Por que os motores síncronos de imán permanente se converten nos principais motores de accionamento?
O motor eléctrico pode converter a enerxía eléctrica en enerxía mecánica e transferila ás rodas a través do sistema de transmisión para impulsar o vehículo. É un dos sistemas de accionamento principais dos vehículos de novas enerxías. Na actualidade, os motores de accionamento máis empregados nos vehículos de novas enerxías son principalmente motores síncronos de imán permanente e motores asíncronos de CA. A maioría dos vehículos de novas enerxías empregan motores síncronos de imán permanente. Entre as empresas automobilísticas representativas están BYD, Li Auto, etc. Algúns vehículos empregan motores asíncronos de CA. Os motores eléctricos representan empresas automobilísticas como Tesla e Mercedes-Benz.
Un motor asíncrono está composto principalmente por un estator estacionario e un rotor rotatorio. Cando o enrolamento do estator está conectado á fonte de alimentación de CA, o rotor xirará e producirá potencia. O principio principal é que cando o enrolamento do estator está energizado (corrente alterna), formará un campo electromagnético rotatorio, e o enrolamento do rotor é un condutor pechado que corta continuamente as liñas de indución magnética do estator no campo magnético rotatorio do estator. Segundo a lei de Faraday, cando un condutor pechado corta a liña de indución magnética, xérase unha corrente e a corrente xerará un campo electromagnético. Neste momento, hai dous campos electromagnéticos: un é o campo electromagnético do estator conectado á corrente alterna externa e o outro xérase ao cortar a liña de indución electromagnética do estator. Campo electromagnético do rotor. Segundo a lei de Lenz, a corrente inducida sempre resistirá a causa da corrente inducida, é dicir, intentará evitar que os condutores do rotor corten as liñas de indución magnética do campo magnético rotatorio do estator. O resultado é: os condutores do rotor "alcanzarán" os do estator. O campo electromagnético rotatorio significa que o rotor persegue o campo magnético rotatorio do estator e, finalmente, o motor comeza a xirar. Durante o proceso, a velocidade de rotación do rotor (n2) e a velocidade de rotación do estator (n1) están desincronizadas (a diferenza de velocidade é de aproximadamente 2-6%). Polo tanto, chámase motor de CA asíncrono. Pola contra, se a velocidade de rotación é a mesma, chámase motor síncrono.
O motor síncrono de imán permanente tamén é un tipo de motor de corrente alterna. O seu rotor está feito de aceiro con imáns permanentes. Cando o motor está en funcionamento, o estator recibe enerxía para xerar un campo magnético rotatorio que empurra o rotor a xirar. "Sincronización" significa que a rotación do rotor durante o funcionamento en estado estacionario está sincronizada coa velocidade de rotación do campo magnético. Os motores síncronos de imán permanente teñen unha maior relación potencia-peso, son máis pequenos en tamaño, máis lixeiros en peso, teñen un maior par de saída e teñen unha excelente velocidade límite e rendemento de freada. Polo tanto, os motores síncronos de imán permanente convertéronse no vehículo eléctrico máis utilizado na actualidade. Non obstante, cando o material do imán permanente está sometido a vibracións, altas temperaturas e corrente de sobrecarga, a súa permeabilidade magnética pode diminuír ou pode producirse desmagnetización, o que pode reducir o rendemento do motor de imán permanente. Ademais, os motores síncronos de imán permanente de terras raras usan materiais de terras raras e o custo de fabricación non é estable.
En comparación cos motores síncronos de imán permanente, os motores asíncronos necesitan absorber enerxía eléctrica para a excitación cando funcionan, o que consumirá enerxía eléctrica e reducirá a eficiencia do motor. Os motores de imán permanente son máis caros debido á adición de imáns permanentes.
Os modelos que escollen motores asíncronos de CA tenden a dar prioridade ao rendemento e aproveitan as vantaxes de rendemento e eficiencia dos motores asíncronos de CA a altas velocidades. O modelo representativo é o primeiro Modelo S. Principais características: cando o coche circula a alta velocidade, pode manter un funcionamento a alta velocidade e un uso eficiente da enerxía eléctrica, reducindo o consumo de enerxía e mantendo a potencia máxima;
Os modelos que escollen motores síncronos de imán permanente tenden a priorizar o consumo de enerxía e a utilizar o rendemento e o funcionamento eficiente dos motores síncronos de imán permanente a baixas velocidades, o que os fai axeitados para coches pequenos e medianos. As súas características son o tamaño reducido, o peso lixeiro e a duración prolongada da batería. Ao mesmo tempo, teñen un bo rendemento de regulación da velocidade e poden manter unha alta eficiencia cando se enfrontan a arranques, paradas, aceleracións e desaceleracións repetidas.
