IP54 محرك كهربائي صغير عالي السرعة منخفض السرعة 6 كيلو فولت 10 كيلو فولت عالي الكفاءة

مبدأ العمل

يشبه مبدأ عمل المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم المحرك المتزامن.يعتمد على المجال المغناطيسي الدوار الذي يولد قوة دافعة كهربائية بسرعة متزامنة.عندما يتم تنشيط لف الجزء الثابت عن طريق إعطاء الإمداد ثلاثي الطور ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار بين فجوات الهواء.

ينتج عن هذا عزم الدوران عندما تمسك أقطاب الحقل الدوار بالمجال المغناطيسي الدوار بسرعة متزامنة ويدور الجزء المتحرك باستمرار.نظرًا لأن هذه المحركات ليست محركات ذاتية التشغيل ، فمن الضروري توفير مصدر طاقة متغير التردد.

معادلة EMF وعزم الدوران

في آلة متزامنة ، يُطلق على متوسط ​​EMF المستحث لكل مرحلة اسم المستحثات الديناميكية EMF في محرك متزامن ، ويكون التدفق المقطوع بواسطة كل موصل لكل ثورة هو Pϕ Weber

ثم الوقت المستغرق لإكمال ثورة واحدة هو 60 / نيوتن

يمكن حساب متوسط ​​EMF المستحث لكل موصل باستخدام

(PϕN / 60) × Zph = (PϕN / 60) × 2Tph

حيث Tph = Zph / 2

لذلك ، فإن متوسط ​​EMF لكل مرحلة هو ،

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

حيث Tph = لا.من المنعطفات متصلة في سلسلة لكل مرحلة

ϕ = التدفق / القطب في ويبر

P = لا.من أعمدة

F = التردد بالهرتز

Zph = لا.من الموصلات متصلة في سلسلة لكل مرحلة.= Zph / 3

تعتمد معادلة EMF على الملفات والموصلات الموجودة في الجزء الثابت.بالنسبة لهذا المحرك ، يؤخذ أيضًا في الاعتبار عامل التوزيع Kd وعامل الملعب Kp.

ومن ثم ، E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

يتم إعطاء معادلة عزم الدوران لمحرك متزامن مغناطيسي دائم على النحو التالي ،

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / m

لماذا تختار محركات التيار المتردد ذات المغناطيس الدائم؟

توفر محركات التيار المتردد ذات المغناطيس الدائم (PMAC) العديد من المزايا مقارنة بأنواع المحركات الأخرى ، بما في ذلك:

كفاءة عالية: تتميز محركات PMAC بكفاءة عالية نظرًا لعدم وجود خسائر في النحاس الدوار وتقليل خسائر اللف.يمكنهم تحقيق كفاءات تصل إلى 97٪ ، مما يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة.

كثافة الطاقة العالية: تتميز محركات PMAC بكثافة طاقة أعلى مقارنة بأنواع المحركات الأخرى ، مما يعني أنها يمكن أن تنتج طاقة أكبر لكل وحدة حجم ووزن.هذا يجعلها مثالية للتطبيقات حيث تكون المساحة محدودة.

كثافة عزم دوران عالية: تتميز محركات PMAC بكثافة عزم دوران عالية ، مما يعني أنها يمكن أن تنتج المزيد من عزم الدوران لكل وحدة حجم ووزن.هذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب عزم دوران عالي.

انخفاض الصيانة: نظرًا لأن محركات PMAC لا تحتوي على فرش ، فإنها تتطلب صيانة أقل ولها عمر أطول من أنواع المحركات الأخرى.

تحكم محسّن: تتمتع محركات PMAC بتحكم أفضل في السرعة وعزم الدوران مقارنةً بأنواع المحركات الأخرى ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا.

صديقة للبيئة: تعد محركات PMAC صديقة للبيئة أكثر من أنواع المحركات الأخرى لأنها تستخدم معادن أرضية نادرة ، والتي يسهل إعادة تدويرها وتنتج نفايات أقل مقارنة بأنواع المحركات الأخرى.

بشكل عام ، فإن مزايا محركات PMAC تجعلها خيارًا ممتازًا لمجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك السيارات الكهربائية والآلات الصناعية وأنظمة الطاقة المتجددة.

