Les moteurs à aimant permanent utilisent des aimants permanents pour générer le champ magnétique du moteur, sans nécessiter de bobines d'excitation ou de courant d'excitation. Par rapport aux moteurs à excitation électrique traditionnels, ils présentent des avantages significatifs tels qu'un rendement élevé et une structure simple.

Les applications des moteurs à aimants permanents sont extrêmement vastes et couvrent presque tous les domaines de l'aérospatiale, de la défense nationale, de la production industrielle et agricole et de la vie quotidienne. Avec le développement de matériaux à aimants permanents de haute performance et le développement rapide de la technologie de contrôle, l'application des moteurs à aimants permanents va s'étendre. Aujourd'hui, je vais vous aider à comprendre l'impact des performances des moteurs à aimants permanents et des matériaux à aimants permanents sur le moteur.

Principe et structure du moteur à aimant permanent

Tout le monde sait qu'il existe de nombreux types de moteurs, mais les principes de base sont l'application de l'électromagnétisme et de l'induction électromagnétique pour réaliser la conversion de l'énergie électrique et de l'énergie cinétique. Si vous souhaitez en savoir plus sur les principes de base et la structure des moteurs, vous pouvez cliquer sur les principes de base et la structure de base. Aujourd'hui, nous prendrons comme exemples le moteur à courant continu à aimant permanent et le moteur synchrone à aimant permanent pour vous présenter brièvement le moteur à aimant permanent.

1. Moteur à courant continu à aimant permanent

Le principe de fonctionnement et la structure du moteur à courant continu à aimant permanent sont similaires à ceux du moteur à courant continu ordinaire, à ceci près que le pôle à aimant permanent remplace le pôle magnétique excité par le courant. La méthode de commutation peut être divisée en moteur à balais et moteur sans balais. La commutation électronique.

Si l'on prend l'exemple d'un moteur à balais à courant continu, les pôles magnétiques des aimants permanents sont disposés sur la même circonférence, et les lignes bleues de la force magnétique représentent le circuit magnétique du moteur.

Le rotor du moteur à courant continu brossé à aimant permanent est composé du noyau du rotor, du bobinage du rotor, du collecteur et de l'arbre rotatif, qui est le même que le rotor d'un moteur à courant continu ordinaire. Insérez l'ensemble rotor et balais dans le stator pour former un moteur à courant continu à aimant permanent.

Les moteurs à courant continu à aimant permanent de petite et moyenne puissance sont largement utilisés dans les vélos électriques, les motos électriques et les scooters.

2. Moteurs synchrones à aimant permanent

Ces dernières années, les moteurs synchrones à aimant permanent se sont développés rapidement et se caractérisent par un facteur de puissance et un rendement élevés. Ils ont progressivement remplacé les moteurs asynchrones à courant alternatif couramment utilisés dans de nombreuses occasions. Parmi eux, les moteurs synchrones à aimants permanents à démarrage asynchrone présentent d'excellentes performances et constituent des moteurs à économie d'énergie très prometteurs.

La structure du stator et le principe de fonctionnement des moteurs synchrones à aimant permanent sont les mêmes que ceux des moteurs asynchrones à courant alternatif. La différence avec le moteur asynchrone ordinaire réside dans la structure du rotor. Le rotor est équipé de pôles à aimants permanents, et les aimants permanents sont disposés en différentes positions dans le rotor.

Le développement des moteurs à aimant permanent est étroitement lié au développement des matériaux à aimant permanent.

Le premier moteur au monde apparu dans les années 1920 était un moteur à aimant permanent qui générait un champ magnétique d'excitation à partir d'aimants permanents. Cependant, l'aimant permanent utilisé à l'époque était de la magnétite naturelle (Fe3O4), et la densité d'énergie magnétique était très faible. Le moteur ainsi fabriqué était encombrant et a rapidement été remplacé par un moteur à excitation électrique.

Avec le développement rapide de divers moteurs et l'invention des magnétiseurs de courant, des recherches approfondies ont été menées sur le mécanisme, la composition et la technologie de fabrication des matériaux magnétiques permanents, et une variété de matériaux magnétiques permanents tels que l'acier au carbone, l'acier au tungstène et l'acier au cobalt ont été successivement découverts.
Les aimants permanents en aluminium-nickel-cobalt, apparus dans les années 1930, et les aimants permanents en ferrite, apparus dans les années 1950, ont considérablement amélioré leurs propriétés magnétiques, et divers petits et micro-moteurs ont utilisé des aimants permanents pour l'excitation. Cependant, la force coercitive des aimants permanents AlNiCo est faible et la densité de rémanence des aimants permanents en ferrite n'est pas élevée, ce qui limite leur champ d'application dans les moteurs.
Jusqu'aux années 1960 et 1980, les aimants permanents en samarium-cobalt et les aimants permanents en néodyme-fer-bore sont apparus successivement. Leur densité magnétique résiduelle élevée, leur coercivité élevée, leur produit d'énergie magnétique élevé et leur courbe de désaimantation linéaire sont particulièrement adaptés à d'excellentes propriétés magnétiques. Le développement des moteurs à aimants permanents est donc entré dans une nouvelle période historique.

Relation entre la performance de l'acier magnétique et la performance du moteur

1. Influence de la rémanence

Pour les moteurs à courant continu, dans les mêmes paramètres de bobinage et conditions d'essai, plus la rémanence est élevée, plus la vitesse à vide est faible, et plus le courant à vide est faible ; plus le couple maximal est élevé, plus le rendement du point de rendement le plus élevé est élevé.
Dans le test réel, le niveau de la vitesse à vide et l'importance du couple maximum sont généralement utilisés pour juger de la norme de rémanence de l'acier magnétique.

