Зашто синхрони мотори са перманентним магнетима постају главни погонски мотори?
Електромотор може да претвори електричну енергију у механичку енергију и да је пренесе на точкове путем система преноса ради погона возила. То је један од основних погонских система возила са новом енергијом. Тренутно, најчешће коришћени погонски мотори у возилима са новом енергијом су углавном синхрони мотори са перманентним магнетима и асинхрони мотори наизменичне струје. Већина возила са новом енергијом користи синхроне моторе са перманентним магнетима. Репрезентативне аутомобилске компаније укључују BYD, Li Auto итд. Нека возила користе асинхроне моторе наизменичне струје. Електромотори представљају аутомобилске компаније као што су Tesla и Mercedes-Benz.
Асинхрони мотор се углавном састоји од непокретног статора и ротирајућег ротора. Када је намотај статора повезан на наизменичну струју, ротор ће се ротирати и емитовати снагу. Главни принцип је да када се намотај статора напаја (наизменична струја), он ће формирати ротирајуће електромагнетно поље, а намотај ротора је затворени проводник који континуирано пресеца магнетне индукционе линије статора у ротирајућем магнетном пољу статора. Према Фарадејевом закону, када затворени проводник пресеца магнетну индукциону линију, генерисаће се струја, а струја ће генерисати електромагнетно поље. У овом тренутку постоје два електромагнетна поља: једно је електромагнетно поље статора повезано са спољашњом наизменичном струјом, а друго се генерише пресецањем електромагнетне индукционе линије статора. Електромагнетно поље ротора. Према Ленцовом закону, индукована струја ће увек пружати отпор узроку индуковане струје, односно покушавати да спречи проводнике на ротору да пресеку магнетне индукционе линије ротирајућег магнетног поља статора. Резултат је: проводници на ротору ће „сустићи“ проводнике статора. Ротирајуће електромагнетно поље значи да ротор јури ротирајуће магнетно поље статора и коначно мотор почиње да се окреће. Током процеса, брзина ротације ротора (n2) и брзина ротације статора (n1) су несинхронизоване (разлика у брзини је око 2-6%). Стога се назива асинхрони наизменични мотор. Напротив, ако је брзина ротације иста, назива се синхрони мотор.
Синхрони мотор са перманентним магнетима је такође врста АЦ мотора. Његов ротор је направљен од челика са перманентним магнетима. Када мотор ради, статор се напаја да би генерисао ротирајуће магнетно поље које покреће ротор да се ротира. „Синхронизација“ значи да је брзина ротације ротора током рада у стационарном стању синхронизована са брзином ротације магнетног поља. Синхрони мотори са перманентним магнетима имају већи однос снаге и тежине, мање су величине, лакши су, имају већи излазни обртни момент и имају одличне перформансе граничне брзине и кочења. Стога су синхрони мотори са перманентним магнетима данас постали најчешће коришћени електрични мотори. Међутим, када је материјал перманентног магнета изложен вибрацијама, високој температури и струји преоптерећења, његова магнетна пермеабилност може да се смањи или може доћи до демагнетизације, што може смањити перформансе мотора са перманентним магнетима. Поред тога, синхрони мотори са перманентним магнетима користе материјале од ретких земаља, а трошкови производње нису стабилни.
У поређењу са синхроним моторима са перманентним магнетима, асинхрони мотори морају да апсорбују електричну енергију за побуђивање током рада, што ће трошити електричну енергију и смањити ефикасност мотора. Мотори са перманентним магнетима су скупљи због додавања перманентних магнета.
Модели који бирају асинхроне моторе наизменичне струје имају тенденцију да дају приоритет перформансама и искоришћавају предности излазних перформанси и ефикасности асинхроних мотора наизменичне струје при великим брзинама. Репрезентативни модел је рани Модел S. Главне карактеристике: Када се аутомобил вози великом брзином, може да одржи рад великом брзином и ефикасно коришћење електричне енергије, смањујући потрошњу енергије уз одржавање максималне излазне снаге;
Модели који бирају синхроне моторе са перманентним магнетима имају тенденцију да дају приоритет потрошњи енергије и користе излазне перформансе и ефикасан рад синхроних мотора са перманентним магнетима при малим брзинама, што их чини погодним за мале и средње аутомобиле. Њихове карактеристике су мала величина, мала тежина и продужени век трајања батерије. Истовремено, имају добре перформансе регулације брзине и могу да одрже високу ефикасност када се суочавају са поновљеним покретањима, заустављањима, убрзањима и успоравањима.
