By
Waarom kiezen zoveel mensen ervoor om permanente magneetmotoren nu alleen vanwege hun energiebesparend, die ongeveer 20% kan bereiken? Vandaag zal ik de invloed van de geometrie en tolerantie van permanente magneetmotormagneten op de breedte van motormagneten uitleggen.
In een vaste magnetische circuitring, wanneer de dikte van het magnetische staal toeneemt, verkleint het de luchtspleet tussen de rotor en de stator. Bijvoorbeeld, het vergroten van de dikte met 1 mm zou de luchtspleet met dezelfde hoeveelheid verkleinen, en overeenkomstig de effectieve magnetische flux vergroten, omdat een sterker magnetisch veld over de verkleinde luchtspleet kan worden gehandhaafd.
Met een verhoogde effectieve magnetische flux heeft de onbelaste snelheid van de motor de neiging af te nemen. Als de dikte bijvoorbeeld met 10% toeneemt, kan de nullastsnelheid met ongeveer 5-7% afnemen, afhankelijk van het motorontwerp. Tegelijkertijd neemt de nullaststroom af omdat de motor minder vermogen nodig heeft om interne verliezen te overwinnen, wat mogelijk met 3-5% afneemt. Deze verbeterde magnetische koppeling resulteert in een efficiëntere motorwerking onder nullastomstandigheden.
De grotere dikte en hogere magnetische flux kunnen de piekefficiëntie van de motor met wel 2-3% verhogen. Het voordeel heeft echter wel wat kosten. Hogere magnetische trekkracht verhoogt commutatievibraties die mogelijk extra dempingsmechanismen vereisen. De efficiëntiecurve voor de motor wordt steiler: de motor werkt optimaal binnen een smal bereik van snelheden en belastingen. Dit kan de algehele bruikbaarheid van de motor verminderen voor die toepassingen die variabele belasting vereisen.
Bij magnetisch staal is er een grote behoefte om een uniforme dikte te garanderen, omdat bij een gelijke verdeling van het magnetische veld mechanische onbalans trillingen veroorzaakt. Bijvoorbeeld, veranderingen in dikte van ongeveer 0.1 mm resulteren in een verhoogde trillingsamplitude van ongeveer 2-3%, wat zeker de motorprestaties en de levensduur schaadt. Een uniforme dikte helpt dus bij het bereiken van soepele werking en verbetert de levensverwachting van de motor.
Voor borstelloze motoren moet de cumulatieve opening tussen magneten zeer nauwkeurig worden gecontroleerd. Een totale opening van meer dan 0.5 mm staat mogelijk geen correcte installatie en uitlijning toe. Als de opening te klein is, wordt de installatie problematisch vanwege de dichtheid. Omgekeerd kan een te grote opening resulteren in aanzienlijke trillingen en een verlies in motorrendement van maximaal 5-10%. Dit komt omdat verkeerde uitlijning de effectiviteit van de rotorpositiedetectie door de Hall-sensor beïnvloedt, en als zodanig treedt een slechte commutatie-efficiëntie met verhoogde energieverliezen op.
De Hall-elementen die worden gebruikt om de positie van de rotor te bepalen, vertrouwen op een exacte uitlijning met de magneten. Een verkeerde uitlijning van slechts 0.2 mm kan resulteren in een timingfout van meerdere graden, wat een negatieve invloed heeft op de efficiëntie en prestaties van de motor. Nauwkeurige positionering zorgt ervoor dat de motor soepel en efficiënt werkt en minimaliseert de kans op onnodige slijtage.
In borstelmotoren zijn er opzettelijke openingen tussen magneten om mechanische commutatie mogelijk te maken. Deze openingen worden gebruikt als overgangszones waarin de borstels van contact kunnen veranderen zonder een boog of ernstige slijtage te veroorzaken. Over het algemeen wordt een opening van ongeveer 0.3-0.5 mm aangehouden om efficiënte commutatie in evenwicht te brengen met mechanische stabiliteit.
Het rigoureuze installatieproces zorgt ervoor dat de magneten correct in de motorassemblage worden geplaatst. Kleine percentagefouten in de breedte of positionering van de magneet kunnen leiden tot grote problemen met de prestaties. Als een magneet bijvoorbeeld verkeerd wordt geïnstalleerd, met een afwijking van wel 0.2 mm, zal dit een offset van de rotor veroorzaken, met gevolgen zoals extra trillingen en een verlies aan efficiëntie van 3-5%.
