Dengan berkembangnya material magnet permanen tanah jarang pada tahun 1970-an, motor magnet permanen tanah jarang pun mulai bermunculan. Motor magnet permanen menggunakan magnet permanen tanah jarang untuk eksitasi, dan magnet permanen dapat menghasilkan medan magnet permanen setelah magnetisasi. Kinerja eksitasinya sangat baik, dan lebih unggul daripada motor eksitasi listrik dalam hal stabilitas, kualitas, dan pengurangan kerugian, yang telah mengguncang pasar motor tradisional.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, kinerja dan teknologi material elektromagnetik, terutama material elektromagnetik tanah jarang, telah berangsur-angsur membaik. Ditambah dengan pesatnya perkembangan elektronika daya, teknologi transmisi daya, dan teknologi kontrol otomatis, kinerja motor sinkron magnet permanen semakin baik.

Lebih jauh lagi, motor sinkron magnet permanen memiliki kelebihan berupa bobot yang ringan, struktur yang sederhana, ukuran yang kecil, karakteristik yang baik, dan kepadatan daya yang tinggi. Banyak lembaga penelitian ilmiah dan perusahaan yang secara aktif melakukan penelitian dan pengembangan motor sinkron magnet permanen, dan area aplikasinya akan semakin diperluas.

1.Dasar pengembangan motor sinkron magnet permanen

a.Penerapan bahan magnet permanen tanah jarang berkinerja tinggi

Material magnet permanen tanah jarang telah melalui tiga tahap: SmCo5, Sm2Co17, dan Nd2Fe14B. Saat ini, material magnet permanen yang diwakili oleh NdFeB telah menjadi jenis material magnet permanen tanah jarang yang paling banyak digunakan karena sifat magnetiknya yang sangat baik. Pengembangan material magnet permanen telah mendorong pengembangan motor magnet permanen.

Dibandingkan dengan motor induksi tiga fase tradisional dengan eksitasi listrik, magnet permanen menggantikan kutub eksitasi listrik, menyederhanakan struktur, menghilangkan cincin selip dan sikat rotor, mewujudkan struktur tanpa sikat, dan mengurangi ukuran rotor. Hal ini meningkatkan kerapatan daya, kerapatan torsi, dan efisiensi kerja motor, serta membuat motor lebih kecil dan ringan, yang selanjutnya memperluas bidang aplikasinya dan mendorong pengembangan motor listrik menuju daya yang lebih tinggi.

b.Penerapan teori kendali baru

Dalam beberapa tahun terakhir, algoritma kontrol telah berkembang pesat. Di antaranya, algoritma kontrol vektor telah memecahkan masalah strategi penggerak motor AC pada prinsipnya, sehingga motor AC memiliki kinerja kontrol yang baik. Munculnya kontrol torsi langsung membuat struktur kontrol menjadi lebih sederhana, dan memiliki karakteristik kinerja sirkuit yang kuat untuk perubahan parameter dan kecepatan respons dinamis torsi yang cepat. Teknologi kontrol torsi tidak langsung memecahkan masalah denyut torsi besar dari torsi langsung pada kecepatan rendah, dan meningkatkan kecepatan dan akurasi kontrol motor.

c.Penerapan perangkat elektronika daya dan prosesor berkinerja tinggi

Teknologi elektronika daya modern merupakan antarmuka penting antara industri informasi dan industri tradisional, serta jembatan antara arus lemah dan arus kuat yang terkendali. Pengembangan teknologi elektronika daya memungkinkan terwujudnya strategi pengendalian penggerak.

Pada tahun 1970-an, serangkaian inverter serba guna muncul, yang dapat mengubah daya frekuensi industri menjadi daya frekuensi variabel dengan frekuensi yang dapat disesuaikan secara terus-menerus, sehingga menciptakan kondisi untuk pengaturan kecepatan frekuensi variabel daya AC. Inverter ini memiliki kemampuan soft start setelah frekuensi ditetapkan, dan frekuensi dapat naik dari nol ke frekuensi yang ditetapkan pada kecepatan tertentu, dan kecepatan kenaikan dapat disesuaikan secara terus-menerus dalam rentang yang luas, sehingga memecahkan masalah start motor sinkron.

2.Status perkembangan motor sinkron magnet permanen di dalam dan luar negeri

Motor pertama dalam sejarah adalah motor magnet permanen. Pada saat itu, kinerja bahan magnet permanen relatif buruk, dan gaya koersif serta remanensi magnet permanen terlalu rendah, sehingga segera digantikan oleh motor eksitasi listrik.

