Per què els motors síncrons d'imants permanents es converteixen en els principals motors d'accionament?
El motor elèctric pot convertir l'energia elèctrica en energia mecànica i transferir-la a les rodes a través del sistema de transmissió per impulsar el vehicle. És un dels sistemes d'accionament principals dels vehicles de nova energia. Actualment, els motors d'accionament més utilitzats en els vehicles de nova energia són principalment motors síncrons d'imants permanents i motors asíncrons de corrent altern. La majoria dels vehicles de nova energia utilitzen motors síncrons d'imants permanents. Entre les empreses automobilístiques representatives hi ha BYD, Li Auto, etc. Alguns vehicles utilitzen motors asíncrons de corrent altern. Els motors elèctrics representen empreses automobilístiques com ara Tesla i Mercedes-Benz.
Un motor asíncron es compon principalment d'un estator estacionari i un rotor giratori. Quan el bobinatge de l'estator està connectat a la font d'alimentació de CA, el rotor girarà i generarà potència. El principi principal és que quan el bobinatge de l'estator s'energitza (corrent altern), formarà un camp electromagnètic giratori, i el bobinatge del rotor és un conductor tancat que talla contínuament les línies d'inducció magnètica de l'estator en el camp magnètic giratori de l'estator. Segons la llei de Faraday, quan un conductor tancat talla la línia d'inducció magnètica, es generarà un corrent i el corrent generarà un camp electromagnètic. En aquest moment, hi ha dos camps electromagnètics: un és el camp electromagnètic de l'estator connectat al corrent altern extern i l'altre es genera tallant la línia d'inducció electromagnètica de l'estator. Camp electromagnètic del rotor. Segons la llei de Lenz, el corrent induït sempre resistirà la causa del corrent induït, és a dir, intentarà evitar que els conductors del rotor tallin les línies d'inducció magnètica del camp magnètic giratori de l'estator. El resultat és: els conductors del rotor "atraparan" els de l'estator. El camp electromagnètic giratori fa que el rotor persegueixi el camp magnètic giratori de l'estator i, finalment, el motor comenci a girar. Durant el procés, la velocitat de rotació del rotor (n2) i la velocitat de rotació de l'estator (n1) estan desincronitzades (la diferència de velocitat és d'aproximadament un 2-6%). Per tant, s'anomena motor de corrent altern asíncron. Al contrari, si la velocitat de rotació és la mateixa, s'anomena motor síncron.
El motor síncron d'imants permanents també és un tipus de motor de corrent altern. El seu rotor està fet d'acer amb imants permanents. Quan el motor funciona, l'estator s'energitza per generar un camp magnètic giratori per empènyer el rotor a girar. "Sincronització" significa que la rotació del rotor durant el funcionament en estat estacionari està sincronitzada amb la velocitat de rotació del camp magnètic. Els motors síncrons d'imants permanents tenen una relació potència-pes més alta, són més petits, més lleugers, tenen un parell de sortida més gran i tenen una velocitat límit i un rendiment de frenada excel·lents. Per tant, els motors síncrons d'imants permanents s'han convertit en el vehicle elèctric més utilitzat avui dia. Tanmateix, quan el material d'imant permanent està sotmès a vibracions, altes temperatures i corrent de sobrecàrrega, la seva permeabilitat magnètica pot disminuir o es pot produir una desmagnetització, cosa que pot reduir el rendiment del motor d'imants permanents. A més, els motors síncrons d'imants permanents de terres rares utilitzen materials de terres rares i el cost de fabricació no és estable.
En comparació amb els motors síncrons d'imants permanents, els motors asíncrons necessiten absorbir energia elèctrica per a l'excitació quan funcionen, cosa que consumirà energia elèctrica i reduirà l'eficiència del motor. Els motors d'imants permanents són més cars a causa de l'addició d'imants permanents.
Els models que escullen motors asíncrons de corrent altern tendeixen a donar prioritat al rendiment i aprofiten els avantatges de rendiment i eficiència dels motors asíncrons de corrent altern a altes velocitats. El model representatiu és el primer Model S. Característiques principals: Quan el cotxe circula a alta velocitat, pot mantenir un funcionament a alta velocitat i un ús eficient de l'energia elèctrica, reduint el consum d'energia i mantenint la màxima potència de sortida;
Els models que escullen motors síncrons d'imants permanents tendeixen a prioritzar el consum d'energia i a utilitzar el rendiment i el funcionament eficient dels motors síncrons d'imants permanents a baixes velocitats, cosa que els fa adequats per a cotxes petits i mitjans. Les seves característiques són la mida petita, el pes lleuger i la durada prolongada de la bateria. Al mateix temps, tenen un bon rendiment de regulació de velocitat i poden mantenir una alta eficiència quan s'enfronten a arrencades, aturades, acceleracions i desacceleracions repetides.
