Чому синхронні двигуни з постійними магнітами стають основними приводними двигунами?
Електричний двигун може перетворювати електричну енергію в механічну та передавати механічну енергію колесам через систему трансмісії для керування транспортним засобом.Це одна з основних систем приводу нових транспортних засобів.В даний час найчастіше використовуваними приводними двигунами в транспортних засобах з новою енергією є в основному синхронні двигуни з постійними магнітами та асинхронні двигуни змінного струму.Більшість транспортних засобів, які працюють на новій енергії, використовують синхронні двигуни з постійними магнітами.Представники автомобільних компаній включають BYD, Li Auto тощо. Деякі транспортні засоби використовують асинхронні двигуни змінного струму.Електродвигуни представляють автомобільні компанії, такі як Tesla і Mercedes-Benz.
Асинхронний двигун в основному складається з нерухомого статора та обертового ротора.Коли обмотка статора підключена до джерела змінного струму, ротор буде обертатися та видавати потужність.Основний принцип полягає в тому, що коли на обмотку статора подається напруга (змінний струм), вона утворює обертове електромагнітне поле, а обмотка ротора є замкнутим провідником, який безперервно перерізає лінії магнітної індукції статора в обертовому магнітному полі статора.Відповідно до закону Фарадея, коли замкнутий провідник перерізає лінію магнітної індукції, виникне струм, а струм створить електромагнітне поле.У цей час існує два електромагнітних поля: одне - це електромагнітне поле статора, підключене до зовнішнього змінного струму, а інше генерується перерізанням лінії електромагнітної індукції статора.Електромагнітне поле ротора.Відповідно до закону Ленца, індукційний струм завжди буде чинити опір причині індукційного струму, тобто намагатиметься запобігти тому, щоб провідники на роторі перерізали лінії магнітної індукції обертового магнітного поля статора.Результат: провідники на роторі будуть «наздоганяти» електромагнітне поле статора. Обертове електромагнітне поле означає, що ротор переслідує обертове магнітне поле статора, і, нарешті, двигун починає обертатися.Під час процесу швидкість обертання ротора (n2) і швидкість обертання статора (n1) розсинхронізовані (різниця в швидкостях близько 2-6%).Тому його називають асинхронним двигуном змінного струму.Навпаки, якщо швидкість обертання однакова, це називається синхронним двигуном.
Синхронний двигун з постійним магнітом також є різновидом двигуна змінного струму.Його ротор виготовлений зі сталі з постійними магнітами.Коли двигун працює, статор подається під напругу для створення обертового магнітного поля, яке штовхає ротор до обертання.«Синхронізація» означає, що обертання ротора під час сталого режиму роботи Швидкість синхронізована зі швидкістю обертання магнітного поля.Синхронні двигуни з постійними магнітами мають більш високе співвідношення потужності до ваги, менші за розміром, легшу за вагою, мають більший вихідний крутний момент і мають відмінну граничну швидкість і ефективність гальмування.Таким чином, синхронні двигуни з постійними магнітами стали найбільш широко використовуваним електромобілем сьогодні.електродвигуна.Однак, коли матеріал постійного магніту піддається вібрації, високій температурі та струму перевантаження, його магнітна проникність може зменшитися або може статися розмагнічування, що може знизити продуктивність двигуна постійного магніту.Крім того, рідкоземельні синхронні двигуни з постійним магнітом використовують рідкоземельні матеріали, а вартість виробництва не є стабільною.
У порівнянні з синхронними двигунами з постійними магнітами, асинхронним двигунам потрібно поглинати електричну енергію для збудження під час роботи, що споживатиме електричну енергію та знижуватиме ефективність двигуна.Двигуни з постійними магнітами дорожчі через додавання постійних магнітів.
Моделі, які обирають асинхронні двигуни змінного струму, як правило, надають перевагу продуктивності та використовують переваги продуктивності та ефективності асинхронних двигунів змінного струму на високих швидкостях.Представницькою моделлю є рання модель S. Основні характеристики: коли автомобіль рухається на високій швидкості, він може підтримувати високу швидкість і ефективне використання електроенергії, зменшуючи споживання енергії при збереженні максимальної потужності;
Моделі, які обирають синхронні двигуни з постійними магнітами, як правило, віддають перевагу споживанню енергії та використовують продуктивність і ефективну роботу синхронних двигунів з постійними магнітами на низьких швидкостях, що робить їх придатними для малих і середніх автомобілів.Його характеристиками є невеликі розміри, легка вага та подовжений час автономної роботи.У той же час він має хороші показники регулювання швидкості та може підтримувати високу ефективність при повторних стартах, зупинках, прискореннях і уповільненнях.
