Разработването на двигател с постоянен магнит и приложението му в различни области!

Моторът с постоянен магнит използва постоянни магнити за генериране на магнитното поле на двигателя, не изисква възбуждащи намотки или възбуждащ ток, има висока ефективност и проста структура и е добър енергоспестяващ двигател.С появата на високопроизводителни материали с постоянен магнит и бързото развитие на технологията за управление.Приложението на двигателите с постоянни магнити ще става все по-широко.

640永磁电机的发展及在各个领域的应用!

История на развитието на двигателя с постоянен магнит
Развитието на двигатели с постоянен магнит е тясно свързано с разработването на материали с постоянен магнит.моята страна е първата страна в света, която открива магнитните свойства на материалите с постоянен магнит и ги прилага на практика.Преди повече от две хиляди години нашата страна използва магнитните свойства на материалите с постоянен магнит, за да направи компас, който е изиграл огромна роля в навигацията, военните и други области.То се превърна в едно от четирите велики изобретения в древната ми страна.
Първият в света двигател, който се появява през 20-те години на 18 век, е двигател с постоянен магнит с възбуждащо магнитно поле, генерирано от постоянен магнит.Въпреки това, материалът с постоянен магнит, използван по това време, беше естествен магнетит (Fe3O4), който има много ниска плътност на магнитната енергия, а двигателят, направен от него, беше обемист и скоро беше заменен от двигател с електрическо възбуждане.
С бързото развитие на различни двигатели и изобретяването на настоящите магнетизатори, хората са извършили задълбочени изследвания на механизма, състава и производствената технология на материалите с постоянен магнит и последователно са открили въглеродна стомана и волфрамова стомана (продуктът с максимална магнитна енергия е около 2,7 kJ/m3), кобалтова стомана (максималния магнитен енергиен продукт е около 7,2 kJ/m3) и други материали с постоянен магнит.
По-специално постоянните магнити AlNiCo, които се появяват през 30-те години на миналия век (максималния магнитен енергиен продукт може да достигне 85 kJ/m3) и феритните постоянни магнити, появили се през 50-те години (максималния магнитен енергиен продукт сега може да достигне 40 kJ/m3) имат различни магнитни свойства.С голямото подобрение различни микро и малки двигатели са използвали възбуждане с постоянен магнит.Мощността на двигателите с постоянен магнит е от няколко миливата до десетки киловати.Те се използват широко във военното, промишленото и селскостопанското производство и ежедневието, а производството рязко се е увеличило.Съответно през този период са направени пробиви в теорията на дизайна, метода на изчисление, намагнитването и технологията на производство на двигатели с постоянен магнит и е формиран набор от методи за анализ и изследване, представени от работната диаграма на постоянните магнити.

640 Коерцитивността на постоянните магнити AlNiCo обаче е ниска

Коерцитивността на постоянните магнити AlNiCo обаче е ниска (36-160 kA/m), а плътността на остатъчната намагнитност на феритните постоянни магнити не е висока (0,2-0,44 T), което ограничава приложението им в двигатели.До 1960-те и 1980-те постоянните магнити с редкоземен кобалт и постоянните магнити с неодимов желязо-бор (и двете заедно наричани редкоземни постоянни магнити) се появяват един след друг с тяхната висока плътност на остатъка, висока коерцитивност, висок магнитен енергиен продукт и линейно демагнетизиране крива.Отличните магнитни свойства на двигателя с постоянен магнит са особено подходящи за производството на електрически двигатели, така че развитието на двигателите с постоянен магнит навлезе в нов исторически период.
Характеристики и приложение на двигатели с постоянни магнити
В сравнение с традиционните двигатели с електрическо възбуждане, двигателите с постоянен магнит, особено двигателите с постоянен магнит с редкоземни елементи, имат очевидни предимства като проста структура и надеждна работа;малък размер и леко тегло;ниски загуби и висока ефективност;формата и размерът на двигателя могат да бъдат гъвкави и разнообразни..Следователно обхватът на приложение е изключително широк, покривайки почти всички области на космическото пространство, националната отбрана, промишленото и селскостопанско производство и ежедневието.Основните характеристики на няколко типични двигателя с постоянен магнит и техните основни приложения са описани по-долу.
В сравнение с традиционния генератор, синхронният генератор с постоянен магнит на редкоземния генератор с постоянен магнит не се нуждае от колекторен пръстен и устройство с четка и има проста структура и намалява процента на повреда.Използването на редкоземни постоянни магнити може също да увеличи магнитната плътност на въздушната междина, да увеличи скоростта на двигателя до оптималната стойност и да подобри съотношението мощност към маса.Почти всички генератори, използвани в съвременната авиация и космонавтиката, използват генератори с редкоземни постоянни магнити.Неговите типични продукти са 150 kVA 14-полюсни 12 000 r/min~21 000 r/min и 100 kVA 60 000 r/min синхронни генератори с постоянен магнит с редкоземен кобалт, произведени от General Electric Company от Съединените щати.Първият редкоземен двигател с постоянен магнит, разработен в Китай, е генератор с постоянен магнит с мощност 3 kW 20 000 r/min.

