English English
Synchrone en borstelloze DC-motoraandrijvingen met permanente magneet

Synchrone en borstelloze DC-motoraandrijvingen met permanente magneet

De synchrone motor met permanente magneet verschilt van de structuur van de borstelmotor die we in het handboek hebben geleerd. Het gebruikt de spoelwikkeling als de stator en de permanente magneet als de rotor. De permanente magneet is hoofdzakelijk gemaakt van magnetisch materiaal van neodymium-ijzer-boor en omdat het zeldzame aarde bevat, zijn de kosten erg hoog. Gelukkig is de Chinese stijl een land met een zeer hoog zeldzaam aardegehalte in de wereld, dus krachtig ontwikkelende elektrische voertuigen zullen de nationale veiligheid niet in gevaar brengen. 钕 Magnetisme is misschien bekend bij veel vrienden die audio afspelen. Als de luidspreker is gemaakt van neodymium, zijn de magnetische eigenschappen erg hoog, wat betekent dat een klein volume een luid geluid kan maken en een hoog vermogen vereist. De bas die kan worden ingedrukt, kan schokkend zijn. Daarom zal het gebruik van de neodymiummagneet als een permanente magneet in de motor ook de vermogensdichtheid van de motor aanzienlijk verhogen, waardoor het volume en het gewicht worden verminderd.

De stator van een synchrone motor met permanente magneet DC bestaat uit driefasige wikkelingen. Daarom wordt de rotor niet bekrachtigd en wordt de stroom door de stator ingeschakeld. Een roterend magnetisch veld is vereist om de motor te laten draaien. Omdat de rotor al een permanente magneet is en het magnetische niveau ervan vast is, kan het roterende magnetische veld alleen worden gegenereerd door de statorwikkelingen.

Synchrone en borstelloze DC-motoraandrijvingen met permanente magneet

Prestatievoordelen van synchrone motor met permanente magneet DC

Aangezien het batterijpakket voor het voertuig gelijkstroom met hoog voltage uitvoert, heeft de synchrone motor met permanente magneet geen hoogvermogenomvormer nodig om de gelijkstroom om te zetten in een sinusvormige wisselstroom vergeleken met de asynchrone wisselstroommotor. Dit conversieproces is immers een zekere mate van elektrisch energieverlies. Daarom verbetert de synchrone motor met permanente magneet in dit opzicht de efficiëntie van het gebruik van de batterij.

De rotor neemt een permanente magneetstructuur aan, dus de rotor zelf heeft een magnetisch veld en hoeft geen magnetisch veld te genereren door een extra geïnduceerde stroom zoals een asynchrone AC-motor. Dat wil zeggen, de rotor heeft geen elektriciteit nodig om magnetisme te genereren, dus het energieverbruik is lager dan dat van de asynchrone AC-motor.

Na het gebruik van zeldzame aarde als een hoog magnetisch materiaal, wordt het gewicht van de rotor verminderd en wordt de vermogensdichtheid van de motor verbeterd. Daarom is de synchrone motor met permanente magneet in dezelfde vermogenssituatie lichter van gewicht en kleiner en is de reactiesnelheid van de rotor sneller.

De synchrone motor met permanente magneet kan de motor integraal op de as monteren om een ​​integraal direct aandrijfsysteem te vormen, dat wil zeggen dat één as een aandrijfeenheid is, waardoor één versnellingsbak wordt geëlimineerd. De kenmerken van synchrone motoren met permanente magneet zijn hoofdzakelijk als volgt:
(1) PMSM zelf heeft een hoge energie-efficiëntie en een hoge vermogensfactor;
(2) PMSM heeft een lage warmteontwikkeling, dus het motorkoelsysteem heeft een eenvoudige structuur, een klein volume en een laag geluidsniveau;
(3) Het systeem neemt een volledig gesloten structuur aan, geen slijtage van het transmissietoestel, geen lawaai van het transmissietoestel, geen smering, geen onderhoud;
(4) De door PMSM toegestane overbelastingsstroom is groot en de betrouwbaarheid is aanzienlijk verbeterd;
(5) Het hele transmissiesysteem is licht in gewicht en het onafgeveerde gewicht is lichter dan dat van de conventionele as-transmissie, en het vermogen per gewichtseenheid is groot;
(6) Aangezien er geen versnellingsbak is, kan het draaistelsysteem vrij worden ontworpen: zoals een zacht draaistel en een eenassig draaistel, worden de dynamische prestaties van de trein aanzienlijk verbeterd.