Als het te groot is, kan het resulteren in een slechte installatie, wat mechanische spanning op de motor en mogelijke schade veroorzaakt. Als het te klein is, kan de verschuiving in werking leiden tot een verkeerde uitlijning van de magneet, verhoogde trillingen en dus een enorme daling van de efficiëntie. De juiste breedte zorgt ervoor dat magneten op de juiste plaats blijven en efficiënt werken.
Afschuining van de randen van het magnetische staal vermindert de snelheid van de verandering van een magnetisch veld in het randgebied, wat helpt om pulsvibraties te minimaliseren. De afschuining tot een straal van 0.5 mm kan de trillingsamplitude met 2-4% verminderen en zorgen voor een soepelere loop van de motor. Te weinig informatie over afschuining resulteert meestal in sprongen in het magnetische veld en verhoogde pulsaties en ruis.
Afschuining gaat meestal gepaard met een verlies aan magnetische flux. Bijvoorbeeld, een afschuining van 0.8 mm kan leiden tot ongeveer 0.5-1.5% verlies aan magnetische flux. Dit moet worden afgewogen tegen het voordeel van een trillingsreductie en daarmee soepele werking.
Door de afschuining te veranderen, kunt u restmagnetisme en pulsatie in evenwicht brengen. Door bijvoorbeeld de afschuining iets te verkleinen, wordt restmagnetisme met 1 tot 2% vergroot, wat handig zou zijn voor omstandigheden waarin er weinig restmagnetisme is, maar dit moet met voorzichtigheid worden behandeld, omdat er een steile stijging kan optreden in de amplitude van pulsatie.
De grootte van de afschuining heeft direct invloed op de effectieve magnetische flux. Terwijl een grotere afschuining de flux enigszins vermindert, helpt het bij een soepelere werking. Een kleinere afschuining behoudt meer flux, maar kan leiden tot meer trillingen. De optimale afschuiningsgrootte, zoals 0.5-0.7 mm, kan de afweging tussen hoge efficiëntie en lage trillingen behouden voor optimale motorprestaties.
De onbelaste snelheden en stromen van DC-motoren zijn gerelateerd aan restmagnetisme. Als een motor bijvoorbeeld een hogere restmagnetisme heeft, kan de onbelaste snelheid met 5-10% worden verlaagd vanwege de hogere waarde van de magnetische flux. Dit zorgt er op zijn beurt voor dat de onbelaste stroom lager is, over het algemeen 10-15% lager dan voor motoren met een lagere restmagnetisme, aangezien de motor op dit werkpunt minder elektrische weerstand heeft.
Hoe hoger het restmagnetisme, hoe hoger het maximale koppel dat een motor kan bereiken. Onder bepaalde omstandigheden, als het restmagnetisme geoptimaliseerd is, is het mogelijk om een toename van wel 20% in koppel te bereiken. De efficiëntie van de motor verbetert ook; het is mogelijk om een toename van 5-10% in efficiëntie te hebben op de piekefficiëntiepunten. Deze moeten echter in evenwicht worden gebracht met de mogelijkheid van verhoogde trillingen en geluid.
Onbelast toerental en maximaal koppel zijn de belangrijke indices die de motorprestaties weergeven. In zo'n test wordt bijvoorbeeld gezegd dat een DC-motor op zijn optimale bedrijfssnelheid van 3000 RPM zit met een maximaal koppel van 1.5 Nm. Afwijkingen van dit optimum geven een idee van variatie in restmagnetisme en de gezondheid van de motor. Deze tests omvatten over het algemeen de meting van de respons onder gecontroleerde belastingsomstandigheden en dat de prestatiemetingen binnen de verwachte normen vallen.
