محرك مغناطيسي دائم التدفق شعاعي

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.

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.

الهياكل الحركية PM
يمكن تقسيم هياكل محرك PM إلى فئتين: الداخلية والسطح.كل فئة لها مجموعة فرعية من الفئات.يمكن أن يكون لمحرك PM السطحي مغناطيسه أو إدخاله في سطح الدوار ، لزيادة متانة التصميم.يمكن أن يختلف تصميم وتصميم محرك المغناطيس الدائم الداخلي على نطاق واسع.يمكن إدخال مغناطيسات محرك IPM ككتلة كبيرة أو متداخلة لأنها تقترب من القلب.طريقة أخرى هي جعلهم مدمجين في نمط مكبّر.

تغير محاثة محرك PM مع الحمل
فقط الكثير من التدفق يمكن ربطه بقطعة من الحديد لتوليد عزم الدوران.في النهاية ، سوف يتشبع الحديد ولن يسمح بعد الآن بربط التدفق.والنتيجة هي انخفاض في محاثة المسار الذي يسلكه مجال التدفق.في آلة PM ، ستقل قيم محاثة المحور d والمحور q مع زيادة تيار الحمل.

المحاثة d و q لمحرك SPM متطابقة تقريبًا.نظرًا لأن المغناطيس خارج الجزء المتحرك ، فإن محاثة المحور q ستنخفض بنفس معدل محاثة المحور d.ومع ذلك ، فإن محاثة محرك IPM ستقل بشكل مختلف.مرة أخرى ، يكون محاثة المحور d أقل بشكل طبيعي لأن المغناطيس في مسار التدفق ولا يولد خاصية استقرائية.لذلك ، يوجد قدر أقل من الحديد للتشبع في المحور d ، مما يؤدي إلى انخفاض أقل بكثير في التدفق فيما يتعلق بالمحور q.

أنواع المغناطيس المحرك PM

هناك أنواع قليلة من مواد المغناطيس الدائم المستخدمة حاليًا في المحركات الكهربائية.كل نوع من المعادن له مزايا وعيوب.

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.اتجاه تيار المحرك عبر المحور d ، الذي يوفره المحرك controller ، يحدد 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.

ما التطبيقات التي تستخدم محركات PMSM؟

‍

تشمل الصناعات التي تستخدم محركات PMSM الصناعات المعدنية والسيراميك والمطاط والبترول والمنسوجات وغيرها الكثير.يمكن تصميم محركات PMSM للعمل بسرعة متزامنة من مصدر جهد وتردد ثابتين وكذلك تطبيقات محرك متغير السرعة (VSD).تستخدم على نطاق واسع في السيارات الكهربائية (EVs) نظرًا للكفاءة العالية وكثافة الطاقة وعزم الدوران ، فهي عمومًا خيار ممتاز في تطبيقات عزم الدوران العالي مثل الخلاطات والمطاحن والمضخات والمراوح والمنافخ والناقلات والتطبيقات الصناعية حيث تكون المحركات الحثية التقليدية وجد.