Bij het veranderen van de excitatiestroom van de generator wordt deze in het algemeen niet direct in zijn rotorcircuit uitgevoerd, omdat de stroom in het circuit groot is en het niet handig is om directe aanpassing uit te voeren. De algemeen gebruikte methode is om de excitatiestroom van de exciter te veranderen om de regeling van de generator te bereiken. Het doel van de rotorstroom. Veelgebruikte methoden zijn het wijzigen van de weerstand van het excitatiecircuit van de exciter, het wijzigen van de extra excitatiestroom van de exciter, het wijzigen van de geleidingshoek van de thyristor, enz.

Synchrone en borstelloze DC-motoraandrijvingen met permanente magneet

Wat is de relatie tussen DC borstelloze motoren en synchrone motoren met permanente magneet?
In borstelloze DC-motoren zijn de rotorpolen meestal gemaakt van magnetisch staal van het tegeltype. Door het ontwerp van het magnetische circuit kan de magnetische dichtheid van de luchtspleet van trapeziumvormige golven worden verkregen. De statorwikkelingen zijn grotendeels geconcentreerd en geïntegreerd, dus de geïnduceerde elektromotorische kracht is trapeziumvormig. De besturing van de borstelloze DC-motor vereist feedback van positie-informatie. Het moet een positiesensor of een positiesensorloze schattingstechniek hebben om een ​​zelfgestuurd snelheidsregelsysteem te vormen. Bij het regelen worden de fasestromen ook zoveel mogelijk als blokgolven geregeld en de uitgangsspanning van de omvormer kan worden geregeld volgens de geborstelde DC-motor PWM-methode. In wezen is de borstelloze DC-motor ook een soort synchrone motor met permanente magneet, en de snelheidsregeling behoort eigenlijk tot de categorie van variabele spanning variabele frequentie snelheidsregeling.

In het algemeen gesproken heeft een synchrone motor met permanente magneet een stator driefasige verdeelde wikkeling en een permanente magneetrotor, en de geïnduceerde elektromotorische krachtgolfvorm is sinusvormig in de magnetische circuitstructuur en de wikkelingsverdeling, en de toegepaste statorspanning en -stroom moet ook zijn sinusvormige golven, meestal afhankelijk van AC-spanningstransformatie. De omvormer biedt. Het synchrone motorbesturingssysteem met permanente magneet neemt vaak het type zelfbesturing aan en heeft ook informatie over positieterugkoppeling nodig. Het kan vectorbesturing (veldrichtingbesturing) of geavanceerde besturingsstrategie van directe koppelregeling aannemen.


Het verschil tussen de twee kan worden beschouwd als het ontwerpconcept dat wordt veroorzaakt door regeling van blokgolven en sinusgolven.

Het principe van de DC-borstelloze motor is hetzelfde als dat van de DC-motor met koolborstel. DC kan aan blokgolf denken als de combinatie van twee directe stromen met verschillende richtingen (niet gesuperponeerd), één zal positief zijn, één zal negatief zijn, alleen op deze manier De stroom kan ervoor zorgen dat het motoranker blijft roteren. In feite, als de stroom van het anker in de geborstelde DC-motor dezelfde is als deze stroom

Gerelateerde kenmerken
1, spanningsregeling
De automatische aanpassing van het excitatiesysteem kan worden gezien als een negatief feedbackregelsysteem met spanning als de hoeveelheid die moet worden aangepast. De reactieve belastingsstroom is de hoofdoorzaak van de spanningsval op de generatoraansluiting. Wanneer de excitatiestroom constant is, zal de klemspanning van de generator afnemen naarmate de reactieve stroom toeneemt. Om echter te voldoen aan de eisen van de gebruiker voor de stroomkwaliteit, moet de eindspanning van de generator in principe hetzelfde blijven. De manier om aan deze eis te voldoen, is om de excitatiestroom van de generator aan te passen met de verandering van reactieve stroom.
2. Aanpassing van reactief vermogen:
Wanneer de generator en het systeem parallel worden gebruikt, kan worden aangenomen dat ze werken met de rail van de oneindige voeding met grote capaciteit. De excitatiestroom van de generator moet worden veranderd, en de geïnduceerde potentiaal en de statorstroom veranderen ook. Op dit moment verandert ook de reactieve stroom van de generator. Wanneer de generator parallel met een systeem met oneindige capaciteit wordt gebruikt, moet de excitatiestroom van de generator worden aangepast om het reactieve vermogen van de generator te wijzigen. De excitatiestroom van de generator die op dit moment wordt gewijzigd, is geen zogenaamde "regeling", maar verandert alleen het reactieve vermogen dat naar het systeem wordt gestuurd.

