Zašto sinkroni motori s permanentnim magnetima postaju glavni pogonski motori?
Elektromotor može pretvoriti električnu energiju u mehaničku energiju i prenijeti mehaničku energiju na kotače putem prijenosnog sustava za pokretanje vozila. To je jedan od glavnih pogonskih sustava vozila s novom energijom. Trenutno su najčešće korišteni pogonski motori u vozilima s novom energijom uglavnom sinkroni motori s permanentnim magnetima i asinkroni motori s izmjeničnom strujom. Većina vozila s novom energijom koristi sinkrone motore s permanentnim magnetima. Reprezentativne automobilske tvrtke uključuju BYD, Li Auto itd. Neka vozila koriste asinkrone motore s izmjeničnom strujom. Elektromotori predstavljaju automobilske tvrtke poput Tesle i Mercedes-Benza.
Asinkroni motor se uglavnom sastoji od stacionarnog statora i rotirajućeg rotora. Kada je namot statora spojen na izmjeničnu struju, rotor se okreće i proizvodi snagu. Glavni princip je da kada se namot statora napaja (izmjenična struja), on stvara rotirajuće elektromagnetsko polje, a namot rotora je zatvoreni vodič koji kontinuirano reže linije magnetske indukcije statora u rotirajućem magnetskom polju statora. Prema Faradayevom zakonu, kada zatvoreni vodič reže liniju magnetske indukcije, generirat će se struja, a struja će generirati elektromagnetsko polje. U ovom trenutku postoje dva elektromagnetska polja: jedno je elektromagnetsko polje statora spojeno na vanjsku izmjeničnu struju, a drugo se generira rezanjem linije elektromagnetske indukcije statora. Elektromagnetske polje rotora. Prema Lenzovom zakonu, inducirana struja će uvijek otporovati uzroku inducirane struje, odnosno pokušat će spriječiti vodiče na rotoru da režu linije magnetske indukcije rotirajućeg magnetskog polja statora. Rezultat je: vodiči na rotoru će "sustići" statorovo. Rotirajuće elektromagnetsko polje znači da rotor juri rotirajuće magnetsko polje statora i konačno se motor počinje okretati. Tijekom procesa, brzina vrtnje rotora (n2) i brzina vrtnje statora (n1) nisu sinkronizirane (razlika u brzini je oko 2-6%). Stoga se naziva asinkroni AC motor. Naprotiv, ako je brzina vrtnje ista, naziva se sinkroni motor.
Sinkroni motor s permanentnim magnetima također je vrsta AC motora. Njegov rotor je izrađen od čelika s permanentnim magnetima. Kada motor radi, stator se napaja kako bi stvorio rotirajuće magnetsko polje koje potiče rotor da se okreće. "Sinkronizacija" znači da je brzina rotacije rotora tijekom rada u stacionarnom stanju sinkronizirana s brzinom rotacije magnetskog polja. Sinkroni motori s permanentnim magnetima imaju veći omjer snage i težine, manji su, lakši, imaju veći izlazni moment te izvrsne performanse granične brzine i kočenja. Stoga su sinkroni motori s permanentnim magnetima danas postali najčešće korišteni električni motori. Međutim, kada je materijal permanentnog magneta izložen vibracijama, visokoj temperaturi i struji preopterećenja, njegova magnetska permeabilnost može se smanjiti ili može doći do demagnetizacije, što može smanjiti performanse motora s permanentnim magnetima. Osim toga, sinkroni motori s permanentnim magnetima koriste materijale od rijetkih zemalja, a troškovi proizvodnje nisu stabilni.
U usporedbi sa sinkronim motorima s permanentnim magnetima, asinkroni motori moraju apsorbirati električnu energiju za pobudu tijekom rada, što će trošiti električnu energiju i smanjiti učinkovitost motora. Motori s permanentnim magnetima su skuplji zbog dodavanja permanentnih magneta.
Modeli koji odabiru AC asinkrone motore obično daju prioritet performansama i iskorištavaju prednosti performansi i učinkovitosti AC asinkronih motora pri velikim brzinama. Reprezentativni model je rani Model S. Glavne značajke: Kada se automobil vozi velikom brzinom, može održavati rad velikom brzinom i učinkovito koristiti električnu energiju, smanjujući potrošnju energije uz održavanje maksimalne izlazne snage;
Modeli koji odabiru sinkrone motore s permanentnim magnetima obično daju prioritet potrošnji energije i iskorištavaju izlazne performanse i učinkovit rad sinkronih motora s permanentnim magnetima pri malim brzinama, što ih čini prikladnima za male i srednje automobile. Karakteristike su im mala veličina, mala težina i dulji vijek trajanja baterije. Istovremeno, imaju dobre performanse regulacije brzine i mogu održavati visoku učinkovitost pri ponovljenim pokretanjima, zaustavljanjima, ubrzanjima i usporavanjima.
