Wat is een synchrone AC-motor met permanente magneet zonder excitatieverlies?

Industrieontwikkeling en marktdynamiek:
Met de toenemende vraag naar hoogefficiënte en energiebesparende motoren is het aandeel synchrone motoren met permanente magneet op de automarkt geleidelijk uitgebreid en hebben de ontwikkelingsvooruitzichten van aanverwante industrieën aandacht gekregen. In de industriële automatisering, huishoudelijke apparaten, spoorwegvervoer en andere gebieden wordt de toepassing van synchrone motoren met permanente magneet bijvoorbeeld steeds uitgebreider, wat de ontwikkeling en modernisering van de industrie heeft bevorderd.
Het belang van zeldzame aardmetalen bij de productie van synchrone motoren met permanente magneten is steeds prominenter geworden. China, als land dat rijk is aan zeldzame aardmetalen, heeft bepaalde voordelen bij de ontwikkeling van de synchrone motorindustrie met permanente magneten, en de ontwikkeling van aanverwante industrieën heeft trok ook de aandacht.

 

Definitie en principe
Een synchrone motor met permanente magneet (PMSM) is een synchrone motor die een synchroon roterend magnetisch veld genereert dat wordt geëxciteerd door een permanente magneet. De statorwikkeling genereert een roterend magnetisch veld na de driefasige wisselstroom, en de rotor is samengesteld uit permanente magneten, afhankelijk van het magnetische veld dat door de permanente magneet wordt gegenereerd om te interageren met het roterende magnetische veld van de stator, zodat de motorrotor roteert synchroon met het roterende magnetische veld van de stator.
Het werkingsprincipe is gebaseerd op de wet van elektromagnetische inductie en het principe van magnetische veldinteractie. Er is een elektromagnetisch koppel tussen het roterende magnetische veld dat wordt gegenereerd door de statorstroom en het permanente magnetische veld van de rotor. Het koppel drijft de rotor van de motor aan om te roteren, en de rotorsnelheid is strikt gesynchroniseerd met die van het roterende magnetische veld van de stator.

 

Structurele kenmerken
De statorstructuur is vergelijkbaar met die van de gewone driefasige asynchrone motor, die is samengesteld uit de statorkern en de statorwikkeling. De statorkern is meestal gemaakt van gelamineerd siliciumstaalplaat om kernverlies te verminderen. De statorwikkeling is een driefasige wikkeling, die volgens bepaalde regels in de statorsleuf is ingebed en wordt gebruikt om een ​​roterend magnetisch veld te genereren door driefasige wisselstroom door te laten.
De rotorstructuur is het belangrijkste onderdeel van een synchrone motor met permanente magneet. Er is een permanente magneet op de rotor geïnstalleerd en het materiaal van de permanente magneet is meestal NdFeb (Nd-Fe-B) en andere hoogwaardige permanente magneetmaterialen. Volgens de verschillende installatiemethoden van permanente magneten op de rotor, kan deze worden onderverdeeld in een permanente magneetrotor aan het oppervlak en een ingebouwde permanente magneetrotor. De permanente magneet van de permanente magneetrotor van het oppervlaktetype wordt op het oppervlak van de rotorkern geïnstalleerd, wat eenvoudig van structuur en proces is, maar de permanente magneet kan gemakkelijk worden gestoord door een extern magnetisch veld; De permanente magneet van de ingebouwde permanente magneetrotor is ingebed in de binnenkern van de rotor, de structuur ervan is relatief complex, maar heeft betere magnetische circuiteigenschappen en mechanische eigenschappen.

voordeel
Hoog rendement: Door het gebruik van permanente magneetbekrachtiging is er geen extra bekrachtigingsstroom nodig, waardoor het bekrachtigingsverlies wordt verminderd, en vergeleken met traditionele asynchrone motoren heeft het een hoger rendement onder dezelfde werkomstandigheden. Dit kan het energieverbruik aanzienlijk verminderen en energiekosten besparen voor langdurig werkende apparatuur.
Hoge arbeidsfactor: de arbeidsfactor van een synchrone motor met permanente magneet kan dichtbij 1 liggen, wat betekent dat wanneer het elektriciteitsnet wordt gevoed, het reactieve vermogen dat door de motor uit het elektriciteitsnet wordt geabsorbeerd, zeer klein is, waardoor de blindvermogenlast van het elektriciteitsnet wordt verminderd en het verbeteren van de kwaliteit van de stroomvoorziening van het elektriciteitsnet.
Snelle responssnelheid: de koppelrespons is snel en kan de snelheid en het koppel snel aanpassen aan het stuursignaal, wat geschikt is voor gelegenheden die een uiterst nauwkeurige controle vereisen, zoals industriële geautomatiseerde productielijnen, robots en andere velden.
Compacte structuur: Omdat er geen bekrachtigingswikkelingen en bijbehorende bekrachtigingsapparaten nodig zijn, is de algehele structuur van de motor compacter en kleiner, wat grote voordelen heeft bij sommige apparatuur met hoge ruimtevereisten.