Доминирају синхрони мотори са перманентним магнетима. Према статистици из „Месечне базе података индустрије возила са новим енергетским ланцем“ коју је објавио Институт за напредна истраживања индустрије (GGII), домаћи инсталирани капацитет погонских мотора возила са новим енергетским ланцем од јануара до августа 2022. године износио је приближно 3,478 милиона јединица, што је повећање од 101% у односу на претходну годину. Међу њима, инсталирани капацитет синхроних мотора са перманентним магнетима износио је 3,329 милиона јединица, што је повећање од 106% у односу на претходну годину; инсталирани капацитет асинхроних мотора наизменичне струје износио је 1,295 милиона јединица, што је повећање од 22% у односу на претходну годину.
Синхрони мотори са перманентним магнетима постали су главни погонски мотори на тржишту чисто електричних путничких аутомобила.
Судећи по избору мотора за главне моделе у земљи и иностранству, нова енергетска возила која су лансирали домаћи SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors итд. користе синхроне моторе са перманентним магнетима. Синхрони мотори са перманентним магнетима се углавном користе у Кини. Прво, зато што синхрони мотори са перманентним магнетима имају добре перформансе при малим брзинама и високу ефикасност конверзије, што је веома погодно за сложене радне услове са честим покретањима и заустављањима у градском саобраћају. Друго, због сталних магнета од неодимијума, гвожђа и бора у синхроним моторима са перманентним магнетима. Материјали захтевају употребу ресурса ретких земаља, а моја земља има 70% светских ресурса ретких земаља, а укупна производња NdFeB магнетних материјала достиже 80% светске производње, па је Кина више заинтересована за употребу синхроних мотора са перманентним магнетима.
Страни произвођачи Тесла и БМВ користе синхроне моторе са перманентним магнетима и асинхроне моторе наизменичне струје за заједнички развој. Са становишта структуре примене, синхрони мотор са перманентним магнетима је главни избор за возила са новом енергијом.
Трошкови материјала за производњу синхроних мотора са перманентним магнетима чине око 30% трошкова. Сировине за производњу синхроних мотора са перманентним магнетима углавном укључују неодимијум гвожђе бор, лимове од силицијумског челика, бакар и алуминијум. Међу њима, материјал од перманентног магнета, неодимијум гвожђе бор, углавном се користи за израду перманентних магнета ротора, а трошкови чине око 30%; лимови од силицијумског челика се углавном користе за израду прилагођених производа. Трошкови језгра ротора чине око 20%; трошкови намотаја статора чине око 15%; трошкови вратила мотора чине око 5%; а трошкови кућишта мотора чине око 15%.
Зашто суOSG мотори са сталним магнетима, вијчани ваздушни компресорефикаснији?
Синхрони мотор са перманентним магнетом се углавном састоји од статора, ротора и кућишта. Као и код обичних АЦ мотора, језгро статора има ламинирану структуру како би се смањили губици гвожђа услед ефеката вртложних струја и хистерезиса када мотор ради; намотаји су такође обично трофазне симетричне структуре, али је избор параметара сасвим другачији. Роторски део има различите облике, укључујући ротор са перманентним магнетом и кавезом веверица за покретање, и уграђени или површински монтирани чисти ротор са перманентним магнетом. Језгро ротора може бити направљено у чврстој структури или ламинирано. Ротор је опремљен материјалом од перманентног магнета, који се обично назива магнет.
При нормалном раду мотора са перманентним магнетом, магнетна поља ротора и статора су у синхроном стању. Нема индуковане струје у роторском делу, нити губитака бакра ротора, хистерезиса или губитака вртложних струја. Нема потребе разматрати проблем губитака и загревања ротора. Генерално, мотор са перманентним магнетом се напаја посебним фреквентним претварачем и природно има функцију меког старта. Поред тога, мотор са перманентним магнетом је синхрони мотор, који има карактеристику подешавања фактора снаге кроз интензитет побуде, тако да се фактор снаге може пројектовати на одређену вредност.
Са почетне тачке гледишта, због чињенице да се мотор са перманентним магнетом покреће помоћу извора напајања са променљивом фреквенцијом или помоћног инвертора, процес покретања мотора са перманентним магнетом је веома једноставан; сличан је покретању мотора са променљивом фреквенцијом и избегава недостатке покретања обичних асинхроних мотора са кавезом.
Укратко, ефикасност и фактор снаге мотора са перманентним магнетима могу достићи веома високе нивое, структура је веома једноставна, а тржиште је било веома активно у последњих десет година.
Међутим, губитак побуде је неизбежан проблем код мотора са перманентним магнетима. Када је струја превелика или је температура превисока, температура намотаја мотора ће тренутно порасти, струја ће нагло порасти, а перманентни магнети ће брзо изгубити побуду. Код управљања мотором са перманентним магнетима, уређај за заштиту од прекомерне струје је подешен како би се избегао проблем сагоревања намотаја статора мотора, али су резултирајући губитак побуде и прекид рада опреме неизбежни.
Време објаве: 12. децембар 2023.