Dominiraju sinkroni motori s permanentnim magnetima. Prema statistikama iz "Mjesečne baze podataka o lancu industrije novih energetskih vozila" koju je objavio Institut za napredna industrijska istraživanja (GGII), domaći instalirani kapacitet pogonskih motora za nova energetska vozila od siječnja do kolovoza 2022. iznosio je približno 3,478 milijuna jedinica, što je međugodišnje povećanje od 101%. Među njima, instalirani kapacitet sinkronih motora s permanentnim magnetima iznosio je 3,329 milijuna jedinica, što je međugodišnje povećanje od 106%; instalirani kapacitet asinkronih motora s izmjeničnom strujom iznosio je 1,295 milijuna jedinica, što je međugodišnje povećanje od 22%.
Sinkroni motori s permanentnim magnetima postali su glavni pogonski motori na tržištu potpuno električnih osobnih automobila.
Sudeći po izboru motora za mainstream modele u zemlji i inozemstvu, nova energetska vozila koja su lansirali domaći SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors itd. koriste sinkrone motore s permanentnim magnetima. Sinkroni motori s permanentnim magnetima uglavnom se koriste u Kini. Prvo, zato što sinkroni motori s permanentnim magnetima imaju dobre performanse pri malim brzinama i visoku učinkovitost pretvorbe, što ih čini vrlo prikladnima za složene radne uvjete s čestim pokretanjima i zaustavljanjima u gradskom prometu. Drugo, zbog neodimij-željezo-borovih permanentnih magnetskih magneta u sinkronim motorima s permanentnim magnetima. Materijali zahtijevaju korištenje rijetkih zemaljskih resursa, a moja zemlja ima 70% svjetskih rijetkih zemaljskih resursa, a ukupna proizvodnja NdFeB magnetskih materijala doseže 80% svijeta, pa je Kina više zainteresirana za korištenje sinkronih motora s permanentnim magnetima.
Strani Tesla i BMW koriste sinkrone motore s permanentnim magnetima i asinkrone AC motore za zajednički razvoj. S gledišta strukture primjene, sinkroni motor s permanentnim magnetima je glavni izbor za vozila s novom energijom.
Trošak materijala za permanentne magnete čini oko 30% troškova sinkronih motora s permanentnim magnetima. Sirovine za proizvodnju sinkronih motora s permanentnim magnetima uglavnom uključuju neodimij željezo bor, silicijeve čelične limove, bakar i aluminij. Među njima, materijal permanentnih magneta neodimij željezo bor uglavnom se koristi za izradu rotorskih permanentnih magneta, a sastav troškova je oko 30%; silicijev čelični limovi uglavnom se koriste za izradu prilagođenih dijelova. Sastav troškova jezgre rotora je oko 20%; sastav troškova namota statora je oko 15%; sastav troškova osovine motora je oko 5%; a sastav troškova kućišta motora je oko 15%.
Zašto suOSG motori s permanentnim magnetima, vijčani zračni kompresoručinkovitiji?
Sinkroni motor s permanentnim magnetom uglavnom se sastoji od komponenti statora, rotora i kućišta. Poput običnih AC motora, jezgra statora ima laminiranu strukturu kako bi se smanjili gubici željeza zbog vrtložnih struja i histereznih efekata kada motor radi; namoti su također obično trofazne simetrične strukture, ali odabir parametara je sasvim drugačiji. Rotorski dio ima različite oblike, uključujući rotor s permanentnim magnetom s početnim kavezom vjeverica i ugrađeni ili površinski montirani rotor s čistim permanentnim magnetom. Jezgra rotora može biti izrađena u čvrstoj strukturi ili laminirana. Rotor je opremljen materijalom od permanentnog magneta, koji se obično naziva magnet.
Pri normalnom radu motora s permanentnim magnetima, magnetska polja rotora i statora su u sinkronom stanju. U rotorskom dijelu nema inducirane struje, niti gubitaka bakra rotora, histereze ili gubitaka vrtložnih struja. Nema potrebe razmatrati problem gubitaka i zagrijavanja rotora. Općenito, motor s permanentnim magnetima napaja se posebnim frekvencijskim pretvaračem i prirodno ima funkciju mekog pokretanja. Osim toga, motor s permanentnim magnetima je sinkroni motor koji ima karakteristiku podešavanja faktora snage putem intenziteta pobude, tako da se faktor snage može projektirati na određenu vrijednost.
S početne točke gledišta, zbog činjenice da se motor s permanentnim magnetima pokreće pomoću izvora napajanja promjenjive frekvencije ili pomoćnog pretvarača, proces pokretanja motora s permanentnim magnetima je vrlo jednostavan; sličan je pokretanju motora s promjenjivom frekvencijom i izbjegava nedostatke pokretanja koji se javljaju kod običnih asinhronih motora s kavezom.
Ukratko, učinkovitost i faktor snage motora s permanentnim magnetima mogu doseći vrlo visoke vrijednosti, struktura je vrlo jednostavna, a tržište je u posljednjih deset godina bilo vrlo traženo.
Međutim, gubitak pobude je neizbježan problem kod motora s permanentnim magnetima. Kada je struja prevelika ili je temperatura previsoka, temperatura namota motora će trenutno porasti, struja će se naglo povećati i permanentni magneti će brzo izgubiti pobudu. U upravljanju motorom s permanentnim magnetima, uređaj za zaštitu od prekomjerne struje postavljen je kako bi se izbjegao problem pregorijevanja namota statora motora, ali rezultirajući gubitak pobude i gašenje opreme su neizbježni.
Vrijeme objave: 12. prosinca 2023.