3. Verdeling van reactieve belasting:
De parallel werkende generatoren zijn evenredig verdeeld met reactieve stroom volgens hun respectieve nominale capaciteiten. Generatoren met grote capaciteit moeten meer reactieve belasting dragen, terwijl kleinere generatoren minder reactieve belasting bieden. Om de automatische verdeling van de reactieve belasting te realiseren, kan de excitatiestroom van de automatische hoogspanningsregeling worden gebruikt om de excitatiestroom van de generator te wijzigen om de klemspanning constant te houden, en de helling van de generatorspanningsregelkarakteristiek kan zijn aangepast om de parallelle werking van de generator te realiseren. Redelijke verdeling van reactieve belasting.

Synchrone en borstelloze DC-motoraandrijvingen met permanente magneet

Het verschil tussen synchrone motor met permanente magneet en borstelloze DC-motor
In het algemeen, wanneer de borstelloze DC-motor is ontworpen, is het magnetische luchtveld van de luchtspleet een vierkante golf (trapeziumvormige golf) en is het vlakke bovenste gedeelte zo vlak mogelijk. Daarom wordt in de poollogaritme-selectie in het algemeen een integraal gleuf geconcentreerde wikkeling zoals een 4-pool 12 gleuf in het algemeen gekozen, en het magnetische staal is in het algemeen een concentrische waaiervormige ring, die radiaal gemagnetiseerd is. Het is over het algemeen uitgerust met een Hall-sensor om de positie en snelheid te detecteren. De aandrijfmethode is in het algemeen een zes-staps blokgolfaandrijving voor gelegenheden waar de positie-eis niet erg hoog is;

De permanente magneetsynchronisatie is een sinusvormige luchtspleet, hoe beter de sinusvormige, dus de fractionele gleufwikkeling wordt geselecteerd op de poollogaritme, zoals 4-pool 15-sleuf, 10-pool 12-sleuf, enz. Het magnetische staal is meestal broodvormig , parallelle magnetisatie, en de sensor is in het algemeen incrementele encoder, resolver, absolute encoder, enz. configureren. Drive i-modus wordt meestal aangestuurd door sinusgolf, zoals het FOC-algoritme. Voor servotoepassingen.

U kunt onderscheid maken tussen interne structuren, sensoren, stuurprogramma's en toepassingen. Dit type motor kan ook uitwisselbaar worden gebruikt, maar het zal de prestaties verminderen. Voor de meeste luchtspleetgolfvormen is er een permanente magneetmotor tussen de twee, voornamelijk afhankelijk van de aandrijfmodus. .
De snelheid van de borstelloze DC-motor met permanente magneet kan worden gewijzigd. Synchrone motoren met permanente magneten vereisen speciale aandrijvingen voor het schakelen van snelheden, zoals de driekristal S3000B servoaandrijving.

Volgens de vereisten van verschillende industriële en agrarische productiemachines, is de motoraandrijving verdeeld in drie types: aandrijving met vaste snelheid, aandrijving met snelheidsregeling en aandrijving met precisieregeling.


1, aandrijving met vaste snelheid
Er is een groot aantal productiemachines in industriële en agrarische productie die continu bedrijf in een enkele richting met ongeveer constante snelheden vereisen, zoals ventilatoren, pompen, compressoren en algemene werktuigmachines. In het verleden werden de meeste van deze machines aangedreven door asynchrone motoren met drie of één fase. Asynchrone motoren zijn goedkoop, eenvoudig van structuur en gemakkelijk te onderhouden en zijn zeer geschikt voor het aandrijven van dergelijke machines. De asynchrone motor heeft echter een laag rendement, een lage vermogensfactor en een groot verlies, en dit type motor heeft een groot oppervlak, waardoor een grote hoeveelheid elektrische energie wordt verspild tijdens het gebruik. Ten tweede moet het grote aantal ventilatoren en pompen dat in de industrie en de landbouw wordt gebruikt, vaak hun stroomsnelheid aanpassen, meestal door de klep en klep aan te passen, waardoor veel elektrische energie wordt verspild. Sinds de 1970s gebruikten mensen omvormers om de snelheid van asynchrone motoren in ventilatoren en pompen aan te passen om hun debiet aan te passen, en behaalden aanzienlijke energiebesparingen. De kosten van de omvormer beperken echter het gebruik ervan en het lage rendement van de asynchrone motor zelf bestaat nog steeds.

