A causa de la seva compacitat i alta densitat de parell, els motors síncrons d'imants permanents s'utilitzen àmpliament en moltes aplicacions industrials, especialment per a sistemes d'accionament d'alt rendiment com els sistemes de propulsió submarina.Els motors síncrons d'imants permanents no requereixen l'ús d'anells lliscants per a l'excitació, reduint el manteniment i les pèrdues del rotor.Els motors síncrons d'imants permanents són altament eficients i adequats per a sistemes d'accionament d'alt rendiment com ara màquines eina CNC, robòtica i sistemes de producció automatitzats a la indústria.
En general, el disseny i la construcció de motors síncrons d'imants permanents han de tenir en compte tant l'estructura de l'estator com del rotor per obtenir un motor d'alt rendiment.
L'estructura del motor síncron d'imant permanent
Densitat de flux magnètic de l'entrefer:Determinat segons el disseny de motors asíncrons, etc., el disseny de rotors d'imants permanents i l'ús de requisits especials per canviar els bobinatges de l'estator.A més, se suposa que l'estator és un estator ranurat.La densitat de flux d'entrefer està limitada per la saturació del nucli de l'estator.En particular, la densitat de flux màxima està limitada per l'amplada de les dents de l'engranatge, mentre que la part posterior de l'estator determina el flux total màxim.
A més, el nivell de saturació admissible depèn de l'aplicació.Normalment, els motors d'alta eficiència tenen una densitat de flux més baixa, mentre que els motors dissenyats per a una densitat de parell màxima tenen una densitat de flux més alta.La densitat màxima de flux d'entrefer sol estar en el rang de 0,7 a 1,1 Tesla.Cal tenir en compte que aquesta és la densitat de flux total, és a dir, la suma dels fluxos del rotor i de l'estator.Això vol dir que si la força de reacció de l'armadura és baixa, vol dir que el parell d'alineació és alt.
Tanmateix, per aconseguir una gran contribució de parell de reluctància, la força de reacció de l'estator ha de ser gran.Els paràmetres de la màquina mostren que es requereix principalment una gran m i una petita inductància L per obtenir un parell d'alineació.Això sol ser adequat per al funcionament per sota de la velocitat base, ja que una inductància alta redueix el factor de potència.
Material d'imant permanent:
Els imants tenen un paper important en molts dispositius, per tant, la millora del rendiment d'aquests materials és molt important, i actualment l'atenció se centra en els materials basats en terres rares i metalls de transició que poden obtenir imants permanents amb altes propietats magnètiques.Depenent de la tecnologia, els imants tenen propietats magnètiques i mecàniques diferents i presenten una resistència a la corrosió diferent.
Els imants NdFeB (Nd2Fe14B) i Samarium Cobalt (Sm1Co5 i Sm2Co17) són els materials d'imants permanents comercials més avançats disponibles actualment.Dins de cada classe d'imants de terres rares hi ha una gran varietat de graus.Els imants de NdFeB es van comercialitzar a principis dels anys vuitanta.Actualment s'utilitzen àmpliament en moltes aplicacions diferents.El cost d'aquest material imant (per producte energètic) és comparable al dels imants de ferrita i, per quilogram, els imants de NdFeB costen entre 10 i 20 vegades més que els imants de ferrita.
Algunes propietats importants que s'utilitzen per comparar imants permanents són: remanència (Mr), que mesura la força del camp magnètic de l'imant permanent, força coercitiva (Hcj), la capacitat del material de resistir la desmagnetització, producte energètic (BHmax), densitat d'energia magnètica ;Temperatura de Curie (TC), la temperatura a la qual el material perd el seu magnetisme.Els imants de neodimi tenen una major remanència, una major coercivitat i un producte energètic, però generalment són del tipus de temperatura Curie més baixa, el neodimi treballa amb terbi i disprosi per mantenir les seves propietats magnètiques a altes temperatures.
Disseny de motor síncron d'imant permanent
En el disseny d'un motor síncron d'imant permanent (PMSM), la construcció del rotor d'imant permanent es basa en el marc de l'estator d'un motor d'inducció trifàsic sense canviar la geometria de l'estator i els bobinats.Les especificacions i la geometria inclouen: velocitat del motor, freqüència, nombre de pols, longitud de l'estator, diàmetres interior i exterior, nombre de ranures del rotor.El disseny de PMSM inclou pèrdua de coure, EMF posterior, pèrdua de ferro i inductància mútua i pròpia, flux magnètic, resistència de l'estator, etc.
Càlcul de l'autoinductància i la inductància mútua:
La inductància L es pot definir com la relació entre l'enllaç de flux i el corrent productor de flux I, en Henrys (H), igual a Weber per ampere.Un inductor és un dispositiu utilitzat per emmagatzemar energia en un camp magnètic, de manera similar a com un condensador emmagatzema energia en un camp elèctric.Els inductors solen consistir en bobines, normalment enrotllades al voltant d'un nucli de ferrita o ferromagnètic, i el seu valor d'inductància només està relacionat amb l'estructura física del conductor i la permeabilitat del material per on passa el flux magnètic.
Els passos per trobar la inductància són els següents:1. Suposem que hi ha un corrent I al conductor.2. Utilitzeu la llei de Biot-Savart o la llei de bucle d'Ampere (si està disponible) per determinar que B és prou simètrica.3. Calcula el flux total que connecta tots els circuits.4. Multipliqueu el flux magnètic total pel nombre de bucles per obtenir l'enllaç de flux i realitzeu el disseny del motor síncron d'imant permanent avaluant els paràmetres requerits.
L'estudi va trobar que el disseny d'utilitzar NdFeB com a material del rotor d'imant permanent de CA va augmentar el flux magnètic generat a l'espai d'aire, donant lloc a una reducció del radi interior de l'estator, mentre que el radi interior de l'estator utilitzava el samari cobalt permanent. El material del rotor imant era més gran.Els resultats mostren que la pèrdua efectiva de coure en NdFeB es redueix en un 8,124%.Per al cobalt de samari com a material d'imant permanent, el flux magnètic serà una variació sinusoïdal.En general, el disseny i la construcció de motors síncrons d'imants permanents han de tenir en compte tant l'estructura de l'estator com del rotor per obtenir un motor d'alt rendiment.
en conclusió
El motor síncron d'imant permanent (PMSM) és un motor síncron que utilitza materials magnètics alts per a la magnetització i té les característiques d'alta eficiència, estructura senzilla i fàcil control.Aquest motor síncron d'imant permanent té aplicacions en tecnologia de tracció, automoció, robòtica i aeroespacial.La densitat de potència dels motors síncrons d'imants permanents és superior a la dels motors d'inducció de la mateixa capacitat perquè no hi ha potència de l'estator dedicada a generar el camp magnètic..
Actualment, el disseny de PMSM requereix no només una potència més gran, sinó també una massa menor i un moment d'inèrcia més baix.
Hora de publicació: 01-jul-2022