ด้วยการพัฒนาวัสดุแม่เหล็กถาวรชนิดแรร์เอิร์ธในปี 1970 มอเตอร์แม่เหล็กถาวรชนิดแรร์เอิร์ธจึงเกิดขึ้น มอเตอร์แม่เหล็กถาวรใช้แม่เหล็กถาวรแรร์เอิร์ธในการกระตุ้น และแม่เหล็กถาวรสามารถสร้างสนามแม่เหล็กถาวรหลังจากการทำให้เป็นแม่เหล็ก ประสิทธิภาพการกระตุ้นนั้นยอดเยี่ยม และเหนือกว่ามอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้าในแง่ของความเสถียร คุณภาพ และลดการสูญเสีย ซึ่งทำให้ตลาดมอเตอร์แบบดั้งเดิมสั่นสะเทือน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ ประสิทธิภาพและเทคโนโลยีของวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าที่หายาก ได้รับการปรับปรุงอย่างค่อยเป็นค่อยไป เมื่อรวมกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วของระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เทคโนโลยีการส่งกำลัง และเทคโนโลยีการควบคุมอัตโนมัติ ประสิทธิภาพของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรก็เริ่มดีขึ้นเรื่อยๆ

นอกจากนี้ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรยังมีข้อดีคือ น้ำหนักเบา โครงสร้างเรียบง่าย ขนาดเล็ก ลักษณะที่ดีและมีความหนาแน่นของกำลังสูง สถาบันและองค์กรวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลายแห่งกำลังดำเนินการวิจัยและพัฒนามอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรอย่างแข็งขัน และขอบเขตการใช้งานจะถูกขยายเพิ่มเติม

1. พื้นฐานการพัฒนามอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

ก. การใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรที่หายากของโลกที่มีประสิทธิภาพสูง

วัสดุแม่เหล็กถาวรของโลกที่หายากได้ผ่านขั้นตอนสามขั้นตอน: SmCo5, Sm2Co17 และ Nd2Fe14B ปัจจุบัน วัสดุแม่เหล็กถาวรที่แสดงโดย NdFeB ได้กลายเป็นวัสดุแม่เหล็กถาวรชนิดหายากที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีเยี่ยม การพัฒนาวัสดุแม่เหล็กถาวรได้ผลักดันการพัฒนามอเตอร์แม่เหล็กถาวร

เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสแบบดั้งเดิมที่มีการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า แม่เหล็กถาวรจะเข้ามาแทนที่เสากระตุ้นไฟฟ้า ทำให้โครงสร้างง่ายขึ้น กำจัดแหวนลื่นและแปรงของโรเตอร์ ตระหนักถึงโครงสร้างไร้แปรงถ่าน และลดขนาดของโรเตอร์ สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงความหนาแน่นของกำลัง ความหนาแน่นของแรงบิด และประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ และทำให้มอเตอร์มีขนาดเล็กลงและเบาขึ้น ขยายขอบเขตการใช้งานเพิ่มเติม และส่งเสริมการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้าให้มีกำลังสูงขึ้น

ข. การประยุกต์ใช้ทฤษฎีการควบคุมใหม่

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อัลกอริธึมการควบคุมมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว อัลกอริธึมการควบคุมเวกเตอร์ได้แก้ปัญหากลยุทธ์การขับขี่ของมอเตอร์ AC โดยหลักการแล้ว ทำให้มอเตอร์ AC มีประสิทธิภาพการควบคุมที่ดี การเกิดขึ้นของการควบคุมแรงบิดโดยตรงทำให้โครงสร้างการควบคุมง่ายขึ้น และมีลักษณะของประสิทธิภาพของวงจรที่แข็งแกร่งสำหรับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์และความเร็วตอบสนองไดนามิกของแรงบิดที่รวดเร็ว เทคโนโลยีการควบคุมแรงบิดทางอ้อมช่วยแก้ปัญหาการกระเพื่อมของแรงบิดขนาดใหญ่ของแรงบิดโดยตรงที่ความเร็วต่ำ และปรับปรุงความเร็วและความแม่นยำในการควบคุมของมอเตอร์

ค. การประยุกต์ใช้อุปกรณ์และโปรเซสเซอร์อิเล็กทรอนิกส์กำลังประสิทธิภาพสูง

เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังสมัยใหม่เป็นส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญระหว่างอุตสาหกรรมข้อมูลกับอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม และเป็นสะพานเชื่อมระหว่างกระแสไฟอ่อนและกระแสไฟแรงที่ควบคุมได้ การพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังทำให้สามารถบรรลุกลยุทธ์การควบคุมไดรฟ์ได้

