Los motores de imanes permanentes utilizan imanes permanentes para generar el campo magnético del motor, sin necesidad de bobinas de excitación ni corriente de excitación. En comparación con los motores de excitación eléctrica tradicionales, presenta ventajas significativas como su alta eficiencia y su estructura sencilla.

Las aplicaciones de los motores de imanes permanentes son extremadamente amplias y abarcan casi todos los campos de la industria aeroespacial, la defensa nacional, la producción industrial y agrícola y la vida cotidiana. Con el desarrollo de materiales de imanes permanentes de alto rendimiento y la rápida evolución de la tecnología de control, la aplicación de los motores de imanes permanentes será cada vez más amplia. Hoy les llevaré a comprender el impacto del rendimiento de los motores de imanes permanentes y los materiales de imanes permanentes en el motor.

Principio y estructura del motor de imanes permanentes

Todo el mundo sabe que hay muchos tipos de motores, pero los principios básicos son la aplicación del electromagnetismo y la inducción electromagnética para realizar la conversión de energía eléctrica y energía cinética. Si desea saber más acerca de los principios básicos y la estructura de los motores, puede hacer clic para ver los principios básicos y la estructura básica. Hoy, tomaremos el motor de CC de imanes permanentes y el motor síncrono de imanes permanentes como ejemplos para darle una breve introducción al motor de imanes permanentes.

1. Motor de CC de imanes permanentes

El principio de funcionamiento y la estructura del motor de corriente continua de imanes permanentes son similares a los del motor de corriente continua ordinario, salvo que el polo de imanes permanentes se utiliza para sustituir al polo magnético excitado por la corriente. El método de conmutación puede dividirse en motor con escobillas y motor sin escobillas. La conmutación electrónica.

Tomando como ejemplo un motor de corriente continua con escobillas, los polos magnéticos de los imanes permanentes están dispuestos en la misma circunferencia, y las líneas azules de la fuerza magnética representan el circuito magnético del motor.

El rotor del motor de corriente continua con escobillas de imán permanente está compuesto por el núcleo del rotor, el bobinado del rotor, el conmutador y el eje giratorio, que es el mismo que el rotor de un motor de corriente continua común. Inserte el rotor y el conjunto de escobillas en el estator para formar un motor de CC de imanes permanentes.

Los motores de corriente continua de imanes permanentes de pequeña y mediana potencia se utilizan ampliamente en bicicletas eléctricas, motocicletas eléctricas y scooters.

2. Motores síncronos de imanes permanentes

En los últimos años, se han desarrollado rápidamente los motores síncronos de imanes permanentes, que se caracterizan por un alto factor de potencia y un elevado rendimiento. En muchas ocasiones, han sustituido gradualmente a los motores asíncronos de CA utilizados habitualmente. Entre ellos, los motores síncronos de imanes permanentes de arranque asíncrono tienen un rendimiento excelente, y son motores de ahorro de energía muy prometedores.

La estructura del estator y el principio de funcionamiento de los motores síncronos de imanes permanentes son los mismos que los de los motores asíncronos de CA. La diferencia con el motor asíncrono ordinario radica en la estructura del rotor. El rotor está equipado con polos de imanes permanentes, y los imanes permanentes están dispuestos en varias posiciones en el rotor.

El desarrollo de motores de imanes permanentes está estrechamente relacionado con el desarrollo de materiales de imanes permanentes.

El primer motor del mundo que apareció en la década de 1920 fue un motor de imanes permanentes que generaba un campo magnético de excitación a partir de imanes permanentes. Sin embargo, el material de imán permanente utilizado en aquella época era magnetita natural (Fe3O4), y la densidad de energía magnética era muy baja. El motor fabricado con este material era voluminoso y pronto fue sustituido por un motor de excitación eléctrica.

Con el rápido desarrollo de diversos motores y la invención de los magnetizadores actuales, la gente ha investigado en profundidad el mecanismo, la composición y la tecnología de fabricación de los materiales magnéticos permanentes, y ha descubierto sucesivamente una variedad de materiales magnéticos permanentes como el acero al carbono, el acero al tungsteno y el acero al cobalto.
Especialmente los imanes permanentes de aluminio-níquel-cobalto que aparecieron en la década de 1930 y los imanes permanentes de ferrita que aparecieron en la década de 1950 han mejorado mucho sus propiedades magnéticas, y varios micromotores y micromotores pequeños han utilizado imanes permanentes para la excitación. Sin embargo, la fuerza coercitiva de los imanes permanentes de AlNiCo es baja y la densidad de remanencia de los imanes permanentes de ferrita no es alta, lo que limita su campo de aplicación en motores.
Hasta los años sesenta y ochenta, se sucedieron los imanes permanentes de samario-cobalto y los materiales magnéticos permanentes de neodimio-hierro-boro. Su alta densidad magnética residual, alta coercitividad, producto de alta energía magnética, y la curva de desmagnetización lineal son particularmente adecuados para excelentes propiedades magnéticas. Fabricación de motores, por lo que el desarrollo de motores de imanes permanentes ha entrado en un nuevo período histórico.

Relación entre el rendimiento del acero magnético y el del motor

1. Influencia de la remanencia

En el caso de los motores de CC, con los mismos parámetros de bobinado y condiciones de prueba, cuanto mayor sea la remanencia, menor será la velocidad en vacío y menor la corriente en vacío; cuanto mayor sea el par máximo, mayor será la eficiencia del punto de mayor eficiencia.
En la prueba real, el nivel de velocidad en vacío y el tamaño del par máximo se utilizan generalmente para juzgar el estándar de remanencia del acero magnético.

