2023-03-09 11:13:05
By
Động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm là một loại động cơ nam châm vĩnh cửu mới xuất hiện vào đầu những năm 1970.
Do đặc tính từ tính tuyệt vời của vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, chúng có thể tạo ra từ trường vĩnh cửu mạnh mà không cần năng lượng bên ngoài sau khi từ hóa.
Động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm không chỉ có hiệu suất cao mà còn có cấu trúc đơn giản và hoạt động đáng tin cậy. Nó cũng có thể có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ.
Được chế tạo thành các động cơ đặc biệt có thể đáp ứng các yêu cầu vận hành cụ thể, chẳng hạn như động cơ kéo thang máy, động cơ đặc biệt cho ô tô, v.v.
Sự kết hợp giữa động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm với công nghệ điện tử công suất và công nghệ điều khiển máy vi tính đã nâng cao hiệu suất của động cơ và hệ thống truyền động lên một tầm cao mới.
Nâng cao hiệu suất và trình độ của các thiết bị kỹ thuật hỗ trợ là hướng phát triển quan trọng để ngành ô tô điều chỉnh cơ cấu công nghiệp.
Động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực hàng không, vũ trụ, quốc phòng, sản xuất thiết bị, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và đời sống hàng ngày.
Nó bao gồm động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, máy phát điện nam châm vĩnh cửu, động cơ DC, động cơ DC không chổi than, động cơ servo nam châm vĩnh cửu AC, động cơ tuyến tính nam châm vĩnh cửu, động cơ nam châm vĩnh cửu đặc biệt và hệ thống điều khiển liên quan, bao trùm gần như toàn bộ ngành công nghiệp động cơ.
Vào ngày 22 tháng 2021 năm 2021, Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin và Cục Quản lý Nhà nước về Điều tiết Thị trường đã cùng ban hành “Kế hoạch cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng động cơ (2023-2023)”, đề xuất rằng đến năm 170, sản lượng hàng năm của động cơ hiệu suất cao và năng lượng - Động cơ tiết kiệm đạt 20 triệu kWh, tỷ lệ động cơ hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng đang sử dụng đạt trên 49%, tiết kiệm điện hàng năm là XNUMX tỷ kWh.
Văn bản nêu rõ “Đối với quạt, máy bơm, máy nén, máy công cụ và các thiết bị đa dụng khác, khuyến khích sử dụng động cơ điện có hiệu suất năng lượng từ cấp 2 trở lên.
Đối với các điều kiện vận hành có tải thay đổi, hãy khuyến khích sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu có tần số thay đổi có hiệu suất năng lượng cấp 2 trở lên.”
Theo phiên bản 2013 của tiêu chuẩn “Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu”, việc sản xuất động cơ nam châm vĩnh cửu hiện nay được phân bổ theo khoảng tiêu thụ năng lượng cấp một và cấp hai; kết hợp với “Giới hạn hiệu quả năng lượng động cơ và cấp độ hiệu quả năng lượng” (GB 18613-2020) và “Kế hoạch cải thiện hiệu quả năng lượng động cơ”, chỉ một số động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm NdFeB hiệu suất cao mới có thể đạt hiệu suất hơn 95% tiêu chuẩn tiêu thụ năng lượng cấp một (tương ứng với IE5), phần còn lại của động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm thuộc tiêu chuẩn tiêu thụ năng lượng cấp hai.
Hiện nay, động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm có thể tiết kiệm hơn 10% điện năng và tăng hiệu suất lên hơn 95%.
Sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đất hiếm, tốc độ tiết kiệm điện của công suất phản kháng có thể đạt 85% và tốc độ tiết kiệm điện của công suất tác dụng có thể đạt 23% ~ 25%. Hiệu quả tiết kiệm điện là đáng chú ý.
Động cơ công nghiệp là lĩnh vực tiêu thụ nhiều điện năng nhất trong xã hội.
