By
Zeldzame aarde permanente magneetmotor is een nieuw type permanente magneetmotor die begin jaren zeventig verscheen.
Vanwege de uitstekende magnetische eigenschappen van permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen kunnen ze na magnetisatie een sterk permanent magnetisch veld tot stand brengen zonder externe energie.
Zeldzame aarde permanente magneetmotor heeft niet alleen een hoog rendement, maar heeft ook een eenvoudige structuur en betrouwbare werking. Het kan ook klein van formaat en licht van gewicht zijn.
Er worden speciale motoren van gemaakt die aan specifieke bedrijfsvereisten kunnen voldoen, zoals tractiemotoren voor liften, speciale motoren voor auto's, enz.
De combinatie van zeldzame aardmetalen permanente magneetmotoren met vermogenselektronicatechnologie en microcomputerbesturingstechnologie heeft de prestaties van de motor en het transmissiesysteem naar een nieuw niveau gebracht.
Het verbeteren van de prestaties en het niveau van de ondersteunende technische apparatuur is een belangrijke ontwikkelingsrichting voor de auto-industrie om de industriële structuur aan te passen.
Zeldzame aarde permanente magneetmotoren worden veel gebruikt in bijna elk gebied van de luchtvaart, ruimtevaart, nationale defensie, productie van apparatuur, industriële en agrarische productie en het dagelijks leven.
Het omvat synchrone motoren met permanente magneten, generatoren met permanente magneten, gelijkstroommotoren, borstelloze gelijkstroommotoren, AC-servomotoren met permanente magneten, lineaire motoren met permanente magneten, speciale permanentmagneetmotoren en aanverwante besturingssystemen, die vrijwel de gehele auto-industrie bestrijken.
Op 22 november 2021 hebben het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie en de Staatsadministratie voor Marktregulering gezamenlijk het “Motor Energy Efficiency Improvement Plan (2021-2023)” uitgegeven, waarin wordt voorgesteld dat tegen 2023 de jaarlijkse productie van hoogrendement en energie De energiebesparende motoren zullen 170 miljoen kilowatt bereiken, en het aandeel van de hoogefficiënte en energiebesparende motoren in gebruik zal meer dan 20% bereiken, en de jaarlijkse elektriciteitsbesparing bedraagt 49 miljard kWh.
Het document vermeldt duidelijk: “Stimuleer voor ventilatoren, pompen, compressoren, werktuigmachines en andere apparatuur voor algemeen gebruik het gebruik van elektromotoren met energie-efficiëntieniveau 2 en hoger.
Voor bedrijfsomstandigheden met variabele belasting, promoot permanentmagneetmotoren met variabele frequentie met energie-efficiëntieniveau 2 en hoger.”
Volgens de 2013-versie van de standaard "Permanent Magnet Synchronous Motor" wordt de huidige productie van permanentmagneetmotoren verdeeld in de energieverbruiksintervallen van het eerste en tweede niveau; gecombineerd met de “Motor Energy Efficiency Limits and Energy Efficiency Grades” (GB 18613-2020) en het “Motor Energy Efficiency Improvement Plan”, kunnen slechts enkele krachtige NdFeB zeldzame-aarde permanente magneetmotoren de efficiëntie bereiken van meer dan 95% van de energieverbruiksnorm op het eerste niveau (overeenkomend met IE5), en de rest van de permanente magneetmotoren met zeldzame aardmetalen behoren tot de energieverbruiksnorm op het tweede niveau.
Momenteel kunnen motoren met zeldzame aardmetalen met permanente magneet meer dan 10% elektriciteit besparen en hun efficiëntie verhogen tot meer dan 95%.
Met behulp van een synchrone motor met permanente magneet met zeldzame aarde kan het energiebesparingspercentage van reactief vermogen 85% bereiken, en het energiebesparingspercentage van actief vermogen kan 23% ~ 25% bereiken. Het energiebesparende effect is opmerkelijk.
Industriële motoren zijn de gebieden die de meeste elektriciteit in de samenleving verbruiken.