تحتوي محركات التيار المتردد ذات المغناطيس الدائم (PMAC) على مجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك:

الآلات الصناعية: تُستخدم محركات PMAC في مجموعة متنوعة من تطبيقات الآلات الصناعية ، مثل المضخات والضواغط والمراوح وأدوات الآلات.إنها توفر كفاءة عالية وكثافة طاقة عالية وتحكم دقيق ، مما يجعلها مثالية لهذه التطبيقات.

الروبوتات: تُستخدم محركات PMAC في تطبيقات الروبوتات والأتمتة ، حيث توفر كثافة عزم دوران عالية وتحكمًا دقيقًا وكفاءة عالية.غالبًا ما تستخدم في الأذرع الروبوتية والمقابض وأنظمة التحكم في الحركة الأخرى.

أنظمة HVAC: تُستخدم محركات PMAC في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) ، حيث توفر كفاءة عالية وتحكمًا دقيقًا ومستويات ضوضاء منخفضة.غالبًا ما تستخدم في المراوح والمضخات في هذه الأنظمة.

أنظمة الطاقة المتجددة: تُستخدم محركات PMAC في أنظمة الطاقة المتجددة ، مثل توربينات الرياح وأجهزة تعقب الطاقة الشمسية ، حيث توفر كفاءة عالية وكثافة طاقة عالية وتحكمًا دقيقًا.غالبًا ما يتم استخدامها في المولدات وأنظمة التتبع في هذه الأنظمة.

المعدات الطبية: تُستخدم محركات PMAC في المعدات الطبية ، مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ، حيث توفر كثافة عزم دوران عالية ، وتحكمًا دقيقًا ، ومستويات ضوضاء منخفضة.غالبًا ما تستخدم في المحركات التي تقود الأجزاء المتحركة في هذه الآلات.

SPM مقابل IPM

يمكن فصل محرك PM إلى فئتين رئيسيتين: محركات المغناطيس الدائم السطحي (SPM) ومحركات المغناطيس الدائم الداخلية (IPM).لا يحتوي أي نوع من تصميم المحرك على قضبان دوارة.يولد كلا النوعين تدفقًا مغناطيسيًا بواسطة مغناطيس دائم مثبت على الدوار أو بداخله.

تحتوي محركات SPM على مغناطيس مثبت على السطح الخارجي لسطح الدوار.بسبب هذا التركيب الميكانيكي ، تكون قوتها الميكانيكية أضعف من تلك الموجودة في محركات IPM.تحد القوة الميكانيكية الضعيفة من السرعة الميكانيكية الآمنة القصوى للمحرك.بالإضافة إلى ذلك ، تعرض هذه المحركات بروز مغناطيسي محدود للغاية (Ld ≈ Lq).

قيم المحاثة المقاسة عند أطراف الدوار متسقة بغض النظر عن موضع العضو الدوار.بسبب نسبة الملوحة القريبة من الوحدة ، تعتمد تصميمات محرك SPM بشكل كبير ، إن لم يكن بالكامل ، على مكون عزم الدوران المغناطيسي لإنتاج عزم الدوران.

تحتوي محركات IPM على مغناطيس دائم مدمج في الدوار نفسه.على عكس نظرائهم في SPM ، فإن موقع المغناطيس الدائم يجعل محركات IPM سليمة ميكانيكيًا للغاية ، ومناسبة للعمل بسرعات عالية جدًا.يتم تحديد هذه المحركات أيضًا من خلال نسبة الملوحة المغناطيسية العالية نسبيًا (Lq> Ld).نظرًا لبروزها المغناطيسي ، فإن محرك IPM لديه القدرة على توليد عزم الدوران من خلال الاستفادة من مكونات عزم الدوران المغناطيسية والمقاومة للمحرك.

الاستشعار الذاتي مقابل عملية الحلقة المغلقة

تتيح التطورات الحديثة في تقنية القيادة لمحركات التيار المتردد القياسية "الاكتشاف الذاتي" وتتبع موضع مغناطيس المحرك.عادةً ما يستخدم نظام الحلقة المغلقة قناة z-pulse لتحسين الأداء.من خلال إجراءات معينة ، يعرف محرك الأقراص الموضع الدقيق لمغناطيس المحرك عن طريق تتبع قنوات A / B وتصحيح الأخطاء في القناة z.إن معرفة الموضع الدقيق للمغناطيس يسمح بإنتاج عزم الدوران الأمثل مما يؤدي إلى الكفاءة المثلى.

