Miks saavad püsimagnetiga sünkroonmootorid peamisteks ajamimootoriteks?

Miks saavad püsimagnetiga sünkroonmootorid peamisteks ajamimootoriteks?

Elektrimootor suudab muuta elektrienergia mehaaniliseks energiaks ja edastada mehaanilise energia ülekandesüsteemi kaudu ratastele sõiduki juhtimiseks. See on uute energiaallikate üks peamisi ajamisüsteeme. Praegu on uutes energiaallikates tavaliselt kasutatavad ajamimootorid peamiselt püsimagnetiga sünkroonmootorid ja vahelduvvoolu asünkroonmootorid. Enamik uusi energiaallikaid kasutab püsimagnetiga sünkroonmootoreid. Esinduslike autotootjate hulka kuuluvad BYD, Li Auto jne. Mõned sõidukid kasutavad vahelduvvoolu asünkroonmootoreid. Elektrimootorid esindavad selliseid autotootjaid nagu Tesla ja Mercedes-Benz.

Asünkroonmootor koosneb peamiselt statsionaarsest staatorist ja pöörlevast rootorist. Kui staatori mähis on ühendatud vahelduvvoolutoitega, pöörleb rootor ja annab võimsust. Peamine põhimõte on see, et kui staatori mähis on pingestatud (vahelduvvool), moodustab see pöörleva elektromagnetvälja ja rootori mähis on suletud juht, mis pidevalt lõikab staatori pöörlevas magnetväljas staatori magnetinduktsioonijooni. Faraday seaduse kohaselt tekib suletud juhi magnetinduktsioonijoone lõikamisel vool, mis tekitab elektromagnetvälja. Sel ajal on kaks elektromagnetvälja: üks on staatori elektromagnetväli, mis on ühendatud välise vahelduvvooluga, ja teine ​​tekib staatori elektromagnetilise induktsioonijoone lõikamisel. Rootori elektromagnetväli. Lenzi seaduse kohaselt peab indutseeritud vool alati vastu indutseeritud voolu põhjusele, st püüdma takistada rootori juhtide poolt staatori pöörleva magnetvälja magnetinduktsioonijoonte lõikamist. Tulemuseks on: rootori juhid "järele jõuavad" staatori juhtidele. Pöörlev elektromagnetväli tähendab, et rootor ajab taga staatori pöörlevat magnetvälja ja lõpuks hakkab mootor pöörlema. Selle käigus on rootori pöörlemiskiirus (n2) ja staatori pöörlemiskiirus (n1) sünkroonist väljas (kiiruse erinevus on umbes 2–6%). Seetõttu nimetatakse seda asünkroonseks vahelduvvoolumootoriks. Vastupidi, kui pöörlemiskiirus on sama, nimetatakse seda sünkroonmootoriks.

Püsimagnetiga sünkroonmootor on samuti vahelduvvoolumootori tüüp. Selle rootor on valmistatud terasest ja sellel on püsimagnetid. Mootori töötamise ajal antakse staatorile energiat, et tekitada pöörlev magnetväli, mis surub rootori pöörlema. "Sünkroniseerimine" tähendab, et rootori pöörlemiskiirus püsirežiimis on sünkroniseeritud magnetvälja pöörlemiskiirusega. Püsimagnetiga sünkroonmootoritel on suurem võimsuse ja kaalu suhe, nad on väiksemad, kergemad, neil on suurem väljundmoment ning suurepärane piirkiirus ja pidurdustõhusus. Seetõttu on püsimagnetiga sünkroonmootoritest saanud tänapäeval kõige laialdasemalt kasutatav elektrimootor. Kui aga püsimagneti materjal puutub kokku vibratsiooni, kõrge temperatuuri ja ülekoormusvooluga, võib selle magnetiline läbitavus väheneda või tekkida demagnetiseerumine, mis võib vähendada püsimagnetimootori jõudlust. Lisaks kasutavad haruldaste muldmetallidega püsimagnetiga sünkroonmootorid haruldaste muldmetallide materjale ja tootmiskulud ei ole stabiilsed.

Võrreldes püsimagnetiga sünkroonmootoritega peavad asünkroonmootorid töötamise ajal ergastuseks elektrienergiat neelama, mis tarbib elektrienergiat ja vähendab mootori efektiivsust. Püsimagnetiga mootorid on püsimagnetite lisamise tõttu kallimad.

Mudelid, mis valivad vahelduvvoolu asünkroonmootorid, kipuvad eelistama jõudlust ja kasutama ära vahelduvvoolu asünkroonmootorite jõudluse ja efektiivsuse eeliseid suurtel kiirustel. Tüüpiline mudel on varajane Model S. Peamised omadused: Suurel kiirusel sõites suudab auto säilitada suure kiiruse ja elektrienergia tõhusa kasutamise, vähendades energiatarbimist ja säilitades samal ajal maksimaalse võimsuse;

Püsimagnetiga sünkroonmootorite mudelid kipuvad seadma esikohale energiatarbimise ning kasutama püsimagnetiga sünkroonmootorite jõudlust ja tõhusat töötamist madalatel kiirustel, mistõttu sobivad need väikestele ja keskmise suurusega autodele. Nende omaduste hulka kuuluvad väike suurus, kerge kaal ja pikk aku tööiga. Samal ajal on neil hea kiiruse reguleerimise jõudlus ja nad suudavad säilitada kõrge efektiivsuse korduvate käivitamiste, peatumiste, kiirenduste ja aeglustuste korral.