Переважають синхронні двигуни з постійними магнітами.Згідно зі статистичними даними «Щомісячної бази даних ланцюга нових енергетичних транспортних засобів», опублікованої Інститутом передових промислових досліджень (GGII), внутрішня встановлена потужність приводних двигунів для транспортних засобів на новій енергії з січня по серпень 2022 року становила приблизно 3,478 мільйона одиниць, порівняно з роком раніше. -річний приріст 101%.Серед них встановлена потужність синхронних двигунів з постійними магнітами склала 3,329 мільйона одиниць, що на 106% більше, ніж у минулому році;встановлена потужність асинхронних двигунів змінного струму склала 1,295 млн одиниць, що на 22% більше, ніж у минулому році.
Синхронні двигуни з постійними магнітами стали основними приводними двигунами на ринку чисто електричних легкових автомобілів.
Судячи з вибору двигунів для основних моделей у країні та за кордоном, у нових транспортних засобах, які запускають вітчизняні SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors тощо, використовуються синхронні двигуни з постійними магнітами.Синхронні двигуни з постійними магнітами в основному використовуються в Китаї.По-перше, тому що синхронні двигуни з постійними магнітами мають хорошу низькошвидкісну продуктивність і високий ККД перетворення, які дуже підходять для складних умов роботи з частими запусками і зупинками в міському русі.По-друге, через постійні магніти неодиму, заліза, бору в синхронних двигунах з постійними магнітами.Матеріали вимагають використання рідкоземельних ресурсів, а моя країна має 70% світових рідкоземельних ресурсів, а загальний обсяг виробництва магнітних матеріалів NdFeB досягає 80% у світі, тому Китай більше зацікавлений у використанні синхронних двигунів з постійними магнітами.
Іноземні Tesla та BMW використовують синхронні двигуни з постійними магнітами та асинхронні двигуни змінного струму для спільної розробки.З точки зору структури застосування, синхронний двигун з постійним магнітом є основним вибором для нових транспортних засобів.
Вартість матеріалів з постійними магнітами становить близько 30% вартості синхронних двигунів з постійними магнітами.Сировина для виробництва синхронних двигунів з постійними магнітами в основному включає неодимове залізо, бор, кремнієву сталь, мідь і алюміній.Серед них матеріал постійного магніту неодим залізо бор в основному використовується для виготовлення роторних постійних магнітів, а склад вартості становить близько 30%;кремнієві сталеві листи в основному використовуються для виготовлення індивідуальних. Вартість складу сердечника ротора становить близько 20%;вартість складу обмотки статора близько 15%;вартісний склад вала двигуна близько 5%;а вартісний склад корпусу двигуна становить близько 15%.
ЧомуГвинтові повітряні двигуни OSG з постійними магнітамибільш ефективний?
Синхронний двигун з постійним магнітом в основному складається з компонентів статора, ротора та оболонки.Як і звичайні двигуни змінного струму, сердечник статора має шарувату структуру для зменшення втрат заліза через вихрові струми та гістерезис під час роботи двигуна;обмотки також зазвичай є трифазними симетричними структурами, але вибір параметрів зовсім інший.Частина ротора має різні форми, включаючи ротор з постійним магнітом із пусковою короткозамкнутою кліткою та вбудований або встановлений на поверхні ротор із чистим постійним магнітом.Сердечник ротора може бути виготовлений у вигляді суцільної конструкції або ламінований.Ротор оснащений матеріалом постійного магніту, який зазвичай називають магнітом.
При нормальній роботі двигуна з постійними магнітами магнітні поля ротора і статора знаходяться в синхронному стані.У частині ротора немає індукційного струму, немає втрат міді ротора, гістерезису чи вихрових струмів.Немає необхідності розглядати проблему втрати та нагріву ротора.Як правило, двигун з постійними магнітами живиться від спеціального перетворювача частоти і, природно, має функцію плавного пуску.Крім того, двигун з постійними магнітами є синхронним двигуном, який має характеристику регулювання коефіцієнта потужності через інтенсивність збудження, тому коефіцієнт потужності може бути розроблений до заданого значення.
З початкової точки зору, завдяки тому, що двигун з постійними магнітами запускається джерелом живлення зі змінною частотою або допоміжним інвертором, процес запуску двигуна з постійними магнітами дуже простий;це схоже на запуск двигуна зі змінною частотою та дозволяє уникнути дефектів запуску звичайних асинхронних двигунів із короткозамкнутою камерою.
Коротше кажучи, ефективність і коефіцієнт потужності двигунів з постійними магнітами можуть досягати дуже високого рівня, структура дуже проста, а ринок був дуже гарячим за останні десять років.
Однак втрата несправності збудження є неминучою проблемою в двигунах з постійними магнітами.Коли струм занадто великий або температура занадто висока, температура обмоток двигуна миттєво підвищиться, струм різко збільшиться, і постійні магніти швидко втратять збудження.У управлінні двигуном з постійними магнітами встановлюється пристрій захисту від перевантаження по струму, щоб уникнути проблеми спалювання обмотки статора двигуна, але в результаті цього втрата збудження та відключення обладнання неминучі.
Час публікації: 12 грудня 2023 р