Os motores síncronos de imán permanente dominan. Segundo as estatísticas da "Base de datos mensual da cadea da industria de vehículos de nova enerxía" publicadas polo Advanced Industry Research Institute (GGII), a capacidade instalada nacional de motores de accionamento de vehículos de nova enerxía de xaneiro a agosto de 2022 foi de aproximadamente 3,478 millóns de unidades, un aumento interanual do 101 %. Entre eles, a capacidade instalada de motores síncronos de imán permanente foi de 3,329 millóns de unidades, un aumento interanual do 106 %; a capacidade instalada de motores asíncronos de CA foi de 1,295 millóns de unidades, un aumento interanual do 22 %.
Os motores síncronos de imán permanente convertéronse nos principais motores de accionamento no mercado de turismos eléctricos puros.
A xulgar pola selección de motores para modelos convencionais no país e no estranxeiro, os vehículos de nova enerxía lanzados por SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, etc., usan motores síncronos de imán permanente. Os motores síncronos de imán permanente úsanse principalmente na China. En primeiro lugar, porque os motores síncronos de imán permanente teñen un bo rendemento a baixa velocidade e unha alta eficiencia de conversión, o que son moi axeitados para condicións de traballo complexas con arranques e paradas frecuentes no tráfico urbano. En segundo lugar, debido aos imáns permanentes de neodimio ferro boro nos motores síncronos de imán permanente. Os materiais requiren o uso de recursos de terras raras, e o meu país ten o 70 % dos recursos de terras raras do mundo, e a produción total de materiais magnéticos NdFeB alcanza o 80 % do mundo, polo que a China está máis interesada en usar motores síncronos de imán permanente.
As empresas estranxeiras Tesla e BMW empregan motores síncronos de imán permanente e motores asíncronos de CA para desenvolver en colaboración. Desde a perspectiva da estrutura da aplicación, o motor síncrono de imán permanente é a opción principal para os vehículos de novas enerxías.
O custo dos materiais de imán permanente representa arredor do 30 % do custo dos motores síncronos de imán permanente. As materias primas para a fabricación de motores síncronos de imán permanente inclúen principalmente neodimio-ferro-boro, láminas de aceiro ao silicio, cobre e aluminio. Entre elas, o material de imán permanente neodimio-ferro-boro úsase principalmente para fabricar imáns permanentes do rotor, e a composición de custos é de arredor do 30 %; as láminas de aceiro ao silicio úsanse principalmente para facer custos personalizados. A composición de custos do núcleo do rotor é de arredor do 20 %; a composición de custos do enrolamento do estator é de arredor do 15 %; a composición de custos do eixe do motor é de arredor do 5 %; e a composición de custos da carcasa do motor é de arredor do 15 %.
Por que sonCompresor de aire de parafuso con motores de imán permanente OSGmáis eficiente?
O motor síncrono de imán permanente está composto principalmente por compoñentes de estator, rotor e carcasa. Do mesmo xeito que os motores de corrente alterna ordinarios, o núcleo do estator ten unha estrutura laminada para reducir a perda de ferro debido ás correntes de Foucault e aos efectos de histérese cando o motor está en funcionamento; os enrolamentos tamén adoitan ser estruturas simétricas trifásicas, pero a selección dos parámetros é bastante diferente. A parte do rotor ten varias formas, incluíndo un rotor de imán permanente cunha gaiola de esquío de arranque e un rotor de imán permanente puro integrado ou montado na superficie. O núcleo do rotor pode converterse nunha estrutura sólida ou laminado. O rotor está equipado con material de imán permanente, que comunmente se denomina imán.
No funcionamento normal do motor de imán permanente, os campos magnéticos do rotor e do estator están nun estado síncrono. Non hai corrente inducida na parte do rotor, nin perda de cobre do rotor, histérese nin perda de correntes de Foucault. Non hai necesidade de considerar o problema da perda e o quecemento do rotor. Xeralmente, o motor de imán permanente funciona cun convertidor de frecuencia especial e, naturalmente, ten unha función de arranque suave. Ademais, o motor de imán permanente é un motor síncrono, que ten a característica de axustar o factor de potencia a través da intensidade da excitación, polo que o factor de potencia pódese deseñar a un valor especificado.
Desde o punto de vista inicial, debido a que o motor de imán permanente se arranca mediante unha fonte de alimentación de frecuencia variable ou un inversor de apoio, o proceso de arranque do motor de imán permanente é moi sinxelo; é similar ao arranque dun motor de frecuencia variable e evita os defectos de arranque dos motores asíncronos de gaiola ordinarios.
En resumo, a eficiencia e o factor de potencia dos motores de imán permanente poden alcanzar niveis moi altos, a estrutura é moi sinxela e o mercado estivo moi quente nos últimos dez anos.
Non obstante, a falla por perda de excitación é un problema inevitable nos motores de imán permanente. Cando a corrente é demasiado grande ou a temperatura é demasiado alta, a temperatura dos enrolamentos do motor aumentará instantaneamente, a corrente aumentará bruscamente e os imáns permanentes perderán excitación rapidamente. No control do motor de imán permanente, establécese un dispositivo de protección contra sobrecorrente para evitar o problema da queima do enrolamento do estator do motor, pero a perda de excitación resultante e a parada do equipo son inevitables.
Data de publicación: 12 de decembro de 2023