In 2020 zal China's motorbezit ongeveer 4 miljard kilowatt bedragen, en het totale energieverbruik ongeveer 4.8 biljoen kWh, goed voor 64% van het totale elektriciteitsverbruik van de hele samenleving.
Onder hen zal het totale energieverbruik van motoren op industrieel gebied 3.84 biljoen kWh bedragen. Goed voor 75% van het industriële elektriciteitsverbruik, kan elke toename van 1% in de energie-efficiëntie van motoren op industrieel gebied ongeveer 38.4 miljard kWh aan elektriciteit besparen. per jaar, en een toename van de energie-efficiëntie met 3% komt overeen met de jaarlijkse energieopwekking van de Three Gorges.
De Staatsraad heeft het “Carbon Peak Action Plan 2030” uitgevaardigd, dat zich richt op het bevorderen van energiebesparing en efficiëntieverbetering van belangrijke energieverbruikende apparatuur, waarbij de nadruk ligt op motoren, ventilatoren, pompen, compressoren, transformatoren, warmtewisselaars, industriële ketels en andere apparatuur om Verbeter de standaard voor energie-efficiëntie volledig.
Hoogrendement- en energiebesparende motoren verwijzen naar standaardmotoren voor algemeen gebruik met hoog rendement
In mei 2020 kondigde China de nieuwste norm voor motorenergie-efficiëntie aan, “GB18613-2020 Motor Energy Efficiency Limits and Energy Efficiency Grades”. De norm wordt officieel geïmplementeerd op 1 juni 2021 en energiezuinige motoren onder IE3 (internationale norm) werden gedwongen om de productie stop te zetten.
Motortypen omvatten driefasige asynchrone motoren, zeldzame-aardemotoren met permanente magneet, enz. Traditionele asynchrone motoren kunnen worden vergroot door het materiaal te vergroten (de buitendiameter van de ijzeren kern vergroten, de grootte van de statorsleuf vergroten, het gewicht van koperdraden vergroten en het gebruik van siliciumstaalplaten met goede magnetische permeabiliteit).
Vanwege het fundamentele werkingsprincipe is het echter moeilijk om de efficiëntie van traditionele asynchrone motoren te verbeteren. Sommige energiezuinige IE4- en IE5-motoren geven er bijvoorbeeld de voorkeur aan om de permanente magneetmodus te gebruiken.
Wat nog belangrijker is, is dat zeldzame-aardemotoren met permanente magneet, vergeleken met asynchrone motoren, natuurlijke energiebesparende voordelen hebben.
1) Energiebesparend:
Anders dan de asynchrone motor heeft de rotor van de permanente magneetmotor geen bekrachtigingsstroom nodig en de energiebesparing bedraagt ongeveer 15% -20%.
2) Hoog rendement:
Het rendement van permanentmagneetmotoren is 2-19 procentpunten hoger dan dat van traditionele motoren.
3) Simplementeer structuur en laag uitvalpercentage.
4) Lange levensduur:
De rotor van de permanente magneetmotor heeft een ingebedde afgedichte structuur, wat gunstig is voor het verminderen van wrijving en oxidatie tijdens rotatie en het verbeteren van de stabiliteit en levensduur van de motor.
De herstelcyclus van het vervangen van motoren met zeldzame aardmetalen met permanente magneet duurt ongeveer 1-2 jaar, en de economische voordelen zijn feitelijk duidelijk.
Een permanentmagneetmotor is een DC/AC-synchrone motor waarbij de stator een permanente magneet is en alleen de rotor een spoel is. De stator van een gewone motor is een spoel (elektromagneet).
De aard van het magnetische veld.
Nadat de permanente magneetmotor is gemaakt, kan deze zijn magnetische veld behouden zonder externe energie; Traditionele motoren hebben elektrische stroom nodig om een magnetisch veld te creëren.
Toepasselijke gelegenheden.
Traditionele motoren moeten een reductiemechanisme aandrijven om een hoog koppel te bereiken, terwijl motoren met zeldzame aardmetalen met permanente magneet het reductiemechanisme kunnen vervangen om directe aandrijving te bereiken.
De permanente magneetmotor heeft kleine trillingen en een goede loopstabiliteit.