640 Генераторът с постоянен магнит се използва и като спомагателен възбудител на големия генератор на парна турбина.

Генераторът с постоянен магнит се използва и като спомагателен възбудител на големия генератор на парна турбина.През 80-те години на миналия век моята страна успешно разработи спомагателния възбудител с постоянен магнит от 40 kVA~160 kVA с най-големия капацитет в света по това време.Значително подобряване на надеждността на работата на електроцентралата.
Понастоящем постепенно се насърчават малки генератори, задвижвани от двигатели с вътрешно горене за независими източници на енергия, генератори с постоянен магнит за превозни средства и малки вятърни генератори с постоянен магнит, директно задвижвани от вятърни турбини.
Важната роля на двигателите с постоянен магнит в различни области на приложение
1 Енергоспестяващи редкоземни постоянни магнитни двигатели се използват главно за потребление, като синхронни двигатели с редкоземни постоянни магнити за текстилната промишленост и промишлеността с химически влакна, петрол, минно дело, синхронни двигатели с редкоземни постоянни магнити в транспортни машини за въглищни мини, редкоземни постоянни магнити синхронни двигатели за задвижване на различни помпи и вентилатори.
2 Различни редкоземни двигатели с постоянен магнит се използват от различни видове превозни средства (автомобили, мотоциклети, влакове), а двигателите с редкоземни постоянни магнити са най-големият пазар.Според статистиката около 70% от редкоземните двигатели с постоянен магнит се използват в превозни средства.За луксозни автомобили има повече от 70 комплекта двигатели за различни приложения.Тъй като изискванията на различните автомобилни двигатели са различни, изборът на материали с постоянен магнит е различен.Моторните магнити се използват в климатици, вентилатори и електрически прозорци.От гледна точка на цената, предимствата на ферита ще продължат и в бъдеще.Запалителните бобини, задвижванията и сензорите все още използват Sm-Co синтеровани магнити.В допълнение, автомобилните части, но също така и електрическите превозни средства не могат да бъдат пренебрегнати, като екологични (EV) и хибридни електрически превозни средства (HEV).
3 Двигател с редкоземни постоянни магнити AC серво система Комплект от електромеханични интеграционни машини с електронна, високопроизводителна система за управление на скоростта.Системата представлява тяло на синхронен двигател с постоянен магнит със самоконтрол.Системата се използва при разработването на металорежещи машини с ЦПУ, гъвкава производствена технология;а също и в електрическите превозни средства, вместо традиционните превозни средства с термично задвижване, за свободата на емисиите от превозните средства.Двигателят с постоянен магнит от редкоземни елементи е обещаваща високотехнологична индустрия.
4 Новото поле е основно за поддръжка на редкоземни синхронни двигатели с постоянен магнит с ниска мощност, система за контрол на скоростта с променлива честота за нови климатици и хладилници, безжични електрически джаджи за различни DC микромотори с редкоземни постоянни магнити, безчеткови редкоземни постоянни магнити DC двигателите са инструменти с различна мощност.Такива двигатели също са в голямо търсене.
5 Редкоземни постоянни магнитни материали с предимства в аерокосмическите приложения ги правят много подходящи за приложения в авиационни двигатели.Въпреки че има някои приложения на редкоземни двигатели с постоянен магнит във въздуха (като напрежение на генератора и защита от късо съединение и т.н.), експертите у нас и в чужбина са съгласни, че двигателите с постоянен магнит с редкоземни елементи са важна посока на развитие за ново поколение на авиационни двигатели.

проблем с разходите

 

Феритните двигатели с постоянен магнит, особено миниатюрните двигатели с постоянен магнит с постоянен ток, са били широко използвани поради тяхната проста структура и процес, намалена маса и като цяло по-ниска обща цена от двигателите с електрическо възбуждане.Тъй като понастоящем редкоземните постоянни магнити все още са относително скъпи, цената на двигателите с постоянни магнити с редкоземни елементи обикновено е по-висока от тази на двигателите с електрическо възбуждане, което трябва да бъде компенсирано от високата им производителност и спестяване на оперативни разходи.

 

В някои случаи, като например двигатели с гласова бобина на компютърни дискови устройства, производителността на постоянните магнити NdFeB се подобрява, обемът и масата са значително намалени и общата цена е намалена.При проектирането е необходимо да се сравнят производителността и цената според конкретните случаи на употреба и изискванията, за да се реши изборът, но също така да се направи иновация на структурния процес и оптимизация на дизайна, за да се намалят разходите.


Време на публикуване: 20 юни 2022 г