Els motors síncrons d'imants permanents dominen. Segons les estadístiques de la "New Energy Vehicle Industry Chain Monthly Database" publicada per l'Advanced Industry Research Institute (GGII), la capacitat instal·lada nacional de motors d'accionament de vehicles d'energia nous de gener a agost de 2022 va ser d'aproximadament 3,478 milions d'unitats, un augment interanual del 101%. Entre ells, la capacitat instal·lada de motors síncrons d'imants permanents va ser de 3,329 milions d'unitats, un augment interanual del 106%; la capacitat instal·lada de motors asíncrons de corrent altern va ser d'1,295 milions d'unitats, un augment interanual del 22%.
Els motors síncrons d'imants permanents s'han convertit en els principals motors d'accionament en el mercat de turismes elèctrics purs.
A jutjar per la selecció de motors per a models convencionals a nivell nacional i internacional, els vehicles de nova energia llançats per SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, etc. utilitzen motors síncrons d'imants permanents. Els motors síncrons d'imants permanents s'utilitzen principalment a la Xina. En primer lloc, perquè els motors síncrons d'imants permanents tenen un bon rendiment a baixa velocitat i una alta eficiència de conversió, cosa que els fa molt adequats per a condicions de treball complexes amb arrencades i parades freqüents en el trànsit urbà. En segon lloc, a causa dels imants permanents de neodimi ferro bor dels motors síncrons d'imants permanents. Els materials requereixen l'ús de recursos de terres rares, i el meu país té el 70% dels recursos de terres rares del món, i la producció total de materials magnètics NdFeB arriba al 80% del món, per la qual cosa la Xina està més interessada en l'ús de motors síncrons d'imants permanents.
Tesla i BMW, que treballen a l'estranger, utilitzen motors síncrons d'imants permanents i motors asíncrons de corrent altern per desenvolupar-los de manera col·laborativa. Des de la perspectiva de l'estructura de l'aplicació, el motor síncron d'imants permanents és l'opció principal per als vehicles de nova energia.
El cost dels materials d'imants permanents representa aproximadament el 30% del cost dels motors síncrons d'imants permanents. Les matèries primeres per a la fabricació de motors síncrons d'imants permanents inclouen principalment neodimi ferro bor, làmines d'acer al silici, coure i alumini. Entre ells, el material d'imant permanent neodimi ferro bor s'utilitza principalment per fabricar imants permanents del rotor, i la composició del cost és d'aproximadament el 30%; les làmines d'acer al silici s'utilitzen principalment per fer personalització. La composició del cost del nucli del rotor és d'aproximadament el 20%; la composició del cost del debanament de l'estator és d'aproximadament el 15%; la composició del cost de l'eix del motor és d'aproximadament el 5%; i la composició del cost de la carcassa del motor és d'aproximadament el 15%.
Per què sónCompressor d'aire de cargol amb motors d'imants permanents OSGmés eficient?
El motor síncron d'imants permanents està compost principalment per components d'estator, rotor i carcassa. Com els motors de corrent altern ordinaris, el nucli de l'estator té una estructura laminada per reduir la pèrdua de ferro a causa dels efectes de corrent de Foucault i histèresi quan el motor està en funcionament; els debanaments també solen ser estructures simètriques trifàsiques, però la selecció dels paràmetres és força diferent. La part del rotor té diverses formes, incloent-hi un rotor d'imant permanent amb una gàbia d'esquirol d'arrencada i un rotor d'imant permanent pur integrat o muntat a la superfície. El nucli del rotor es pot convertir en una estructura sòlida o laminat. El rotor està equipat amb material d'imant permanent, que comunament s'anomena imant.
En el funcionament normal del motor d'imants permanents, els camps magnètics del rotor i de l'estator es troben en un estat síncron. No hi ha corrent induït a la part del rotor, ni pèrdues de coure del rotor, ni histèresi, ni pèrdues de corrents de Foucault. No cal tenir en compte el problema de les pèrdues i l'escalfament del rotor. Generalment, el motor d'imants permanents s'alimenta mitjançant un convertidor de freqüència especial i, naturalment, té una funció d'arrencada suau. A més, el motor d'imants permanents és un motor síncron, que té la característica d'ajustar el factor de potència a través de la intensitat de l'excitació, de manera que el factor de potència es pot dissenyar a un valor especificat.
Des del punt de vista inicial, a causa del fet que el motor d'imant permanent s'inicia mitjançant una font d'alimentació de freqüència variable o un inversor de suport, el procés d'arrencada del motor d'imant permanent és molt fàcil; és similar a l'arrencada d'un motor de freqüència variable i evita els defectes d'arrencada dels motors asíncrons de gàbia ordinaris.
En resum, l'eficiència i el factor de potència dels motors d'imants permanents poden arribar a ser molt alts, l'estructura és molt senzilla i el mercat ha estat molt calent en els darrers deu anys.
Tanmateix, la pèrdua d'excitació és un problema inevitable en els motors d'imants permanents. Quan el corrent és massa gran o la temperatura és massa alta, la temperatura dels bobinatges del motor augmentarà instantàniament, el corrent augmentarà bruscament i els imants permanents perdran excitació ràpidament. En el control del motor d'imants permanents, s'estableix un dispositiu de protecció contra sobrecorrent per evitar el problema que es cremi el bobinatge de l'estator del motor, però la pèrdua d'excitació resultant i l'aturada de l'equip són inevitables.
Data de publicació: 12 de desembre de 2023