Hoge vermogensdichtheid en efficiëntie
Vergeleken met gewone motoren hebben permanentmagneetmotoren een hoge vermogensdichtheid, wat vooral betekent dat permanentmagneetmotoren klein van formaat zijn en groot in energieopwekking of -output.
Vergeleken met gewone motoren kan de energiebesparing 20% -40% bedragen. De rotorstructuur van de permanente magneetmotor is anders dan die van de gewone motor.
De permanente magneetpolen worden op de rotor van de permanente magneetmotor geïnstalleerd; de bekrachtigingsspoel is op de rotor van de gewone motor geïnstalleerd en het magnetische veld moet van stroom worden voorzien.
Vergeleken met traditionele motoren bespaart elk snelheidspunt energie, vooral bij lage snelheden.
Klein formaat, lichtgewicht, lage temperatuurstijging
De permanente magneetmotor heeft een eenvoudige structuur.
Door het gebruik van krachtige permanente magneten om het magnetische veld te leveren, wordt het magnetische veld van de permanente magneetmotor aanzienlijk verbeterd in vergelijking met gewone motoren, terwijl het volume en het gewicht van permanente magneetmotoren aanzienlijk worden verminderd in vergelijking met gewone motoren .
Maten en vormen zijn ook flexibel. Door de niet-elektrische bekrachtiging van de rotor is er geen sprake van verlies en warmteontwikkeling.
Daarom is de temperatuurstijging van permanentmagneetmotoren over het algemeen erg laag.
Lager uitvalpercentage, veel gebruikt
Door het gebruik van hoogwaardige permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen om het magnetische veld te leveren, is het uitvalpercentage lager en komt het gebruik vaker voor.
Groot startkoppel en goede prestaties
Omdat de rotorwikkeling niet werkt wanneer de permanentmagneetmotor normaal werkt, kan de rotorwikkeling worden ontworpen om volledig te voldoen aan de eisen van een hoog startkoppel, bijvoorbeeld van 1.8 keer tot 2.5 keer, of zelfs groter.
De levensduur van de permanente magneetmotor bedraagt over het algemeen 15-20 jaar, en de levensduur van de motor hangt voornamelijk af van het onderhoud van de gebruiker.
Bovendien zullen de kwaliteit van de gebruiksomgeving van de permanente magneetmotor en de factoren zoals elektriciteit, magnetisme, hitte, trillingen en andere factoren die de motor tijdens gebruik ontvangt, de levensduur van de synchrone motor met permanente magneet beïnvloeden!
Algemene magneten hebben een levensduur. Bij gebruik gedurende een bepaald aantal jaren zal het magnetisme verzwakken, maar de magnetische eigenschappen van permanente NdFeB-magneetmaterialen veranderen in de loop van de tijd zeer weinig, en permanente magneten van zeldzame aardmetalen vallen binnen de ontwerplevensduur van de motor (10-20 jaar).
De magnetische prestatieverzwakking bedraagt minder dan 3%. Met het bestaande motorontwerp en de elektronische regeltechnologie heeft dit weinig invloed op de algehele prestaties van de motor.
Onjuiste selectie van magnetische staalsoorten
Als de berekening van het motorontwerp niet nauwkeurig genoeg is en er ten onrechte een lagere kwaliteit is geselecteerd, zoals de permanente magneet van 180°C zou moeten worden geselecteerd, maar 155°C is verkeerd geselecteerd, kan er sprake zijn van een dergelijke situatie: de initiële test De recordindex van het testproces is zeer goed. Omdat de motor geleidelijk de neiging heeft thermisch stabiel te worden, beginnen de relevante indicatoren van de motor te verslechteren en steeds meer af te wijken van de ontwerpverwachtingen. Op een gegeven moment neemt de stroom sterk toe, stopt de omvormer snel en wordt er een overstroomcode weergegeven. Test opnieuw de nullastkarakteristieken van de motor, wat aangeeft dat de motor zijn magnetisme heeft verloren en dat het magnetische staal moet worden vervangen.
