Kompaktlıkları ve yüksek tork yoğunlukları nedeniyle, sabit mıknatıslı senkron motorlar birçok endüstriyel uygulamada, özellikle denizaltı tahrik sistemleri gibi yüksek performanslı tahrik sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Kalıcı mıknatıslı senkron motorlar, uyarma için kayar halkaların kullanılmasını gerektirmez, bu da rotor bakımını ve kayıpları azaltır.Sabit mıknatıslı senkron motorlar oldukça verimlidir ve endüstrideki CNC takım tezgahları, robotik ve otomatik üretim sistemleri gibi yüksek performanslı tahrik sistemleri için uygundur.
Genel olarak, sabit mıknatıslı senkron motorların tasarımı ve yapımında, yüksek performanslı bir motor elde etmek için hem stator hem de rotor yapısı dikkate alınmalıdır.
Sabit mıknatıslı senkron motorun yapısı
Hava boşluğu manyetik akı yoğunluğu:Asenkron motorların vb. tasarımına, sabit mıknatıslı rotorların tasarımına ve stator sargılarının anahtarlanması için özel gereksinimlerin kullanımına göre belirlenir. Ayrıca statorun yarıklı bir stator olduğu varsayılmaktadır.Hava boşluğu akı yoğunluğu stator çekirdeğinin doygunluğu ile sınırlıdır.Özellikle tepe akı yoğunluğu dişli dişlerinin genişliği ile sınırlanırken statorun arkası maksimum toplam akıyı belirler.
Ayrıca izin verilen doygunluk seviyesi uygulamaya bağlıdır.Tipik olarak, yüksek verimli motorlar daha düşük akı yoğunluğuna sahipken, maksimum tork yoğunluğu için tasarlanan motorlar daha yüksek akı yoğunluğuna sahiptir.Tepe hava boşluğu akı yoğunluğu genellikle 0,7-1,1 Tesla aralığındadır.Bunun toplam akı yoğunluğu, yani rotor ve stator akılarının toplamı olduğuna dikkat edilmelidir.Bu, armatür tepki kuvvetinin düşük olması hizalama torkunun yüksek olduğu anlamına gelir.
Ancak büyük bir isteksizlik torku katkısı elde etmek için stator reaksiyon kuvvetinin büyük olması gerekir.Makine parametreleri, hizalama torku elde etmek için büyük m ve küçük endüktans L'nin esas olarak gerekli olduğunu göstermektedir.Yüksek endüktans güç faktörünü azalttığı için bu genellikle temel hızın altında çalışmaya uygundur.
Kalıcı mıknatıs malzemesi:
Mıknatıslar birçok cihazda önemli bir rol oynamaktadır, bu nedenle bu malzemelerin performansının arttırılması çok önemlidir ve şu anda yüksek manyetik özelliklere sahip kalıcı mıknatıslar elde edebilen nadir toprak ve geçiş metali bazlı malzemelere odaklanılmaktadır.Teknolojiye bağlı olarak mıknatıslar farklı manyetik ve mekanik özelliklere sahip olup, farklı korozyon direnci sergilerler.
NdFeB (Nd2Fe14B) ve Samarium Kobalt (Sm1Co5 ve Sm2Co17) mıknatıslar günümüzde mevcut olan en gelişmiş ticari kalıcı mıknatıs malzemeleridir.Nadir toprak mıknatıslarının her sınıfında çok çeşitli kaliteler vardır.NdFeB mıknatısları 1980'lerin başında ticarileştirildi.Günümüzde birçok farklı uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadırlar.Bu mıknatıs malzemesinin maliyeti (enerji ürünü başına) ferrit mıknatıslarla karşılaştırılabilir ve kilogram başına NdFeB mıknatısların maliyeti ferrit mıknatıslardan yaklaşık 10 ila 20 kat daha fazladır.