Bijvoorbeeld, huishoudelijke aircocompressoren gebruikten oorspronkelijk eenfase asynchrone motoren, en hun werking werd geregeld door schakelen, en het geluids- en temperatuurvariatiebereik waren onvoldoende. In de vroege 1990s nam Toshiba Corporation in Japan voor het eerst de variabele frequentieregeling van de asynchrone motor over in de compressorregeling. De voordelen van frequentieomzettingssnelheidregeling bevorderden de ontwikkeling van inverter-airconditioner. In de afgelopen jaren zijn de Japanse Hitachi, Sanyo en andere bedrijven begonnen met het gebruik van borstelloze motoren met permanente magneten in plaats van asynchrone motorfrequentieregeling, waardoor de efficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd, betere energiebesparingen worden bereikt en het geluid bij hetzelfde nominale vermogen en nominale snelheid verder wordt verminderd. Vervolgens zijn het volume en het gewicht van de asynchrone eenfase-motor 100% en is het volume van de borstelloze DC-motor met permanente magneet 38.6%, het gewicht is 34.8%, de hoeveelheid koper is 20.9% en de hoeveelheid ijzer is 36.5%. Meer dan 10%, en de snelheid is handig, de prijs is gelijk aan de asynchrone motorfrequentieregeling. De toepassing van een borstelloze DC-motor met permanente magneet in een airconditioner bevordert de verbetering van de airconditioner.

2, snelheidsregeling
Er zijn nogal wat werkende machines, en hun loopsnelheid moet willekeurig worden ingesteld en aangepast, maar de nauwkeurigheidseisen voor snelheidsregeling zijn niet erg hoog. Dergelijke aandrijfsystemen hebben een groot aantal toepassingen in verpakkingsmachines, voedselmachines, drukmachines, materiaalbehandelingsmachines, textielmachines en transportvoertuigen. De meest gebruikte in dit soort toepassingsgebied van snelheidsregeling is het snelheidsregelsysteem van de DC-motor. Na de ontwikkeling van vermogenselektronica en besturingstechnologie in de 1970s, drong de variabele frequentieregeling van de asynchrone motor snel door in het toepassingsgebied van het originele DC-snelheidsregelsysteem. . Dit komt enerzijds omdat de prestatieprijs van het asynchrone motor met variabele frequentie snelheidsregelsysteem vergelijkbaar is met dat van het DC snelheidsregelsysteem. Aan de andere kant heeft de asynchrone motor een eenvoudig productieproces, een hoog rendement en minder koper voor dezelfde vermogensmotor dan de DC-motor. De voordelen van handig onderhoud enzovoort. Daarom heeft de asynchrone regeling van de frequentieomzettingssnelheid van de motor het DC-snelheidsregelsysteem in veel gevallen snel vervangen.

3, precisiebesturing
1 Hoge precisie servobesturingssysteem
Servomotoren spelen een belangrijke rol in de bediening van industriële automatisering. De prestatie-eisen voor toepassingen van servomotoren zijn ook verschillend. In praktische toepassingen hebben servomotoren verschillende besturingsmethoden, zoals koppelregeling / stroomregeling, snelheidsregeling, positieregeling en dergelijke. Het servomotorsysteem heeft ook een DC-servosysteem, een AC-servosysteem, een stappenmotoraandrijfsysteem en tot voor kort het aantrekkelijkste AC-servosysteem met permanente magneet. De meeste geïmporteerde automatiseringsapparatuur, automatische verwerkingsapparatuur en robots die de afgelopen jaren zijn geïmporteerd, hebben het AC-servosysteem van een synchrone motor met permanente magneet overgenomen.

2 Synchrone motor met permanente magneet in informatietechnologie
Tegenwoordig is informatietechnologie sterk ontwikkeld en zijn diverse computerrandapparatuur en kantoorautomatiseringsapparatuur ook sterk ontwikkeld. De vraag naar micromotoren met belangrijke componenten is hoog en de eisen aan nauwkeurigheid en prestaties worden steeds hoger. De vereisten voor dergelijke micromotoren zijn miniaturisatie, dunner worden, hoge snelheid, lange levensduur, hoge betrouwbaarheid, weinig geluid en weinig trillingen, en de nauwkeurigheidseisen zijn bijzonder hoog.

Synchrone en borstelloze DC-motoraandrijvingen met permanente magneet

De synchrone motor met permanente magneet is een synchrone motor die een synchroon roterend magnetisch veld genereert door permanente magneetexcitatie. De permanente magneet werkt als een rotor om een ​​roterend magnetisch veld te genereren. De driefasige statorwikkeling gaat onder invloed van een roterend magnetisch veld door de ankerreactie om een ​​driefasige symmetrische stroom te induceren.
Op dit moment wordt de kinetische energie van de rotor omgezet in elektrische energie en wordt de synchrone motor met permanente magneet als generator gebruikt. Bovendien, wanneer de statorzijde is verbonden met de driefasige symmetrische stroom, bevindt de driefasige statorstroom zich in de ruimte, aangezien de driefasige stator door 120 verschilt in de ruimtelijke positie. Het roterende magnetische veld wordt gegenereerd en het roterende magnetische veld van de rotor wordt onderworpen aan de werking van de elektromagnetische kracht. Op dit moment wordt de elektrische energie omgezet in kinetische energie en wordt de synchrone motor met permanente magneet als motor gebruikt.