Pour les mêmes paramètres de bobinage et les mêmes paramètres électriques, la raison pour laquelle plus la rémanence est élevée, plus la vitesse à vide est faible et plus le courant à vide est petit, est que le moteur en marche a un sens inverse suffisant à une vitesse relativement faible La tension générée réduit la somme algébrique de la force électromotrice appliquée au bobinage.

2. L'influence de la coercivité

Pendant le fonctionnement du moteur, il y a toujours l'influence de la température et de la démagnétisation inverse. Du point de vue de la conception du moteur, plus la force coercitive est élevée, plus la direction de l'épaisseur de l'aimant est petite, et plus la force coercitive est petite, plus la direction de l'épaisseur de l'aimant est grande. Mais lorsque l'acier magnétique dépasse une certaine force coercitive, il devient inutile, car les autres composants du moteur ne peuvent pas fonctionner de manière stable à cette température. La force coercitive est suffisante pour répondre à la demande. En prenant comme norme la demande dans les conditions expérimentales recommandées, il n'est pas nécessaire de gaspiller des ressources.

3. L'influence de l'équerrage

L'équerrage n'affecte que la rectitude de la courbe de rendement de l'essai de performance du moteur. Bien que la rectitude de la courbe de rendement du moteur n'ait pas été répertoriée comme une norme d'indice importante, elle est très importante pour la distance continue du moteur du moyeu dans des conditions routières naturelles. importante. En raison des différentes conditions routières, le moteur ne peut pas toujours fonctionner au point d'efficacité maximale, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles l'efficacité maximale de certains moteurs n'est pas élevée et la distance de fonctionnement est éloignée. Pour un bon moteur de moyeu, non seulement le rendement maximal doit être élevé, mais la courbe de rendement doit également être aussi plate que possible. Plus la pente de la réduction du rendement est faible, mieux c'est. Au fur et à mesure que le marché, la technologie et les normes des moteurs à roue évoluent, cette norme deviendra progressivement importante.

4. L'impact de la constance des performances

Magnétisme résiduel incohérent : Même l'individu ayant des performances particulièrement élevées n'est pas bon. En raison de l'incohérence du flux magnétique dans chaque section de champ magnétique unidirectionnel, le couple est asymétrique et des vibrations se produisent.

Manque de cohérence de la force coercitive : En particulier, la force coercitive des produits individuels est trop faible, il est facile de produire une démagnétisation inverse, ce qui entraîne une incohérence du flux magnétique de chaque acier magnétique et la vibration du moteur. Cet effet est plus important pour les moteurs sans balais.

Influence de la forme et de la tolérance de l'acier magnétique sur la qualité de l'eau. Moteur Performance

1. L'influence de l'épaisseur de l'aimant

Dans le cas de bobines magnétiques internes ou externes fixes, lorsque l'épaisseur augmente, l'entrefer diminue et le flux magnétique effectif augmente. La performance évidente est que le même magnétisme résiduel réduit la vitesse à vide, le courant à vide diminue et le rendement maximal du moteur s'améliore. Cependant, il y a aussi des inconvénients, tels que l'augmentation des vibrations de commutation du moteur, et la courbe de rendement du moteur devient relativement raide. Par conséquent, l'épaisseur de l'aimant du moteur doit être aussi uniforme que possible pour réduire les vibrations.

2. L'effet de la largeur de l'aimant

Pour les aimants de moteurs sans balais empilés serrés, l'écart total cumulé ne doit pas dépasser 0,5 mm. S'il est trop petit, il ne peut pas être installé. S'il est trop petit, les vibrations et l'efficacité du moteur seront réduites. En effet, la position et le champ magnétique de l'élément Hall qui mesure la position de l'aimant ne correspondent pas à la position réelle de l'acier, et la cohérence de la largeur doit être garantie, sinon l'efficacité du moteur est faible et les vibrations sont importantes.

Pour les moteurs à balais, il existe un certain espace entre l'acier magnétique, qui est réservé à la zone de transition de la commutation mécanique. Malgré cet espace, la plupart des fabricants appliquent des procédures strictes d'installation de l'acier magnétique afin de garantir la précision de l'installation et la position d'installation de l'acier magnétique du moteur. Si la largeur de l'acier magnétique est dépassée, il ne sera pas installé ; si la largeur de l'acier magnétique est trop petite, il en résultera un désalignement de l'acier magnétique, une augmentation des vibrations du moteur et une réduction de l'efficacité.

3. Taille du chanfrein de l'aimant et effet de l'absence de chanfrein

Sans chanfrein, le taux de variation du champ magnétique au bord du champ magnétique du moteur est important, ce qui provoque des pulsations du moteur. Plus le chanfrein est important, moins les vibrations sont importantes. Toutefois, le chanfreinage entraîne généralement une certaine perte de flux magnétique. Pour certaines spécifications, lorsque le chanfrein atteint 0,8, la perte de flux magnétique est de 0,5 ~ 1,5%. Lorsque le magnétisme résiduel du moteur à balais est faible, une réduction appropriée de la taille du chanfrein permet de compenser le magnétisme résiduel, mais les pulsations du moteur augmentent. En général, lorsque la rémanence est faible, la tolérance dans le sens de la longueur peut être élargie de manière appropriée, ce qui peut augmenter le flux magnétique effectif dans une certaine mesure, de sorte que les performances du moteur restent fondamentalement inchangées.