Oververhitting van het demagnetisatieprobleem
Verlies van magnetisme door oververhitting is een gevoelig onderwerp, en de afname van de magnetische eigenschappen van magneten kan ook leiden tot problemen met overstroom en oververhitting. Als de invloed van de magnetische eigenschappen van het magnetische staal wordt uitgesloten en alleen de thermische factor in aanmerking wordt genomen, kan worden vastgesteld dat er twee situaties zijn waarin het fenomeen van demagnetisatie door oververhitting zal optreden: ten eerste is het circulatieventilatiepad in de motor onredelijk, wat in strijd is met de natuurwet van koude- en warmtegeleiding, resulterend in plaatselijke warmteaccumulatie; ten tweede is de warmtebelasting van de wikkeling te hoog en overschrijdt de warmteopwekking het warmte-uitwisselingsniveau van het motorwarmte-uitwisselingssysteem.
Het probleem van overmatige demagnetisatiestroom
Wanneer de motor draait en de belastingsstroom het anti-demagnetisatievermogen van de magneet overschrijdt, zal dit onomkeerbare demagnetisatie van de magneet veroorzaken, wat de belastingsstroom verder zal verhogen en de onomkeerbare demagnetisatie van de magneet zal verergeren. Deze heen en weer gaande beweging versnelt onomkeerbare demagnetisatie tot demagnetisatie.
Correcte selectie van permanentmagneetmotorvermogen:
Demagnetisatie houdt verband met de vermogensselectie van permanentmagneetmotoren. Een juiste selectie van het PM-motorvermogen kan demagnetisatie voorkomen of vertragen. De belangrijkste reden voor de demagnetisatie van de synchrone motor met permanente magneet is dat de temperatuur te hoog is en dat overbelasting de belangrijkste reden is voor de hoge temperatuur. Daarom moet er bij de keuze van het vermogen van de permanentmagneetmotor een bepaalde marge worden gelaten. Afhankelijk van de werkelijke situatie van de belasting is in het algemeen ongeveer 20% geschikter.
Vermijd starten met zware belasting en veelvuldig starten:
Synchrone motoren met permanente magneet proberen het direct starten of frequent starten van zware belastingen te vermijden. Tijdens het startproces oscilleert het startkoppel en in het dalgedeelte van het startkoppel demagnetiseert het magnetische statorveld de magnetische pool van de rotor. Probeer daarom de zware belasting en het veelvuldig starten van de synchrone permanentmagneetmotor te vermijden.
Verbeter het ontwerp:
(1) Vergroot de dikte van de permanente magneet op passende wijze:
Vanuit het perspectief van synchrone motor met permanente magneet ontwerp en fabricage moet rekening worden gehouden met de relatie tussen de reactie van het anker, het elektromagnetische koppel en de demagnetisatie van de permanente magneet.
Onder de gecombineerde werking van de magnetische flux die wordt geproduceerd door de koppelwikkelingsstroom en de magnetische flux die wordt geproduceerd door de radiale krachtwikkeling, veroorzaken de permanente magneten op het rotoroppervlak gemakkelijk demagnetisatie.
Op voorwaarde dat de luchtspleet van de motor onveranderd blijft, om ervoor te zorgen dat de permanente magneet niet demagnetiseert, is de meest effectieve methode het op passende wijze vergroten van de dikte van de permanente magneet.
(2) Er is een ventilatiegroefcircuit in de rotor om de temperatuurstijging van de rotor te verminderen:
Als de temperatuur van de rotor te hoog is, zal de permanente magneet onomkeerbaar magnetismeverlies veroorzaken. In het structurele ontwerp kan het interne ventilatiecircuit van de rotor worden ontworpen om het magnetische staal direct te koelen. Verlaagt niet alleen de temperatuur van het magnetische staal, maar verbetert ook de efficiëntie ervan.
De tijd van kiezen tussen winst of milieu is voorbij. Enneng is een toonaangevende leverancier van permanente magneetmotoren en generatoren in China. Met de Enneng-productenontdekken gebruikers dat energiebesparing en CO2-arm rijden en opwekken minder kosten dan conventionele praktijken voor hun sector. We hopen dat in de nabije toekomst energiebesparende groene permanentmagneetmotoren en generatoren op verschillende terreinen vaker zullen worden gebruikt.