Pada tahun 1970-an, material magnet permanen tanah jarang yang diwakili oleh NdFeB memiliki gaya koersif, remanensi, kemampuan demagnetisasi yang kuat, dan produk energi magnetik yang besar, yang membuat motor sinkron magnet permanen berdaya tinggi muncul di panggung sejarah. Kini, penelitian tentang motor sinkron magnet permanen menjadi semakin matang, dan berkembang menuju kecepatan tinggi, torsi tinggi, daya tinggi, dan efisiensi tinggi.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan investasi besar dari para akademisi dan pemerintah dalam negeri, motor sinkron magnet permanen telah berkembang pesat. Dengan perkembangan teknologi komputer mikro dan teknologi kontrol otomatis, motor sinkron magnet permanen telah banyak digunakan di berbagai bidang. Karena kemajuan masyarakat, persyaratan orang-orang untuk motor sinkron magnet permanen menjadi lebih ketat, mendorong motor magnet permanen untuk berkembang menuju rentang pengaturan kecepatan yang lebih besar dan kontrol presisi yang lebih tinggi. Karena peningkatan proses produksi saat ini, bahan magnet permanen berkinerja tinggi telah dikembangkan lebih lanjut. Ini sangat mengurangi biayanya dan secara bertahap menerapkannya ke berbagai bidang kehidupan.

3. Teknologi saat ini

a. Teknologi desain motor sinkron magnet permanen

Dibandingkan dengan motor eksitasi listrik biasa, motor sinkron magnet permanen tidak memiliki belitan eksitasi listrik, cincin kolektor, dan kabinet eksitasi, yang tidak hanya meningkatkan stabilitas dan keandalan, tetapi juga efisiensi.

Di antara semuanya, motor magnet permanen terintegrasi mempunyai keunggulan efisiensi tinggi, faktor daya tinggi, kerapatan daya unit tinggi, kemampuan ekspansi kecepatan magnetik lemah yang kuat, dan kecepatan respons dinamis cepat, sehingga menjadikannya pilihan ideal untuk menggerakkan motor.

Magnet permanen menyediakan seluruh medan magnet eksitasi motor magnet permanen, dan torsi cogging akan meningkatkan getaran dan kebisingan motor selama pengoperasian. Torsi cogging yang berlebihan akan memengaruhi kinerja kecepatan rendah sistem kontrol kecepatan motor dan posisi presisi tinggi sistem kontrol posisi. Oleh karena itu, saat merancang motor, torsi cogging harus dikurangi sebanyak mungkin melalui pengoptimalan motor.

Menurut penelitian, metode umum untuk mengurangi torsi cogging meliputi mengubah koefisien busur kutub, mengurangi lebar slot stator, mencocokkan slot miring dan slot kutub, mengubah posisi, ukuran, dan bentuk kutub magnet, dll. Namun, perlu dicatat bahwa saat mengurangi torsi cogging, hal itu dapat memengaruhi kinerja motor lainnya, seperti torsi elektromagnetik dapat berkurang karenanya. Oleh karena itu, saat mendesain, berbagai faktor harus diseimbangkan semaksimal mungkin untuk mencapai kinerja motor terbaik.

b.Teknologi simulasi motor sinkron magnet permanen

Kehadiran magnet permanen pada motor magnet permanen menyulitkan perancang untuk menghitung parameter, seperti desain koefisien fluks kebocoran tanpa beban dan koefisien busur kutub. Umumnya, perangkat lunak analisis elemen hingga digunakan untuk menghitung dan mengoptimalkan parameter motor magnet permanen. Perangkat lunak analisis elemen hingga dapat menghitung parameter motor dengan sangat akurat, dan sangat andal untuk digunakan guna menganalisis dampak parameter motor terhadap kinerja.

Metode perhitungan elemen hingga memudahkan, mempercepat, dan lebih akurat bagi kita untuk menghitung dan menganalisis medan elektromagnetik motor. Ini adalah metode numerik yang dikembangkan berdasarkan metode perbedaan dan telah banyak digunakan dalam sains dan teknik. Gunakan metode matematika untuk mendiskritkan beberapa domain solusi kontinu ke dalam kelompok unit, lalu interpolasi di setiap unit. Dengan cara ini, fungsi interpolasi linier terbentuk, yaitu, fungsi perkiraan disimulasikan dan dianalisis menggunakan elemen hingga, yang memungkinkan kita untuk secara intuitif mengamati arah garis medan magnet dan distribusi kerapatan fluks magnet di dalam motor.

c.Teknologi kontrol motor sinkron magnet permanen

Peningkatan kinerja sistem penggerak motor juga sangat penting bagi pengembangan bidang kontrol industri. Hal ini memungkinkan sistem untuk digerakkan pada kinerja terbaik. Karakteristik dasarnya tercermin dalam kecepatan rendah, terutama dalam kasus start-up cepat, akselerasi statis, dll., dapat menghasilkan torsi besar; dan saat melaju pada kecepatan tinggi, dapat mencapai kontrol kecepatan daya konstan dalam rentang yang luas. Tabel 1 membandingkan kinerja beberapa motor utama.

Seperti yang dapat dilihat dari Tabel 1, motor magnet permanen memiliki keandalan yang baik, rentang kecepatan yang lebar, dan efisiensi yang tinggi. Jika dikombinasikan dengan metode kontrol yang sesuai, seluruh sistem motor dapat mencapai kinerja terbaik. Oleh karena itu, perlu untuk memilih algoritma kontrol yang sesuai untuk mencapai pengaturan kecepatan yang efisien, sehingga sistem penggerak motor dapat beroperasi dalam area pengaturan kecepatan yang relatif luas dan rentang daya yang konstan.