ในทศวรรษ 1970 มีชุดอินเวอร์เตอร์อเนกประสงค์ปรากฏขึ้น ซึ่งสามารถแปลงพลังงานความถี่อุตสาหกรรมให้เป็นพลังงานความถี่ตัวแปรด้วยความถี่ที่ปรับได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้เกิดเงื่อนไขสำหรับการควบคุมความเร็วความถี่ตัวแปรของไฟ AC อินเวอร์เตอร์เหล่านี้มีความสามารถในการสตาร์ทแบบนุ่มนวลหลังจากตั้งค่าความถี่แล้ว และความถี่สามารถเพิ่มขึ้นจากศูนย์ถึงความถี่ที่ตั้งไว้ในอัตราที่แน่นอน และอัตราการเพิ่มขึ้นสามารถปรับได้อย่างต่อเนื่องภายในช่วงกว้าง แก้ปัญหาการสตาร์ทของมอเตอร์ซิงโครนัส

2.สถานะการพัฒนามอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรทั้งในและต่างประเทศ

มอเตอร์ตัวแรกในประวัติศาสตร์คือมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ในเวลานั้น ประสิทธิภาพของวัสดุแม่เหล็กถาวรค่อนข้างต่ำ และแรงบีบบังคับและการคงสภาพของแม่เหล็กถาวรต่ำเกินไป ดังนั้นในไม่ช้าพวกมันก็ถูกแทนที่ด้วยมอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้า

ในปี 1970 วัสดุแม่เหล็กถาวรของโลกที่หายากซึ่งแสดงโดย NdFeB มีแรงบีบบังคับที่ยอดเยี่ยม มีความสามารถในการล้างอำนาจแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง และผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรกำลังสูงปรากฏขึ้นบนเวทีแห่งประวัติศาสตร์ ขณะนี้ การวิจัยเกี่ยวกับมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรกำลังเติบโตมากขึ้นเรื่อยๆ และกำลังพัฒนาไปสู่ความเร็วสูง แรงบิดสูง กำลังสูง และประสิทธิภาพสูง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการลงทุนอย่างแข็งแกร่งของนักวิชาการในประเทศและรัฐบาล มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีการควบคุมอัตโนมัติ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เนื่องจากความก้าวหน้าของสังคม ความต้องการของผู้คนสำหรับมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจึงเข้มงวดมากขึ้น ส่งผลให้มอเตอร์แม่เหล็กถาวรพัฒนาไปสู่ช่วงการควบคุมความเร็วที่ใหญ่ขึ้นและการควบคุมที่แม่นยำยิ่งขึ้น เนื่องจากการปรับปรุงกระบวนการผลิตในปัจจุบัน วัสดุแม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูงจึงได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนได้อย่างมากและค่อยๆ นำไปใช้กับชีวิตในด้านต่างๆ

3.เทคโนโลยีปัจจุบัน

ก. เทคโนโลยีการออกแบบมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้าทั่วไป มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรไม่มีขดลวดกระตุ้นไฟฟ้า วงแหวนสะสม และตู้กระตุ้น ซึ่งไม่เพียงปรับปรุงเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือเท่านั้น แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพอีกด้วย

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรในตัวมีข้อดีคือประสิทธิภาพสูง มีตัวประกอบกำลังสูง ความหนาแน่นของกำลังต่อหน่วยสูง ความสามารถในการขยายความเร็วแม่เหล็กอ่อนที่แข็งแกร่ง และความเร็วตอบสนองไดนามิกที่รวดเร็ว ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขับเคลื่อนมอเตอร์

แม่เหล็กถาวรให้สนามแม่เหล็กกระตุ้นทั้งหมดของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร และแรงบิดของฟันเฟืองจะเพิ่มการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของมอเตอร์ระหว่างการทำงาน แรงบิดฟันเฟืองที่มากเกินไปจะส่งผลต่อประสิทธิภาพความเร็วต่ำของระบบควบคุมความเร็วมอเตอร์และการวางตำแหน่งระบบควบคุมตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง ดังนั้น เมื่อออกแบบมอเตอร์ แรงบิดของฟันเฟืองควรลดลงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยการปรับมอเตอร์ให้เหมาะสม

จากการวิจัย วิธีการทั่วไปในการลดแรงบิดของฟันเฟือง ได้แก่ การเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์ส่วนโค้งของขั้ว การลดความกว้างของช่องของสเตเตอร์ การจับคู่ช่องเอียงและช่องของขั้ว การเปลี่ยนตำแหน่ง ขนาด และรูปร่างของขั้วแม่เหล็ก เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเมื่อลดแรงบิดฟันเฟืองอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพอื่น ๆ ของมอเตอร์ เช่น แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าอาจลดลงตามไปด้วย ดังนั้นเมื่อออกแบบ ปัจจัยต่างๆ ควรมีความสมดุลให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้ได้สมรรถนะของมอเตอร์ที่ดีที่สุด

ข เทคโนโลยีการจำลองมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

การมีแม่เหล็กถาวรในมอเตอร์แม่เหล็กถาวรทำให้นักออกแบบคำนวณพารามิเตอร์ได้ยาก เช่น การออกแบบค่าสัมประสิทธิ์ฟลักซ์การรั่วไหลขณะไม่มีโหลด และค่าสัมประสิทธิ์ส่วนโค้งของขั้ว โดยทั่วไป ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์จะใช้ในการคำนวณและปรับพารามิเตอร์ของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรให้เหมาะสม ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถคำนวณพารามิเตอร์ของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำมาก และเชื่อถือได้มากที่จะใช้ซอฟต์แวร์นี้ในการวิเคราะห์ผลกระทบของพารามิเตอร์มอเตอร์ที่มีต่อประสิทธิภาพการทำงาน

วิธีการคำนวณไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยให้เราคำนวณและวิเคราะห์สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์ได้ง่ายขึ้น เร็วขึ้น และแม่นยำยิ่งขึ้น นี่เป็นวิธีการเชิงตัวเลขที่พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของวิธีผลต่าง และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ ใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์เพื่อแยกโดเมนโซลูชันต่อเนื่องบางส่วนออกเป็นกลุ่มหน่วย จากนั้นจึงประมาณค่าในแต่ละหน่วย ด้วยวิธีนี้ ฟังก์ชันการประมาณค่าเชิงเส้นจะเกิดขึ้น กล่าวคือ ฟังก์ชันโดยประมาณจะถูกจำลองและวิเคราะห์โดยใช้องค์ประกอบจำกัด ซึ่งช่วยให้เราสามารถสังเกตทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กและการกระจายตัวของความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กภายในมอเตอร์ได้อย่างสังหรณ์ใจ

c. เทคโนโลยีการควบคุมมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาด้านการควบคุมทางอุตสาหกรรมเช่นกัน ช่วยให้ระบบขับเคลื่อนได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ลักษณะพื้นฐานของมันสะท้อนให้เห็นที่ความเร็วต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการสตาร์ทอย่างรวดเร็ว การเร่งความเร็วคงที่ ฯลฯ สามารถสร้างแรงบิดขนาดใหญ่ได้ และเมื่อขับด้วยความเร็วสูงก็สามารถควบคุมความเร็วได้อย่างคงที่ในวงกว้าง ตารางที่ 1 เปรียบเทียบประสิทธิภาพของมอเตอร์หลักหลายตัว

ดังที่เห็นได้จากตารางที่ 1 มอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีความน่าเชื่อถือที่ดี ช่วงความเร็วที่กว้าง และประสิทธิภาพสูง หากผสมผสานกับวิธีการควบคุมที่สอดคล้องกัน ระบบมอเตอร์ทั้งหมดจะสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่ดีที่สุดได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกอัลกอริธึมการควบคุมที่เหมาะสมเพื่อให้ได้การควบคุมความเร็วที่มีประสิทธิภาพ เพื่อให้ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์สามารถทำงานในพื้นที่ควบคุมความเร็วที่ค่อนข้างกว้างและช่วงกำลังคงที่

วิธีการควบคุมเวกเตอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในอัลกอริธึมควบคุมความเร็วมอเตอร์แม่เหล็กถาวร มีข้อดีของช่วงการควบคุมความเร็วที่กว้าง ประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือสูง เสถียรภาพที่ดีและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ดี มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์ไดรฟ์ การขนส่งทางรถไฟ และเซอร์โวเครื่องมือกล เนื่องจากการใช้งานที่แตกต่างกัน กลยุทธ์การควบคุมเวกเตอร์ในปัจจุบันจึงแตกต่างกันเช่นกัน

4.ลักษณะของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมีโครงสร้างที่เรียบง่าย มีการสูญเสียต่ำและมีตัวประกอบกำลังสูง เมื่อเทียบกับมอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้า เนื่องจากไม่มีแปรง สับเปลี่ยน และอุปกรณ์อื่นๆ จึงไม่จำเป็นต้องมีกระแสกระตุ้นปฏิกิริยา ดังนั้นกระแสสเตเตอร์และการสูญเสียความต้านทานจึงน้อยกว่า ประสิทธิภาพจะสูงกว่า แรงบิดกระตุ้นมีขนาดใหญ่ขึ้น และประสิทธิภาพการควบคุม จะดีกว่า อย่างไรก็ตามมีข้อเสียเช่นค่าใช้จ่ายสูงและความยากลำบากในการเริ่มต้น เนื่องจากการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการควบคุมในมอเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประยุกต์ใช้ระบบควบคุมแบบเวกเตอร์ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจึงสามารถบรรลุการควบคุมความเร็วได้หลากหลาย การตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็ว และการควบคุมตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง ดังนั้นมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจะดึงดูดผู้คนให้ดำเนินการมากขึ้น การวิจัยอย่างกว้างขวาง

5. ลักษณะทางเทคนิคของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมณฑลอานฮุย Mingteng

ก. มอเตอร์มีตัวประกอบกำลังสูงและตัวประกอบกำลังคุณภาพสูงของโครงข่ายไฟฟ้า ไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยตัวประกอบกำลัง และความจุของอุปกรณ์สถานีย่อยสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่

ข. มอเตอร์แม่เหล็กถาวรกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวรและทำงานพร้อมกัน ไม่มีการเต้นของความเร็วและความต้านทานของท่อจะไม่เพิ่มขึ้นเมื่อขับพัดลมและปั๊ม

ค. มอเตอร์แม่เหล็กถาวรสามารถออกแบบให้มีแรงบิดเริ่มต้นสูง (มากกว่า 3 เท่า) และความสามารถในการโอเวอร์โหลดสูงตามต้องการ จึงช่วยแก้ปัญหาปรากฏการณ์ "ม้าใหญ่ดึงรถเข็นเล็ก";

ง. กระแสรีแอกทีฟของมอเตอร์อะซิงโครนัสธรรมดาโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 0.5-0.7 เท่าของกระแสไฟที่กำหนด มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร Mingteng ไม่ต้องการกระแสกระตุ้น กระแสปฏิกิริยาของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรและมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีความแตกต่างกันประมาณ 50% และกระแสไฟฟ้าในการทำงานจริงจะต่ำกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสประมาณ 15%

จ. มอเตอร์สามารถออกแบบให้สตาร์ทได้โดยตรง และขนาดการติดตั้งภายนอกจะเหมือนกับขนาดมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ซึ่งสามารถแทนที่มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสได้อย่างสมบูรณ์

ฉ. การเพิ่มไดรเวอร์สามารถบรรลุการสตาร์ทแบบนุ่มนวล การหยุดแบบนุ่มนวล และการควบคุมความเร็วแบบไม่มีขั้นตอน พร้อมการตอบสนองแบบไดนามิกที่ดีและเอฟเฟกต์การประหยัดพลังงานที่ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม

ก. มอเตอร์มีโครงสร้างโทโพโลยีมากมาย ซึ่งตรงตามความต้องการพื้นฐานของอุปกรณ์เครื่องจักรกลในช่วงกว้างและภายใต้สภาวะที่รุนแรง

ชม. เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ ลดระยะโซ่ส่งกำลัง และลดต้นทุนการบำรุงรักษา มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรแบบขับตรงความเร็วสูงและต่ำสามารถออกแบบและผลิตได้เพื่อตอบสนองความต้องการที่สูงขึ้นของผู้ใช้

Anhui Mingteng เครื่องจักรแม่เหล็กถาวรและอุปกรณ์ไฟฟ้า จำกัด (https://www.mingtengmotor.com/) ก่อตั้งขึ้นในปี 2550 เป็นองค์กรเทคโนโลยีขั้นสูงที่เชี่ยวชาญในการวิจัยและพัฒนา การผลิต และการขายมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูงพิเศษ บริษัทใช้ทฤษฎีการออกแบบมอเตอร์สมัยใหม่ ซอฟต์แวร์การออกแบบระดับมืออาชีพ และโปรแกรมการออกแบบมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่พัฒนาขึ้นเองเพื่อจำลองสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สนามของไหล สนามอุณหภูมิ สนามความเครียด ฯลฯ ของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร เพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างวงจรแม่เหล็ก ปรับปรุง ระดับประสิทธิภาพการใช้พลังงานของมอเตอร์ และโดยพื้นฐานแล้วทำให้มั่นใจได้ถึงการใช้งานมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่เชื่อถือได้

ลิขสิทธิ์: บทความนี้เป็นการพิมพ์ซ้ำหมายเลขสาธารณะของ WeChat “Motor Alliance” ซึ่งเป็นลิงก์ต้นฉบับhttps://mp.weixin.qq.com/s/tROOkT3pQwZtnHJT4Ji0Cg

บทความนี้ไม่ได้นำเสนอความคิดเห็นของบริษัทเรา หากคุณมีความคิดเห็นหรือมุมมองที่แตกต่าง โปรดแก้ไขเรา!