Почему синхронные двигатели с постоянными магнитами становятся двигателями главного привода?
Электродвигатель может преобразовывать электрическую энергию в механическую и передавать механическую энергию колесам через систему трансмиссии для приведения в движение транспортного средства.Это одна из основных систем привода транспортных средств на новой энергии.В настоящее время обычно используемыми приводными двигателями в транспортных средствах на новой энергии являются в основном синхронные двигатели с постоянными магнитами и асинхронные двигатели переменного тока.В большинстве транспортных средств на новой энергии используются синхронные двигатели с постоянными магнитами.Представительные автомобильные компании включают BYD, Li Auto и т. д. В некоторых автомобилях используются асинхронные двигатели переменного тока.Электродвигатели представляют такие автомобильные компании, как Tesla и Mercedes-Benz.
Асинхронный двигатель в основном состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора.Когда обмотка статора подключена к источнику переменного тока, ротор будет вращаться и выдавать мощность.Основной принцип заключается в том, что когда обмотка статора находится под напряжением (переменный ток), она образует вращающееся электромагнитное поле, а обмотка ротора представляет собой замкнутый проводник, который непрерывно разрезает линии магнитной индукции статора во вращающемся магнитном поле статора.Согласно закону Фарадея, когда замкнутый проводник перерезает линию магнитной индукции, возникает ток, который порождает электромагнитное поле.В это время существуют два электромагнитных поля: одно — это электромагнитное поле статора, подключенное к внешнему переменному току, а другое генерируется путем разрезания линии электромагнитной индукции статора.Электромагнитное поле ротора.Согласно закону Ленца, наведенный ток всегда будет сопротивляться причине наведенного тока, то есть стараться не допустить, чтобы проводники на роторе перерезали линии магнитной индукции вращающегося магнитного поля статора.В результате проводники на роторе «догонят» статора. Вращающееся электромагнитное поле означает, что ротор преследует вращающееся магнитное поле статора, и, наконец, двигатель начинает вращаться.При этом скорость вращения ротора (n2) и скорость вращения статора (n1) не синхронизированы (разница скоростей составляет около 2-6%).Поэтому его называют асинхронным двигателем переменного тока.Напротив, если скорость вращения одинакова, двигатель называется синхронным.
Синхронный двигатель с постоянными магнитами также является разновидностью двигателя переменного тока.Его ротор изготовлен из стали с постоянными магнитами.Когда двигатель работает, на статор подается напряжение, создающее вращающееся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться.«Синхронизация» означает, что скорость вращения ротора в установившемся режиме синхронизируется со скоростью вращения магнитного поля.Синхронные двигатели с постоянными магнитами имеют более высокое соотношение мощности к весу, меньше по размеру, легче по весу, имеют больший выходной крутящий момент, а также превосходную предельную скорость и эффективность торможения.Таким образом, синхронные двигатели с постоянными магнитами стали сегодня наиболее широко используемыми электромобилями.электродвигателя.Однако, когда материал постоянного магнита подвергается вибрации, высокой температуре и току перегрузки, его магнитная проницаемость может уменьшиться или может произойти размагничивание, что может снизить производительность двигателя с постоянными магнитами.Кроме того, в синхронных двигателях с редкоземельными постоянными магнитами используются редкоземельные материалы, а стоимость производства нестабильна.
По сравнению с синхронными двигателями с постоянными магнитами, асинхронные двигатели должны поглощать электрическую энергию для возбуждения во время работы, что будет потреблять электрическую энергию и снижать эффективность двигателя.Двигатели с постоянными магнитами дороже из-за добавления постоянных магнитов.
Модели, в которых выбираются асинхронные двигатели переменного тока, как правило, отдают приоритет производительности и используют преимущества производительности и эффективности асинхронных двигателей переменного тока на высоких скоростях.Представительской моделью является ранняя модель S. Основные характеристики: Когда автомобиль движется на высокой скорости, он может поддерживать высокоскоростную работу и эффективное использование электрической энергии, снижая потребление энергии при сохранении максимальной выходной мощности;
Модели, в которых используются синхронные двигатели с постоянными магнитами, имеют тенденцию отдавать приоритет потреблению энергии и использовать производительность и эффективную работу синхронных двигателей с постоянными магнитами на низких скоростях, что делает их подходящими для автомобилей малого и среднего размера.Его характеристики — небольшой размер, легкий вес и увеличенный срок службы батареи.В то же время он имеет хорошие характеристики регулирования скорости и может поддерживать высокую эффективность при повторяющихся запусках, остановках, ускорениях и замедлениях.