Kalıcı mıknatısları karşılaştırmak için kullanılan bazı önemli özellikler şunlardır: kalıcı mıknatıs manyetik alanının gücünü ölçen kalıcı mıknatıs (Mr), zorlayıcı kuvvet (Hcj), malzemenin demanyetizasyona direnme yeteneği, enerji ürünü (BHmax), yoğunluk manyetik enerjisi ; Curie sıcaklığı (TC), malzemenin manyetizmasını kaybettiği sıcaklık.Neodimyum mıknatıslar daha yüksek kalıcılığa, daha yüksek zorlayıcılığa ve enerji ürününe sahiptir, ancak genellikle daha düşük Curie sıcaklık tipindedirler. Neodimyum, manyetik özelliklerini yüksek sıcaklıklarda korumak için Terbiyum ve Disprosyum ile çalışır.
Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motor Tasarımı
Sabit mıknatıslı senkron motorun (PMSM) tasarımında, sabit mıknatıslı rotorun yapısı, stator ve sargıların geometrisini değiştirmeden üç fazlı asenkron motorun stator çerçevesine dayanmaktadır.Teknik özellikler ve geometri şunları içerir: motor hızı, frekansı, kutup sayısı, stator uzunluğu, iç ve dış çaplar, rotor yuvalarının sayısı.PMSM'nin tasarımı bakır kaybı, geri EMF, demir kaybı ve öz ve karşılıklı endüktans, manyetik akı, stator direnci vb. içerir.
Öz-indüktans ve karşılıklı endüktansın hesaplanması:
Endüktans L, akı bağlantısının akı üreten akım I'e oranı olarak Henrys (H) cinsinden, amper başına Weber'e eşit olarak tanımlanabilir. İndüktör, kapasitörün elektrik alanında enerji depolamasına benzer şekilde, manyetik alanda enerji depolamak için kullanılan bir cihazdır. İndüktörler genellikle ferrit veya ferromanyetik bir çekirdeğin etrafına sarılmış bobinlerden oluşur ve bunların endüktans değeri yalnızca iletkenin fiziksel yapısı ve içinden manyetik akının geçtiği malzemenin geçirgenliği ile ilgilidir.
Endüktansı bulma adımları aşağıdaki gibidir:1. İletkende bir I akımı olduğunu varsayalım.2. B'nin yeterince simetrik olduğunu belirlemek için Biot-Savart yasasını veya Ampere döngü yasasını (varsa) kullanın.3. Tüm devreleri birbirine bağlayan toplam akıyı hesaplayın.4. Akı bağlantısını elde etmek için toplam manyetik akıyı döngü sayısıyla çarpın ve gerekli parametreleri değerlendirerek sabit mıknatıslı senkron motorun tasarımını gerçekleştirin.
Çalışma, AC sabit mıknatıslı rotor malzemesi olarak NdFeB'nin kullanıldığı tasarımın, hava boşluğunda üretilen manyetik akıyı arttırdığını, bunun sonucunda statorun iç yarıçapında bir azalmaya yol açtığını, samaryum kobalt kalıcı malzeme kullanan statorun iç yarıçapının ise azaldığını buldu. mıknatıs rotor malzemesi daha büyüktü.Sonuçlar, NdFeB'deki etkin bakır kaybının %8,124 oranında azaldığını göstermektedir.Kalıcı mıknatıs malzemesi olarak samaryum kobalt için manyetik akı sinüzoidal bir değişim olacaktır.Genel olarak, sabit mıknatıslı senkron motorların tasarımı ve yapımında, yüksek performanslı bir motor elde etmek için hem stator hem de rotor yapısı dikkate alınmalıdır.
Sonuç olarak
Kalıcı mıknatıslı senkron motor (PMSM), mıknatıslanma için yüksek manyetik malzemeler kullanan ve yüksek verimlilik, basit yapı ve kolay kontrol özelliklerine sahip senkron bir motordur.Bu sabit mıknatıslı senkron motorun çekiş, otomotiv, robotik ve havacılık teknolojisinde uygulamaları vardır. Sabit mıknatıslı senkron motorların güç yoğunluğu, aynı değerdeki endüksiyon motorlarından daha yüksektir çünkü manyetik alanı oluşturmaya ayrılmış bir stator gücü yoktur. .
Şu anda PMSM'nin tasarımı yalnızca daha yüksek güç değil, aynı zamanda daha düşük kütle ve daha düşük atalet momenti de gerektiriyor.
Gönderim zamanı: Temmuz-01-2022