Toepassingsgebied
Industrieel veld: veel gebruikt in industriële automatiseringsapparatuur, zoals CNC-bewerkingsmachines, textielmachines, drukmachines, enz. In CNC-bewerkingsmachines kunnen synchrone motoren met permanente magneet bijvoorbeeld nauwkeurig de snelheid en positie van het gereedschap regelen, waardoor de bewerking wordt verbeterd nauwkeurigheid.
Transportveld: synchrone motoren met permanente magneet worden veel gebruikt als aandrijfmotoren in elektrische voertuigen, elektrische treinen en andere transportvoertuigen. Synchrone motor met permanente magneet in een elektrisch voertuig heeft de voordelen van een hoog rendement, energiebesparing en goede koppelkarakteristieken, die het rijbereik en de vermogensprestaties van een elektrisch voertuig kunnen verbeteren.
Huishoudelijke apparaten: Het wordt ook gebruikt in airconditioners, koelkasten, wasmachines en andere huishoudelijke apparaten. Het gebruik van synchrone motoren met permanente magneet voor airconditioningcompressoren kan bijvoorbeeld de energie-efficiëntieverhouding van airconditioners verbeteren en het bedrijfsgeluid verminderen.
Ten tweede, het begrip en de feitelijke situatie van ‘geen verlies’

 

Idealiter geen verlies
Onder ideale omstandigheden, als het ijzerverlies (hysteresisverlies en wervelstroomverlies in de ijzeren kern) en mechanisch verlies (lagerwrijvingsverlies, windweerstandsverlies, enz.) in de motor worden genegeerd, is de energieomzettingsefficiëntie van de permanente magneet synchroon motor kan bijna 100% zijn omdat er geen bekrachtigingsverlies is, dat wil zeggen het zogenaamde "geen verlies". Dit is gebaseerd op de theoretische aanname dat onder deze aanname de elektrische energie-invoer naar de statorwikkeling vrijwel volledig wordt omgezet in mechanische energie-uitvoer.
Feitelijke verliestoestand
IJzerverlies: Bij feitelijk gebruik zal de siliciumstaalplaat in de statorkern hysteresisverlies en wervelstroomverlies veroorzaken onder invloed van een wisselend magnetisch veld. Hysteresisverlies is te wijten aan de hysterese-eigenschappen van het kernmateriaal, waardoor het magnetische domein in de kern omdraait en energie verbruikt wanneer het magnetische veld verandert. Wervelstroomverlies wordt veroorzaakt door de wervelstroom die wordt geïnduceerd door het magnetische wisselveld in de kern, dat warmte genereert op de weerstand van de kern en energie verbruikt.
Mechanisch verlies: de rotor van de motor tijdens het rotatieproces, het lager zal wrijvingsverlies veroorzaken, terwijl de rotatie van de motor en de omringende lucht daar relatieve beweging zullen veroorzaken, verlies van windweerstand. Deze mechanische verliezen verminderen het rendement van de motor.
Zwerfverlies: inclusief het verlies veroorzaakt door de interactie van harmonische magnetische velden van hoge orde in de stator en rotor, en het extra verlies veroorzaakt door het productieproces en andere factoren. Hoewel het rendement van synchrone motoren met permanente magneten relatief hoog is, kunnen deze feitelijke verliezen niet worden genegeerd.
Ten derde zijn de kenmerken van de AC-motor gerelateerd
Aanpassingsvermogen van de AC-voeding
Synchrone motor met permanente magneet is een soort AC-motor en kan rechtstreeks worden aangesloten op de driefasige AC-voeding. In praktische toepassingen is het noodzakelijk om de bijbehorende AC-voeding af te stemmen op de nominale spanning en frequentie van de motor. Bij verschillende toepassingsscenario's kan het nodig zijn de juiste aanpassingen aan de AC-voeding te maken, zoals in sommige industriële gevallen, wanneer de spanningsschommelingen op het elektriciteitsnet groot zijn, kan het nodig zijn een spanningsregelaar te gebruiken om de normale werking van de motor te garanderen.
Vergelijking met andere AC-motoren
Vergeleken met asynchrone motoren, zoals eerder vermeld, hebben synchrone motoren met permanente magneet een hogere efficiëntie, arbeidsfactor en andere voordelen. De asynchrone motor heeft een eenvoudige structuur, lage kosten en hoge betrouwbaarheid, en wordt veel gebruikt in sommige gevallen waar de efficiëntie-eisen niet bijzonder hoog zijn en de kosten gevoeliger zijn.
Vergeleken met de synchrone reluctantiemotor heeft de synchrone motor met permanente magneet een hogere koppeldichtheid en kan hij een groter koppel leveren bij hetzelfde volume en hetzelfde vermogen. Synchrone reluctantiemotor hangt voornamelijk af van de werking van het oppositionele koppel; de efficiëntie en prestaties zijn in sommige opzichten niet zo goed als die van een synchrone motor met permanente magneet.