De ce motoarele sincrone cu magneți permanenți devin principalele motoare de acționare?
Motorul electric poate converti energia electrică în energie mecanică și o poate transfera roților prin intermediul sistemului de transmisie pentru a acționa vehiculul. Este unul dintre sistemele de acționare de bază ale vehiculelor cu energie nouă. În prezent, motoarele de acționare utilizate în mod obișnuit în vehiculele cu energie nouă sunt în principal motoarele sincrone cu magneți permanenți și motoarele asincrone de curent alternativ. Majoritatea vehiculelor cu energie nouă utilizează motoare sincrone cu magneți permanenți. Printre companiile auto reprezentative se numără BYD, Li Auto etc. Unele vehicule utilizează motoare asincrone de curent alternativ. Motoarele electrice reprezintă companii auto precum Tesla și Mercedes-Benz.
Un motor asincron este compus în principal dintr-un stator staționar și un rotor rotativ. Când înfășurarea statorului este conectată la sursa de alimentare de curent alternativ, rotorul se va roti și va produce putere. Principiul principal este că atunci când înfășurarea statorului este alimentată (curent alternativ), va forma un câmp electromagnetic rotativ, iar înfășurarea rotorului este un conductor închis care taie continuu liniile de inducție magnetică ale statorului în câmpul magnetic rotativ al statorului. Conform legii lui Faraday, atunci când un conductor închis taie linia de inducție magnetică, va fi generat un curent, iar curentul va genera un câmp electromagnetic. În acest moment, există două câmpuri electromagnetice: unul este câmpul electromagnetic al statorului conectat la curentul alternativ extern, iar celălalt este generat prin tăierea liniei de inducție electromagnetică a statorului. Câmpul electromagnetic al rotorului. Conform legii lui Lenz, curentul indus va rezista întotdeauna cauzei curentului indus, adică va încerca să împiedice conductorii de pe rotor să taie liniile de inducție magnetică ale câmpului magnetic rotativ al statorului. Rezultatul este: conductorii de pe rotor vor „prinde din urmă” conductorii statorului. Câmpul electromagnetic rotativ înseamnă că rotorul urmărește câmpul magnetic rotativ al statorului și, în final, motorul începe să se rotească. În timpul procesului, viteza de rotație a rotorului (n2) și viteza de rotație a statorului (n1) sunt nesincronizate (diferența de viteză este de aproximativ 2-6%). Prin urmare, se numește motor de curent alternativ asincron. Dimpotrivă, dacă viteza de rotație este aceeași, se numește motor sincron.
Motorul sincron cu magneți permanenți este, de asemenea, un tip de motor de curent alternativ. Rotorul său este fabricat din oțel cu magneți permanenți. Când motorul funcționează, statorul este alimentat pentru a genera un câmp magnetic rotativ care să împingă rotorul să se rotească. „Sincronizare” înseamnă că rotația rotorului în timpul funcționării în regim staționar este sincronizată cu viteza de rotație a câmpului magnetic. Motoarele sincrone cu magneți permanenți au un raport putere-greutate mai mare, sunt mai mici ca dimensiuni, mai ușoare ca greutate, au un cuplu de ieșire mai mare și au performanțe excelente de viteză limită și frânare. Prin urmare, motoarele sincrone cu magneți permanenți au devenit cel mai utilizat vehicul electric de motor electric în prezent. Cu toate acestea, atunci când materialul magnetului permanent este supus vibrațiilor, temperaturilor ridicate și curentului de suprasarcină, permeabilitatea magnetică a acestuia poate scădea sau poate apărea demagnetizare, ceea ce poate reduce performanța motorului cu magneți permanenți. În plus, motoarele sincrone cu magneți permanenți din pământuri rare utilizează materiale din pământuri rare, iar costul de fabricație nu este stabil.
Comparativ cu motoarele sincrone cu magneți permanenți, motoarele asincrone trebuie să absoarbă energie electrică pentru excitație în timpul funcționării, ceea ce va consuma energie electrică și va reduce eficiența motorului. Motoarele cu magneți permanenți sunt mai scumpe datorită adăugării de magneți permanenți.
Modelele care aleg motoare asincrone de curent alternativ tind să acorde prioritate performanței și să profite de avantajele în materie de performanță și eficiență ale motoarelor asincrone de curent alternativ la viteze mari. Modelul reprezentativ este primul Model S. Caracteristici principale: Când mașina se deplasează cu viteză mare, poate menține o funcționare la viteză mare și o utilizare eficientă a energiei electrice, reducând consumul de energie, menținând în același timp puterea maximă;
Modelele care aleg motoare sincrone cu magneți permanenți tind să acorde prioritate consumului de energie și să utilizeze performanța și funcționarea eficientă a motoarelor sincrone cu magneți permanenți la viteze mici, ceea ce le face potrivite pentru mașinile mici și mijlocii. Caracteristicile lor sunt dimensiuni reduse, greutate redusă și durată extinsă de viață a bateriei. În același timp, au performanțe bune de reglare a vitezei și pot menține o eficiență ridicată atunci când se confruntă cu porniri, opriri, accelerări și decelerații repetate.