Metode pengendalian vektor banyak digunakan dalam algoritma pengendalian kecepatan motor magnet permanen. Metode ini memiliki keunggulan rentang pengaturan kecepatan yang lebar, efisiensi tinggi, keandalan tinggi, stabilitas yang baik, dan manfaat ekonomi yang baik. Metode ini banyak digunakan dalam penggerak motor, transportasi kereta api, dan servo perkakas mesin. Karena penggunaan yang berbeda, strategi pengendalian vektor yang diadopsi saat ini juga berbeda.

4.Karakteristik motor sinkron magnet permanen

Motor sinkron magnet permanen memiliki struktur sederhana, rugi daya rendah, dan faktor daya tinggi. Dibandingkan dengan motor eksitasi listrik, karena tidak ada sikat, komutator, dan perangkat lain, tidak diperlukan arus eksitasi reaktif, sehingga arus stator dan rugi resistansi lebih kecil, efisiensinya lebih tinggi, torsi eksitasi lebih besar, dan kinerja kontrolnya lebih baik. Namun, ada kekurangannya seperti biaya tinggi dan kesulitan dalam memulai. Karena penerapan teknologi kontrol pada motor, terutama penerapan sistem kontrol vektor, motor sinkron magnet permanen dapat mencapai pengaturan kecepatan rentang lebar, respons dinamis cepat, dan kontrol posisi presisi tinggi, sehingga motor sinkron magnet permanen akan menarik lebih banyak orang untuk melakukan penelitian ekstensif.

5.Karakteristik teknis motor sinkron magnet permanen Anhui Mingteng

a. Motor memiliki faktor daya dan faktor kualitas jaringan listrik yang tinggi. Tidak diperlukan kompensator faktor daya, dan kapasitas peralatan gardu induk dapat dimanfaatkan sepenuhnya;

b. Motor magnet permanen digerakkan oleh magnet permanen dan beroperasi secara serempak. Tidak ada denyut kecepatan, dan resistansi pipa tidak meningkat saat menggerakkan kipas dan pompa;

c. Motor magnet permanen dapat dirancang dengan torsi awal yang tinggi (lebih dari 3 kali) dan kapasitas kelebihan beban yang tinggi sesuai kebutuhan, sehingga memecahkan fenomena "kuda besar menarik kereta kecil";

d. Arus reaktif motor asinkron biasa umumnya sekitar 0,5-0,7 kali dari arus pengenal. Motor sinkron magnet permanen Mingteng tidak memerlukan arus eksitasi. Arus reaktif motor magnet permanen dan motor asinkron sekitar 50% berbeda, dan arus operasi aktual sekitar 15% lebih rendah daripada motor asinkron;

e. Motor dapat dirancang untuk memulai secara langsung, dan dimensi pemasangan eksternal sama dengan motor asinkron yang saat ini banyak digunakan, yang dapat sepenuhnya menggantikan motor asinkron;

f. Penambahan pengemudi dapat mencapai soft start, soft stop, dan pengaturan kecepatan stepless, dengan respons dinamis yang baik dan efek penghematan daya yang lebih ditingkatkan;

g. Motor memiliki banyak struktur topologi, yang secara langsung memenuhi persyaratan dasar peralatan mekanis dalam jangkauan luas dan dalam kondisi ekstrem;

h. Untuk meningkatkan efisiensi sistem, memperpendek rantai transmisi, dan mengurangi biaya perawatan, motor sinkron magnet permanen penggerak langsung kecepatan tinggi dan rendah dapat dirancang dan diproduksi untuk memenuhi persyaratan pengguna yang lebih tinggi.

Anhui Mingteng Permanen-Magnetik Mesin & Peralatan Listrik Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) didirikan pada tahun 2007. Perusahaan ini merupakan perusahaan teknologi tinggi yang mengkhususkan diri dalam penelitian dan pengembangan, produksi, dan penjualan motor sinkron magnet permanen dengan efisiensi sangat tinggi. Perusahaan ini menggunakan teori desain motor modern, perangkat lunak desain profesional, dan program desain motor magnet permanen yang dikembangkan sendiri untuk mensimulasikan medan elektromagnetik, medan fluida, medan suhu, medan tegangan, dll. dari motor magnet permanen, mengoptimalkan struktur sirkuit magnetik, meningkatkan tingkat efisiensi energi motor, dan pada dasarnya memastikan penggunaan motor magnet permanen yang andal.

Hak Cipta: Artikel ini adalah cetak ulang dari nomor publik WeChat “Motor Alliance”, tautan aslihttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

Artikel ini tidak mewakili pandangan perusahaan kami. Jika Anda memiliki pendapat atau pandangan yang berbeda, mohon koreksi kami!