Domineerivad püsimagnetiga sünkroonmootorid. Täiustatud tööstusuuringute instituudi (GGII) avaldatud "Uute energiaallikatega sõidukite tööstuse ahela igakuise andmebaasi" statistika kohaselt oli uute energiaallikatega sõidukite ajamimootorite kodumaine paigaldatud võimsus 2022. aasta jaanuarist augustini ligikaudu 3,478 miljonit ühikut, mis on 101% rohkem kui aasta varem. Nende hulgas oli püsimagnetiga sünkroonmootorite paigaldatud võimsus 3,329 miljonit ühikut, mis on 106% rohkem kui aasta varem; vahelduvvoolu asünkroonmootorite paigaldatud võimsus oli 1,295 miljonit ühikut, mis on 22% rohkem kui aasta varem.

Püsimagnetiga sünkroonmootoritest on saanud peamised ajamimootorid täiselektriliste sõiduautode turul.

Otsustades kodumaiste ja välismaiste tavamudelite mootorite valiku põhjal, kasutavad kodumaiste SAIC Motori, Geely Automobile'i, Guangzhou Automobile'i, BAIC Motori, Denza Motorsi jne turule toodud uued energiasõidukid püsimagnetiga sünkroonmootoreid. Püsimagnetiga sünkroonmootoreid kasutatakse peamiselt Hiinas. Esiteks, püsimagnetiga sünkroonmootoritel on hea jõudlus madalatel kiirustel ja kõrge muundamise efektiivsus, mis sobib väga hästi keerukateks töötingimusteks, kus linnaliikluses on sagedased käivitused ja peatumised. Teiseks, püsimagnetiga sünkroonmootorites sisalduvate neodüüm-raud-boori püsimagnetite tõttu. Materjalid nõuavad haruldaste muldmetallide ressursside kasutamist ja minu riigis asub 70% maailma haruldaste muldmetallide ressurssidest ning NdFeB-magnetiliste materjalide kogutoodang ulatub 80%-ni maailmast, seega on Hiina üha enam huvitatud püsimagnetiga sünkroonmootorite kasutamisest.

Välismaised Tesla ja BMW kasutavad koostöös arendustegevuseks püsimagnetiga sünkroonmootoreid ja vahelduvvoolu asünkroonmootoreid. Rakendusstruktuuri seisukohast on püsimagnetiga sünkroonmootor uute energiasõidukite peamine valik.

Püsimagnetimaterjalide maksumus moodustab umbes 30% püsimagnetiga sünkroonmootorite maksumusest. Püsimagnetiga sünkroonmootorite tootmise toorained on peamiselt neodüüm-raud-boorid, räniterasest lehed, vask ja alumiinium. Nende hulgas on püsimagnetimaterjali neodüüm-raud-boorid, mida kasutatakse peamiselt rootori püsimagnetite valmistamiseks ja mille maksumus on umbes 30%; räniterasest lehti kasutatakse peamiselt kohandatud toodete valmistamiseks. Rootori südamiku maksumus on umbes 20%; staatori mähise maksumus on umbes 15%; mootori võlli maksumus on umbes 5%; ja mootori kesta maksumus on umbes 15%.

Miks onOSG püsimagnetmootoriga kruvikompressorefektiivsem?

Püsimagnetiga sünkroonmootor koosneb peamiselt staatorist, rootorist ja kestast. Nagu tavalistel vahelduvvoolumootoritel, on ka staatori südamikul kihiline struktuur, et vähendada mootori töötamise ajal tekkivat pöörisvoolu ja hüstereesiefektide tõttu tekkivat rauakadu; mähised on tavaliselt samuti kolmefaasilised sümmeetrilised struktuurid, kuid parameetrite valik on üsna erinev. Rootori osa on mitmesuguse kujuga, sealhulgas püsimagnetiga rootor käivitusoravpuuriga ja manustatud või pinnale paigaldatud puhas püsimagnetiga rootor. Rootori südamik võib olla valmistatud tahke struktuuriga või kihiline. Rootor on varustatud püsimagnetimaterjaliga, mida tavaliselt nimetatakse magnetiks.

Püsimagnetiga mootori normaalse töö korral on rootori ja staatori magnetväljad sünkroonses olekus. Rootoriosas ei teki indutseeritud voolu ning puudub rootori vasekadu, hüsterees või pöörisvoolukadu. Rootori kadude ja kuumenemise probleemiga pole vaja arvestada. Üldiselt toidab püsimagnetiga mootorit spetsiaalne sagedusmuundur ja sellel on loomulikult pehme käivituse funktsioon. Lisaks on püsimagnetiga mootor sünkroonmootor, millel on võimendusteguri reguleerimise omadus ergastuse intensiivsuse kaudu, nii et võimsustegurit saab projekteerida kindlaksmääratud väärtusele.

Alguspunktist lähtudes on püsimagnetmootori käivitamisprotsess väga lihtne, kuna seda käivitatakse muutuva sagedusega toiteallika või toetava inverteri abil; see sarnaneb muutuva sagedusega mootori käivitamisega ja väldib tavaliste puuriga asünkroonmootorite käivitusdefekte.

Lühidalt öeldes võivad püsimagnetmootorite efektiivsus ja võimsustegur ulatuda väga kõrgele, struktuur on väga lihtne ja turg on viimase kümne aasta jooksul olnud väga kuum.

Püsimagnetiga mootorites on ergastuskadu vältimatu probleem. Kui vool on liiga suur või temperatuur liiga kõrge, tõuseb mootori mähiste temperatuur hetkega, vool suureneb järsult ja püsimagnetid kaotavad kiiresti ergastuse. Püsimagnetiga mootori juhtimises on ülekoormuse kaitse seade, et vältida mootori staatori mähise läbipõlemist, kuid sellest tulenev ergastuskadu ja seadme seiskumine on vältimatud.