Năm 2020, tổng sản lượng ô tô của Trung Quốc sẽ vào khoảng 4 tỷ kilowatt, tổng lượng điện tiêu thụ khoảng 4.8 nghìn tỷ kwh, chiếm 64% tổng lượng điện tiêu thụ của toàn xã hội.
Trong đó, tổng điện năng tiêu thụ của động cơ trong lĩnh vực công nghiệp sẽ là 3.84 nghìn tỷ kWh, Chiếm 75% lượng điện tiêu thụ trong công nghiệp, cứ tăng 1% hiệu suất sử dụng năng lượng của động cơ trong lĩnh vực công nghiệp có thể tiết kiệm được khoảng 38.4 tỷ kWh điện. mỗi năm và hiệu quả sử dụng năng lượng tăng 3% tương đương với sản lượng điện hàng năm của Tam Hiệp.
Hội đồng Nhà nước đã ban hành “Kế hoạch hành động đỉnh carbon 2030”, tập trung vào việc thúc đẩy bảo tồn năng lượng và nâng cao hiệu quả của các thiết bị tiêu thụ năng lượng quan trọng, tập trung vào động cơ, quạt, máy bơm, máy nén, máy biến áp, bộ trao đổi nhiệt, nồi hơi công nghiệp và các thiết bị khác để nâng cao toàn diện tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng.
Động cơ hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng dùng để chỉ các động cơ tiêu chuẩn đa năng có hiệu suất cao
Vào tháng 2020 năm 18613, Trung Quốc đã công bố tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng động cơ mới nhất “GB2020-1 Giới hạn hiệu suất năng lượng động cơ và cấp độ hiệu quả năng lượng”, tiêu chuẩn này chính thức được thực hiện vào ngày 2021 tháng 3 năm XNUMX và các động cơ tiết kiệm năng lượng dưới IEXNUMX (tiêu chuẩn quốc tế) đã bị buộc phải áp dụng phải ngừng sản xuất.
Các loại động cơ bao gồm động cơ không đồng bộ ba pha, động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm… Động cơ không đồng bộ truyền thống có thể được tăng cường bằng cách tăng vật liệu (tăng đường kính ngoài của lõi sắt, tăng kích thước rãnh stato, tăng trọng lượng của dây đồng). và sử dụng tấm thép silic có khả năng thấm từ tốt).
Tuy nhiên, do nguyên lý làm việc cơ bản nên rất khó nâng cao hiệu suất của động cơ không đồng bộ truyền thống. Ví dụ, một số động cơ tiết kiệm năng lượng IE4 và IE5 thích sử dụng chế độ nam châm vĩnh cửu.
Quan trọng hơn, so với động cơ không đồng bộ, động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm có ưu điểm tiết kiệm năng lượng tự nhiên.
1) Tiêt kiệm năng lượng:
Khác với động cơ không đồng bộ, rôto của động cơ nam châm vĩnh cửu không cần dòng điện kích thích và mức tiết kiệm năng lượng khoảng 15% -20%.
2) Hiệu quả cao:
Hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu cao hơn 2-19 điểm phần trăm so với động cơ truyền thống.
3) Scấu trúc imple và tỷ lệ thất bại thấp.
4) Tuổi thọ cao:
Rôto của động cơ nam châm vĩnh cửu sử dụng cấu trúc kín nhúng, có lợi cho việc giảm ma sát và oxy hóa trong quá trình quay và cải thiện độ ổn định và tuổi thọ của động cơ.
Chu kỳ phục hồi của việc thay thế động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm là khoảng 1-2 năm và lợi ích kinh tế thực sự rõ ràng.
Động cơ nam châm vĩnh cửu là động cơ đồng bộ DC/AC trong đó stato là nam châm vĩnh cửu và chỉ có rôto là cuộn dây. Stator của động cơ thông thường là một cuộn dây (nam châm điện).
Bản chất của từ trường.