Para los mismos parámetros de bobinado y parámetros eléctricos, la razón por la que cuanto mayor es la remanencia, menor es la velocidad en vacío y menor es la corriente en vacío es que el motor en marcha tiene un sentido inverso suficiente a una velocidad relativamente baja La tensión generada reduce la suma algebraica de la fuerza electromotriz aplicada al bobinado.

2. La influencia de la coercitividad

Durante el funcionamiento del motor, siempre existe la influencia de la temperatura y la desmagnetización inversa. Desde la perspectiva del diseño del motor, cuanto mayor sea la fuerza coercitiva, menor será la dirección del espesor del imán, y cuanto menor sea la fuerza coercitiva, mayor será la dirección del espesor del imán. Pero cuando el acero magnético supera una determinada fuerza coercitiva, es inútil, porque otros componentes del motor no pueden funcionar de forma estable a esa temperatura. La fuerza coercitiva es suficiente para satisfacer la demanda. Tomando como norma la demanda en las condiciones experimentales recomendadas, no es necesario malgastar recursos.

3. La influencia de la cuadratura

La cuadratura sólo afecta a la rectitud de la curva de eficiencia de la prueba de rendimiento del motor. Aunque la rectitud de la curva de eficiencia del motor no ha sido catalogada como un estándar de índice importante, es muy importante para la distancia continua del motor de buje en condiciones de carretera natural. importante. Debido a las diferentes condiciones de la carretera, el motor no siempre puede trabajar en el punto de máxima eficiencia, que es una de las razones por las que la eficiencia máxima de algunos motores no es alta y la distancia de funcionamiento está muy lejos. Para un buen motor de buje, no sólo la eficiencia máxima debe ser alta, sino también la curva de eficiencia debe ser lo más nivelada posible. Cuanto menor sea la pendiente de la reducción de la eficiencia, mejor. A medida que el mercado, la tecnología y las normas de los motores en rueda maduren, esto se convertirá gradualmente en una norma importante.

4. El impacto de la coherencia del rendimiento

Magnetismo residual incoherente: Incluso el individuo con un rendimiento particularmente alto no es bueno. Debido a la inconsistencia del flujo magnético en cada sección de campo magnético unidireccional, el par es asimétrico y se producen vibraciones.

Incoherencia de la fuerza coercitiva: En particular, la fuerza coercitiva de los productos individuales es demasiado baja, es fácil producir la desmagnetización inversa, lo que resulta en la inconsistencia del flujo magnético de cada acero magnético y la vibración del motor. Este efecto es más significativo en los motores sin escobillas.

Influencia De La Forma Y La Tolerancia Del Acero Magnético En Motor Rendimiento

1. La influencia del grosor del imán

En el caso de bobinas magnéticas interiores o exteriores fijas, cuando aumenta el espesor, disminuye el entrehierro y aumenta el flujo magnético efectivo. El rendimiento evidente es que el mismo magnetismo residual reduce la velocidad en vacío, disminuye la corriente en vacío y mejora el rendimiento máximo del motor. Sin embargo, también hay desventajas, como el aumento de la vibración de conmutación del motor, y la curva de eficiencia del motor se vuelve relativamente empinada. Por lo tanto, el grosor del imán del motor debe ser lo más uniforme posible para reducir la vibración.

2. El efecto de la anchura del imán

En el caso de imanes de motor sin escobillas muy juntos, la separación total acumulada no puede ser superior a 0,5 mm. Si es demasiado pequeño, no se puede instalar. Si es demasiado pequeño, la vibración del motor y la eficiencia se reducirán. Esto se debe a la posición y magnético del elemento Hall que mide la posición del imán La posición real del acero no se corresponde, y la consistencia de la anchura debe ser garantizada, de lo contrario la eficiencia del motor es baja y la vibración es grande.

En los motores con escobillas, hay un cierto espacio entre el acero magnético, que se reserva para la zona de transición de conmutación mecánica. Aunque hay un hueco, la mayoría de los fabricantes tienen estrictos procedimientos de instalación del acero magnético para garantizar la precisión de la instalación con el fin de asegurar la posición de instalación del acero magnético del motor. Si se excede la anchura del acero magnético, no se instalará; si la anchura del acero magnético es demasiado pequeña, se producirá una desalineación del acero magnético, aumentará la vibración del motor y se reducirá la eficiencia.

3. Tamaño del chaflán del imán y efecto de la ausencia de chaflán

Sin chaflán, la velocidad de cambio del campo magnético en el borde del campo magnético del motor es grande, lo que provoca pulsaciones en el motor. Cuanto mayor sea el chaflán, menor será la vibración. Sin embargo, el biselado tiene generalmente una cierta pérdida de flujo magnético. Para algunas especificaciones, cuando el biselado alcanza 0,8, la pérdida de flujo magnético es de 0,5 ~ 1,5%. Cuando el magnetismo residual del motor con escobillas es bajo, reducir adecuadamente el tamaño del chaflán es útil para compensar el magnetismo residual, pero la pulsación del motor aumenta. En general, cuando la remanencia es baja, la tolerancia en la dirección de la longitud se puede ampliar adecuadamente, lo que puede aumentar el flujo magnético efectivo hasta cierto punto, de modo que el rendimiento del motor es básicamente el mismo.