Преобладают синхронные двигатели с постоянными магнитами.Согласно статистическим данным из «Ежемесячной базы данных цепочки транспортных средств на новой энергии», опубликованной Институтом передовых отраслевых исследований (GGII), внутренняя установленная мощность приводных двигателей транспортных средств на новой энергии с января по август 2022 года составила примерно 3,478 миллиона единиц по состоянию на год. годовой рост на 101%.Среди них установленная мощность синхронных двигателей с постоянными магнитами составила 3,329 млн единиц, увеличившись по сравнению с аналогичным периодом прошлого года на 106%;Установленная мощность асинхронных двигателей переменного тока составила 1,295 млн единиц, увеличившись к уровню прошлого года на 22%.
Синхронные двигатели с постоянными магнитами стали основными приводными двигателями на рынке легковых электромобилей.
Судя по выбору двигателей для основных моделей в стране и за рубежом, в транспортных средствах на новой энергии, выпускаемых отечественными компаниями SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors и т. д., используются синхронные двигатели с постоянными магнитами.Синхронные двигатели с постоянными магнитами в основном используются в Китае.Во-первых, потому что синхронные двигатели с постоянными магнитами обладают хорошими низкоскоростными характеристиками и высокой эффективностью преобразования, которые очень подходят для сложных условий работы с частыми запусками и остановками в городском движении.Во-вторых, из-за постоянных магнитов неодима, железа и бора в синхронных двигателях с постоянными магнитами.Материалы требуют использования редкоземельных ресурсов, и моя страна обладает 70% мировых ресурсов редкоземельных элементов, а общий объем производства магнитных материалов NdFeB достигает 80% в мире, поэтому Китай больше заинтересован в использовании синхронных двигателей с постоянными магнитами.
Иностранные Tesla и BMW используют синхронные двигатели с постоянными магнитами и асинхронные двигатели переменного тока для совместной разработки.С точки зрения структуры применения, синхронный двигатель с постоянными магнитами является основным выбором для транспортных средств на новой энергии.
Стоимость материалов с постоянными магнитами составляет около 30% стоимости синхронных двигателей с постоянными магнитами.Сырьем для производства синхронных двигателей с постоянными магнитами в основном являются неодим, железо, бор, листы из кремнистой стали, медь и алюминий.Среди них материал постоянного магнита неодим, железо, бор в основном используется для изготовления постоянных магнитов ротора, а его стоимость составляет около 30%;Листы кремниевой стали в основном используются для изготовления индивидуальных изделий. Стоимость сердечника ротора составляет около 20%;себестоимость обмотки статора составляет около 15%;себестоимость вала двигателя составляет около 5%;а себестоимость корпуса двигателя составляет около 15%.
ПочемуДвигатели с постоянными магнитами OSG, винтовой воздушный компрессорболее эффективным?
Синхронный двигатель с постоянными магнитами в основном состоит из компонентов статора, ротора и корпуса.Как и в обычных двигателях переменного тока, сердечник статора имеет ламинированную структуру, позволяющую уменьшить потери в железе из-за вихревых токов и эффектов гистерезиса во время работы двигателя;обмотки также обычно представляют собой трехфазные симметричные конструкции, но подбор параметров совершенно другой.Роторная часть имеет различные формы, включая ротор с постоянными магнитами с пусковой короткозамкнутой клеткой, а также встроенный или накладной ротор с чистыми постоянными магнитами.Сердечник ротора может быть выполнен в виде цельной конструкции или ламинирован.Ротор оснащен постоянным магнитом, который обычно называют магнитом.
При нормальной работе двигателя с постоянными магнитами магнитные поля ротора и статора находятся в синхронном состоянии.В части ротора отсутствует наведенный ток, а также потери в меди ротора, гистерезис или потери на вихревые токи.Нет необходимости рассматривать проблему потерь и нагрева ротора.Как правило, двигатель с постоянными магнитами питается от специального преобразователя частоты и, естественно, имеет функцию плавного пуска.Кроме того, двигатель с постоянными магнитами представляет собой синхронный двигатель, особенностью которого является регулировка коэффициента мощности за счет интенсивности возбуждения, поэтому коэффициент мощности может быть рассчитан на заданное значение.
С начальной точки зрения, поскольку двигатель с постоянными магнитами запускается с помощью источника питания переменной частоты или поддерживающего инвертора, процесс запуска двигателя с постоянными магнитами очень прост;он аналогичен запуску двигателя с регулируемой частотой и позволяет избежать дефектов запуска обычных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Короче говоря, эффективность и коэффициент мощности двигателей с постоянными магнитами могут достигать очень высоких значений, структура очень проста, а рынок в последние десять лет был очень горячим.
Однако потеря возбуждения является неизбежной проблемой в двигателях с постоянными магнитами.Когда ток слишком велик или температура слишком высока, температура обмоток двигателя мгновенно повысится, ток резко увеличится, и постоянные магниты быстро потеряют возбуждение.При управлении двигателем с постоянными магнитами установлено устройство защиты от перегрузки по току, позволяющее избежать проблемы возгорания обмотки статора двигателя, но в результате этого потеря возбуждения и отключение оборудования неизбежны.
Время публикации: 12 декабря 2023 г.