إضعاف / تكثيف الجريان لمحركات الجسيمات الدقيقة

يتم إنشاء التدفق في محرك مغناطيسي دائم بواسطة المغناطيس.يتبع مجال التدفق مسارًا معينًا يمكن تعزيزه أو معارضته.سيسمح تعزيز مجال التدفق أو تكثيفه للمحرك بزيادة إنتاج عزم الدوران مؤقتًا.ستؤدي معارضة مجال التدفق إلى إبطال المجال المغناطيسي الحالي للمحرك.سيحد مجال المغناطيس المنخفض من إنتاج عزم الدوران ، ولكنه يقلل من جهد التيار الكهربي الخلفي.يعمل الجهد الكهربي الخلفي المنخفض على تحرير الجهد لدفع المحرك للعمل بسرعات خرج أعلى.يتطلب كلا النوعين من العمليات تيارًا إضافيًا للمحرك.يحدد اتجاه تيار المحرك عبر المحور d ، الذي توفره وحدة التحكم في المحرك ، التأثير المطلوب.

مزايا محركات المغناطيس الدائم النادرة الأرضية

كفاءة عالية:ينخفض ​​منحنى الكفاءة للمحرك غير المتزامن بشكل عام بشكل أسرع تحت 60٪ من الحمل المقنن ، وتكون الكفاءة منخفضة جدًا عند التحميل الخفيف.منحنى الكفاءة لمحرك المغناطيس الدائم الأرضي النادر مرتفع ومسطح ، ويقع في منطقة عالية الكفاءة عند 20٪ ~ 120٪ من الحمل المقنن.

عامل الطاقة العالية: تقترب القيمة المقاسة لعامل القدرة للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم الأرضي النادر من القيمة الحدية 1.0.منحنى عامل القدرة مرتفع ومسطح مثل منحنى الكفاءة.عامل الطاقة مرتفع.تعويض القدرة التفاعلية للجهد المنخفض غير مطلوب وقدرة نظام توزيع الطاقة مستخدمة بالكامل.

تيار الجزء الثابت صغير:لا يحتوي الجزء المتحرك على تيار إثارة ، ويتم تقليل القدرة التفاعلية ، ويتم تقليل تيار الجزء الثابت بشكل كبير.بالمقارنة مع المحرك غير المتزامن بنفس السعة ، يمكن تقليل قيمة التيار الثابت بنسبة 30٪ إلى 50٪.في الوقت نفسه ، نظرًا لتقليل تيار الجزء الثابت بشكل كبير ، يتم تقليل ارتفاع درجة حرارة المحرك ، ويتم تمديد شحم المحمل وعمر المحمل.

عزم دوران عالٍ عند الخروج من الخطوة وعزم دوران سحب:تتميز المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم النادرة بعزم دوران أعلى وعزم سحب أعلى ، مما يجعل المحرك يتمتع بقدرة تحميل أعلى ويمكن سحبه بسلاسة في التزامن.

عيوب محركات المغناطيس الدائم النادرة الأرضية

التكلفة العالية: بالمقارنة مع المحرك غير المتزامن من نفس المواصفات ، تكون فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار أصغر ، ودقة معالجة كل مكون عالية ؛هيكل الدوار أكثر تعقيدًا وسعر المواد الفولاذية المغناطيسية الأرضية النادرة مرتفع ؛لذلك ، فإن تكلفة تصنيع المحرك عالية ، وهو أمر شائع بالنسبة للمحركات غير المتزامنة حوالي مرتين.

تأثير كبير عند بدء تشغيل الطاقة الكاملة:عند البدء بالضغط الكامل ، يمكن رسم السرعة المتزامنة في وقت قصير جدًا.الصدمة الميكانيكية كبيرة.تيار البدء هو أكثر من 10 أضعاف التيار المقدر.التأثير على نظام إمداد الطاقة كبير ، ويتطلب سعة كبيرة لنظام إمداد الطاقة.

من السهل إزالة المغناطيس من الفولاذ ذي الأرض النادرة:عندما تتعرض مادة المغناطيس الدائم للاهتزاز ودرجة الحرارة العالية والتيار الزائد ، فقد تنخفض نفاذية المغناطيس أو تحدث ظاهرة إزالة المغناطيسية ، مما يقلل من أداء محرك المغناطيس الدائم.