Motoarele sincrone cu magneți permanenți domină. Conform statisticilor din „Baza de date lunară a lanțului industriei vehiculelor cu energie nouă” publicate de Institutul de Cercetare Industrială Avansată (GGII), capacitatea instalată internă de motoare de acționare a vehiculelor cu energie nouă din ianuarie până în august 2022 a fost de aproximativ 3,478 milioane de unități, o creștere de 101% față de anul precedent. Printre acestea, capacitatea instalată de motoare sincrone cu magneți permanenți a fost de 3,329 milioane de unități, o creștere de 106% față de anul precedent; capacitatea instalată de motoare asincrone de curent alternativ a fost de 1,295 milioane de unități, o creștere de 22% față de anul precedent.
Motoarele sincrone cu magneți permanenți au devenit principalele motoare de acționare pe piața autoturismelor electrice.
Judecând după selecția de motoare pentru modelele mainstream din țară și din străinătate, vehiculele cu energie nouă lansate de companiile autohtone SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors etc. utilizează toate motoare sincrone cu magneți permanenți. Motoarele sincrone cu magneți permanenți sunt utilizate în principal în China. În primul rând, deoarece motoarele sincrone cu magneți permanenți au performanțe bune la turații reduse și o eficiență ridicată de conversie, ceea ce le face foarte potrivite pentru condiții complexe de lucru cu porniri și opriri frecvente în traficul urban. În al doilea rând, datorită magneților permanenți neodim fier bor din motoarele sincrone cu magneți permanenți. Materialele necesită utilizarea resurselor de pământuri rare, iar țara mea deține 70% din resursele de pământuri rare ale lumii, iar producția totală de materiale magnetice NdFeB ajunge la 80% din producția mondială, așa că China este mai interesată de utilizarea motoarelor sincrone cu magneți permanenți.
Companiile străine Tesla și BMW folosesc motoare sincrone cu magneți permanenți și motoare asincrone de curent alternativ pentru a dezvolta în colaborare. Din perspectiva structurii aplicațiilor, motorul sincron cu magneți permanenți este alegerea principală pentru vehiculele cu energie nouă.
Costul materialelor cu magneți permanenți reprezintă aproximativ 30% din costul motoarelor sincrone cu magneți permanenți. Materiile prime pentru fabricarea motoarelor sincrone cu magneți permanenți includ în principal neodim fier-bor, tablă de oțel siliconic, cupru și aluminiu. Printre acestea, materialul cu magneți permanenți neodim fier-bor este utilizat în principal pentru fabricarea magneților permanenți ai rotorului, iar compoziția costurilor este de aproximativ 30%; tablă de oțel siliconic este utilizată în principal pentru fabricarea de magneți permanenți personalizați. Compoziția costurilor miezului rotorului este de aproximativ 20%; compoziția costurilor înfășurării statorului este de aproximativ 15%; compoziția costurilor arborelui motorului este de aproximativ 5%; iar compoziția costurilor carcasei motorului este de aproximativ 15%.
De ce suntCompresor de aer cu șurub cu motoare cu magneți permanenți OSGmai eficient?
Motorul sincron cu magneți permanenți este compus în principal din stator, rotor și componente de carcasă. La fel ca motoarele de curent alternativ obișnuite, miezul statorului are o structură laminată pentru a reduce pierderile de fier datorate curenților turbionari și efectelor de histerezis atunci când motorul funcționează; înfășurările sunt, de asemenea, de obicei structuri simetrice trifazate, dar selecția parametrilor este destul de diferită. Partea rotorului are diverse forme, inclusiv un rotor cu magneți permanenți cu o colivie de pornire și un rotor cu magneți permanenți puri, încorporat sau montat la suprafață. Miezul rotorului poate fi transformat într-o structură solidă sau laminat. Rotorul este echipat cu un material cu magneți permanenți, care este denumit în mod obișnuit magnet.
În condiții normale de funcționare a motorului cu magneți permanenți, câmpurile magnetice ale rotorului și statorului sunt într-o stare sincronă. Nu există curent indus în partea rotorului și nu există pierderi de cupru la rotor, histerezis sau pierderi de curenți turbionari. Nu este nevoie să se ia în considerare problema pierderilor și a încălzirii rotorului. În general, motorul cu magneți permanenți este alimentat de un convertor de frecvență special și are în mod natural o funcție de pornire lină. În plus, motorul cu magneți permanenți este un motor sincron, care are caracteristica de a regla factorul de putere prin intensitatea excitației, astfel încât factorul de putere poate fi proiectat la o valoare specificată.
Din punct de vedere al pornirii, datorită faptului că motorul cu magnet permanent este pornit de o sursă de alimentare cu frecvență variabilă sau de un invertor de asistență, procesul de pornire al motorului cu magnet permanent este foarte ușor; este similar cu pornirea unui motor cu frecvență variabilă și evită defectele de pornire ale motoarelor asincrone obișnuite cu carcasă.
Pe scurt, eficiența și factorul de putere al motoarelor cu magneți permanenți pot ajunge la valori foarte ridicate, structura este foarte simplă, iar piața a fost foarte activă în ultimii zece ani.
Totuși, pierderea excitației este o problemă inevitabilă în motoarele cu magneți permanenți. Atunci când curentul este prea mare sau temperatura este prea ridicată, temperatura înfășurărilor motorului va crește instantaneu, curentul va crește brusc, iar magneții permanenți își vor pierde rapid excitația. În controlul motorului cu magneți permanenți, este setat un dispozitiv de protecție la supracurent pentru a evita arderea înfășurării statorului motorului, dar pierderea excitației rezultată și oprirea echipamentului sunt inevitabile.
Data publicării: 12 decembrie 2023