Coërciviteit beïnvloedt zowel de weerstand van de magneet tegen demagnetisatie als de operationele stabiliteit ervan bij verhoogde temperaturen. Een magneet met een hoge coërciviteit, bijvoorbeeld 1000 kA/m, kan hogere temperaturen weerstaan zonder zijn magnetische eigenschappen te verliezen. Dit maakt een dunner magneetontwerp mogelijk, waardoor het totale gewicht en de afmetingen van de motor worden verminderd. Omgekeerd kunnen magneten met een lagere coërciviteit een diktetoename van 10-20% vereisen om de stabiliteit te behouden en demagnetisatie te voorkomen, vooral in omgevingen met hoge temperaturen.
Operationele behoeften en kosten bepalen de optimale coërciviteitswaarden. In normale toepassingen zou bijvoorbeeld 800-1000 kA/m voldoende zijn om de stabiliteit en prestaties te behouden. Het maken van de motor met een buitensporig hoge coërciviteit zal zeer resource-intensief zijn en is over het algemeen niet nodig, mits de bedrijfstemperatuur van de motor in het gematigde bereik blijft. Coërciviteitswaarden moeten dus overeenkomen met hun specifieke toepassingsvereisten om buitensporig dure materiaalkosten te vermijden en resources efficiënt te gebruiken.
Vlakheid in de curve van motorrendement is een belangrijke factor bij prestatiebeoordeling. Een relatief vlakke efficiëntiecurve betekent dat de prestatie consistent is over een breed scala aan bedrijfsomstandigheden. Bijvoorbeeld, een motor waarvan de efficiëntiecurve binnen 85-90% blijft gedurende de gehele snelheid is wenselijk boven een andere waarvan de piek op 92% ligt, maar daalt tot 75% bij andere snelheden. Deze consistentie is cruciaal in toepassingen die betrouwbare prestaties nodig hebben bij variabele belastingen en snelheden.
In real-world toepassingen, met name voor naafmotoren in elektrische voertuigen, heeft de vlakheid van de efficiëntiecurve direct invloed op de prestaties. Bijvoorbeeld, in zulke uiteenlopende wegomstandigheden als bergop of slechte oppervlakken, zal de motor met een vlakkere efficiëntiecurve betrouwbaarder vermogen en beter energieverbruik leveren. Bijvoorbeeld, een naafmotor die op 85% efficiëntie werkt op zowel vlakke als hellende oppervlakken, zal een beter algeheel bereik en betere prestaties leveren vergeleken met een motor waarvan de efficiëntie drastisch daalt op hellingen. Dit vertaalt zich in een soepelere rit en een meer voorspelbaar stroomverbruik, cruciaal voor de praktische werking van het voertuig.
De productlijn bestaat uit verschillende ontwerpen met als doel de prestaties van permanente magneetmotoren te verbeteren op basis van de vorm en tolerantie van de motormagneten.
Vanwege de grote invloed die een verschil maakt in de magneten van de permanente magneetmotor die de algemene trend van zijn prestaties bepaalt, wordt het belangrijk voor ENNENG om de benodigde expertise te leveren met gespecialiseerde producten.
De permanente magneetmotoren van ENNENG zijn goed ontworpen, tot in de kleinste details in vorm en nauwe toleranties. Dit zal op zijn beurt de efficiëntie van de motoren verhogen door minder energieverbruik en meer uitgangsvermogen.
Door alleen de nieuwste productietechnieken te gebruiken in combinatie met uitstekend materiaal, wordt gegarandeerd dat de consistentie in vorm en afmetingen van alle door ENNENG geproduceerde motormagneten minimale variatie in resultaten oplevert. Precisie in magneetvorm en tolerantie heeft een geweldige relatie met soepelere werking, lage trillingen en hoge algemene betrouwbaarheid.
Bovendien kan het product van ENNENG worden aangepast in magneetvorm en tolerantie volgens de gedetailleerde vereisten van klanten. Dat zou betekenen dat klanten een grote vrijheid hebben om hun motorprestaties in hun toepassingen te optimaliseren.
Het ENNENG producten zorgen ervoor dat de vorm en tolerantie van permanente magneetmotoren een zeer grote impact hebben op de motorprestaties. De productie van producten bij het bedrijf wordt geleverd met definitieve vormen en nauwe toleranties die geavanceerde efficiëntie, energiebesparing en ook verhoogde betrouwbaarheid mogelijk maken. Een andere optie is om aan te passen, waardoor een klant wijzigingen kan aanbrengen voor de beste pasvorm om de motorprestaties te verbeteren.
