaa, että kohdistusmomentti on korkea.
Kuitenkin suuren reluktanssivääntömomentin osuuden saavuttamiseksi staattorin reaktiovoiman on oltava suuri.Koneparametrit osoittavat, että suuria m ja pientä induktanssia L tarvitaan pääasiassa kohdistusmomentin saamiseksi.Tämä soveltuu yleensä perusnopeuden alapuolelle, koska suuri induktanssi pienentää tehokerrointa.
Kestomagneettimateriaali:
Magneeteilla on tärkeä rooli monissa laitteissa, joten näiden materiaalien suorituskyvyn parantaminen on erittäin tärkeää, ja tällä hetkellä huomio kiinnitetään harvinaisiin maametalliin ja siirtymämetalliin perustuviin materiaaleihin, joista voidaan saada kestomagneetteja, joilla on korkeat magneettiset ominaisuudet.Tekniikasta riippuen magneeteilla on erilaisia magneettisia ja mekaanisia ominaisuuksia ja niillä on erilainen korroosionkestävyys.
NdFeB (Nd2Fe14B) ja Samarium Cobalt (Sm1Co5 ja Sm2Co17) magneetit ovat edistyneimmät kaupalliset kestomagneettimateriaalit, joita on saatavilla nykyään.Jokaisessa harvinaisten maametallien luokassa on laaja valikoima erilaisia laatuja.NdFeB-magneetit kaupallistettiin 1980-luvun alussa.Niitä käytetään nykyään laajasti monissa erilaisissa sovelluksissa.Tämän magneettimateriaalin hinta (energiatuotetta kohden) on verrattavissa ferriittimagneettien hintaan, ja kilogrammaa kohti NdFeB-magneetit maksavat noin 10-20 kertaa ferriittimagneetteja.
Joitakin tärkeitä kestomagneettien vertailussa käytettyjä ominaisuuksia ovat: remanenssi (Mr), joka mittaa kestomagneettikentän voimakkuutta, koersitiivivoima (Hcj), materiaalin kyky vastustaa demagnetisoitumista, energiatuote (BHmax), tiheysmagneettinen energia ;Curie-lämpötila (TC), lämpötila, jossa materiaali menettää magneettisuutensa.Neodyymimagneeteilla on korkeampi remanenssi, korkeampi koersiivisuus ja energiatuote, mutta ne ovat yleensä alhaisemman Curie-lämpötilan tyyppiä. Neodyymi toimii terbiumin ja dysprosiumin kanssa säilyttääkseen magneettiset ominaisuudet korkeissa lämpötiloissa.
Synkronisen kestomagneettimoottorin suunnittelu
Kestomagneettisynkronimoottorin (PMSM) suunnittelussa kestomagneettiroottorin rakenne perustuu kolmivaiheisen oikosulkumoottorin staattorirunkoon muuttamatta staattorin ja käämien geometriaa.Tekniset tiedot ja geometria sisältävät: moottorin nopeuden, taajuuden, napojen lukumäärän, staattorin pituuden, sisä- ja ulkohalkaisijat, roottorin urien lukumäärän.PMSM:n suunnittelu sisältää kuparihäviön, taka-EMF:n, rautahäviön ja oma- ja keskinäisen induktanssin, magneettivuon, staattorin resistanssin jne.
Itseinduktanssin ja keskinäisen induktanssin laskenta:
Induktanssi L voidaan määritellä vuokytkennän suhteeksi vuota tuottavaan virtaan I, Henryssä (H), joka on yhtä suuri kuin Weber per ampeeri.Induktori on laite, jota käytetään varastoimaan energiaa magneettikenttään, samalla tavalla kuin kondensaattori varastoi energiaa sähkökenttään.Induktorit koostuvat yleensä keloista, jotka on yleensä kiedottu ferriitti- tai ferromagneettisen sydämen ympärille, ja niiden induktanssiarvo liittyy vain johtimen fyysiseen rakenteeseen ja materiaalin läpäisevyyteen, jonka läpi magneettivuo kulkee.
Vaiheet induktanssin löytämiseksi ovat seuraavat:1. Oletetaan, että johtimessa on virta I.2. Käytä Biot-Savartin lakia tai Amperen silmukkalakia (jos saatavilla) määrittääksesi, että B on riittävän symmetrinen.3. Laske kaikki virtapiirit yhdistävä kokonaisvuo.4. Kerro koko magneettivuo silmukoiden lukumäärällä vuolinkin saamiseksi ja suorita kestomagneettisynkronisen moottorin suunnittelu arvioimalla vaaditut parametrit.
Tutkimuksessa havaittiin, että NdFeB:n käyttö AC-kestomagneettiroottorimateriaalina lisäsi ilmavälissä syntyvää magneettivuoa, mikä johti staattorin sisäsäteen pienentymiseen, kun taas staattorin sisäsäde käytettäessä samariumkobolttia pysyvästi. magneettiroottorin materiaali oli suurempi.Tulokset osoittavat, että efektiivinen kuparihäviö NdFeB:ssä pienenee 8,124 %.Samariumkoboltin kestomagneettimateriaalina magneettivuo on sinimuotoinen vaihtelu.Yleisesti kestomagneettisynkronimoottoreiden suunnittelussa ja rakentamisessa on otettava huomioon sekä staattorin että roottorin rakenne, jotta saadaan tehokas moottori.
tiivistettynä
Kestomagneettisynkroninen moottori (PMSM) on synkroninen moottori, joka käyttää korkeamagneettisia materiaaleja magnetointiin ja jolla on korkea hyötysuhde, yksinkertainen rakenne ja helppo ohjaus.Tällä kestomagneettisynkronisella moottorilla on sovelluksia veto-, auto-, robotiikka- ja ilmailuteknologiassa.Kestomagneettisynkronimoottoreiden tehotiheys on suurempi kuin saman mitoituksen induktiomoottoreiden, koska staattoritehoa ei ole varattu magneettikentän tuottamiseen..
Tällä hetkellä PMSM:n suunnittelu vaatii suuremman tehon lisäksi myös pienemmän massan ja pienemmän hitausmomentin.
Postitusaika: 01.07.2022