Manier van werken:
1. Verschillende manieren voor de generator om de excitatiestroom te verkrijgen
1) Excitatiemodus van voeding van DC-generator
Dit type excitatiegenerator heeft een speciale DC-generator. Deze speciale DC-generator wordt een DC-exciter genoemd. De exciter is in het algemeen coaxiaal met de generator. De excitatiewikkeling van de generator gaat door een sleepring die op de grote as is gemonteerd. En de vaste borstel ontvangt DC-stroom van de exciter. Deze excitatiemodus heeft de voordelen van onafhankelijke excitatiestroom, betrouwbare werking en lager verbruik van elektriciteit voor eigen gebruik. Het is de belangrijkste excitatiemodus van generatoren in de afgelopen decennia en heeft een volwassen operationele ervaring. Het nadeel is dat de excitatieaanpassingssnelheid traag is en de onderhoudswerklast groot is, dus deze wordt zelden gebruikt in eenheden boven 10MW.

2) Excitatiemodus van AC exciter-voeding
Sommige moderne generatoren met grote capaciteit gebruiken een exciter om excitatiestroom te leveren. De AC exciter is ook gemonteerd op de grote as van de generator. De wisselstroomuitgang wordt gelijkgericht en voor excitatie aan de rotor van de generator geleverd. Op dit moment behoort de excitatiemodus van de generator tot de excitatiemodus, en vanwege het statische rectificatieapparaat, wordt het ook genoemd voor de excitatie van de statische excitatie, levert de secundaire exciter de excitatiestroom. De AC secundaire exciter kan een permanent magneet-meetapparaat zijn of een alternator met een zelfexciterend constant voltage-apparaat. Om de excitatieregelingssnelheid te verbeteren, gebruikt de AC-exciter meestal een middenfrequentiegenerator van 100-200 Hz, terwijl de AC-hulpexciter een tussenfrequentiegenerator van 400-500 Hz gebruikt. De DC-excitatiewikkeling en de driefasige AC-wikkeling van de generator worden in de statorsleuf gewikkeld. De rotor heeft alleen tanden en gleuven en geen wikkelingen, zoals een versnelling. Daarom heeft het geen roterende delen zoals borstels en sleepringen en heeft het een betrouwbare werking. Het gebruiksmodel heeft de voordelen van een eenvoudige structuur, een handig productieproces en dergelijke. Het nadeel is dat de ruis groot is en de harmonische component van het AC-potentieel ook groot is.

3) Excitatiemodus van de exciter
In de excitatiemodus wordt geen speciale exciter geleverd en wordt het excitatievermogen verkregen van de generator zelf en vervolgens gecorrigeerd en vervolgens aan de generator zelf geleverd voor excitatie, wat zelfexciteerde statische excitatie wordt genoemd. Zelf opgewonden statische excitatie kan worden onderverdeeld in zelfexcitatie en zelfrexcitatie. Zelfexcitatiemodus Deze verkrijgt de excitatiestroom via de gelijkrichtertransformator die is aangesloten op de generatoruitgang en levert deze aan de generator voor excitatie na rectificatie. Deze excitatiemodus heeft de voordelen van een eenvoudige structuur, minder apparatuur, minder investeringen en minder onderhoud. Naast de rectificatie en transformatie heeft de zelfre-excitatiemodus ook een stroomtransformator met hoog vermogen die in serie is verbonden met het statorcircuit van de generator. De functie van deze transformator is het leveren van een grote excitatiestroom aan de generator in het geval van een kortsluiting om het tekort aan de uitgang van de gelijkrichtertransformator te compenseren. Deze excitatiemethode heeft twee soorten excitatievermogenbronnen, een spanningsbron verkregen door een gelijkrichtertransformator en een stroombron verkregen door een serietransformator.

Synchrone en borstelloze DC-motoraandrijvingen met permanente magneet

 Fabrikant van motorreductoren en elektrische motoren

De beste service van onze transmissie-expert naar uw inbox rechtstreeks.

Contact

Yantai Bonway Fabrikant Co.ltd

ANo.160 Changjiang Road, Yantai, Shandong, China (264006)

T + 86 535 6330966

W + 86 185 63806647

© 2024 Sogears. Alle rechten voorbehouden.