Sau khi động cơ nam châm vĩnh cửu được chế tạo, nó có thể duy trì từ trường mà không cần năng lượng bên ngoài; động cơ truyền thống cần dòng điện để có từ trường.
Những dịp áp dụng.
Động cơ truyền thống cần dẫn động cơ cấu giảm tốc để đạt được mô-men xoắn cao, trong khi động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm có thể thay thế cơ cấu giảm tốc để đạt được truyền động trực tiếp.
Động cơ nam châm vĩnh cửu có độ rung nhỏ và độ ổn định khi chạy tốt.
Mật độ năng lượng cao và hiệu quả
So với động cơ thông thường, động cơ nam châm vĩnh cửu có mật độ công suất cao, điều này chủ yếu có nghĩa là động cơ nam châm vĩnh cửu có kích thước nhỏ và công suất phát hoặc công suất lớn.
So với động cơ thông thường, tiết kiệm năng lượng có thể đạt 20% -40%. Cấu trúc rôto của động cơ nam châm vĩnh cửu khác với động cơ thông thường.
Các cực nam châm vĩnh cửu được lắp trên rôto của động cơ nam châm vĩnh cửu; cuộn dây kích thích được lắp đặt trên rôto của động cơ thông thường và từ trường cần được cung cấp dòng điện.
So với động cơ truyền thống, bất kỳ điểm tốc độ nào cũng tiết kiệm điện, đặc biệt là ở tốc độ thấp.
Kích thước nhỏ, nhẹ, tăng nhiệt độ thấp
Động cơ nam châm vĩnh cửu có cấu tạo đơn giản.
Do sử dụng nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao để cung cấp từ trường, từ trường khe hở không khí của động cơ nam châm vĩnh cửu được tăng cường đáng kể so với động cơ thông thường, trong khi khối lượng và trọng lượng của động cơ nam châm vĩnh cửu giảm đáng kể so với động cơ thông thường .
Kích thước và hình dạng cũng linh hoạt. Sự kích thích không dùng điện của rôto có nghĩa là không có tổn thất và sinh nhiệt.
Vì vậy, độ tăng nhiệt của động cơ nam châm vĩnh cửu nhìn chung rất thấp.
Tỷ lệ thất bại thấp hơn, được sử dụng rộng rãi
Do sử dụng vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm hiệu suất cao để cung cấp từ trường nên tỷ lệ hỏng hóc thấp hơn và việc sử dụng phổ biến hơn.
Mô-men xoắn khởi động lớn và hiệu suất tốt
Do cuộn dây rôto không hoạt động khi động cơ nam châm vĩnh cửu hoạt động bình thường nên cuộn dây rôto có thể được thiết kế để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về mômen khởi động cao, chẳng hạn từ 1.8 lần đến 2.5 lần, hoặc thậm chí lớn hơn.
Tuổi thọ của động cơ nam châm vĩnh cửu thường là 15-20 năm và tuổi thọ của động cơ chủ yếu phụ thuộc vào việc bảo trì của người sử dụng.
Ngoài ra, chất lượng môi trường sử dụng của động cơ nam châm vĩnh cửu và các yếu tố như điện, từ tính, nhiệt, độ rung và các yếu tố khác mà động cơ nhận được trong quá trình sử dụng sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu!
Nam châm thông thường có tuổi thọ sử dụng. Khi sử dụng trong một số năm nhất định, từ tính sẽ yếu đi, nhưng tính chất từ của vật liệu nam châm vĩnh cửu NdFeB thay đổi rất ít theo thời gian và nam châm vĩnh cửu đất hiếm nằm trong tuổi thọ thiết kế của động cơ (10-20 năm).
Sự suy giảm hiệu suất từ tính nhỏ hơn 3%. Theo thiết kế động cơ và công nghệ điều khiển điện tử hiện có, nó ít ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của động cơ.
Lựa chọn không đúng các loại thép từ tính
Nếu tính toán thiết kế động cơ không đủ chính xác và chọn sai cấp thấp hơn, chẳng hạn như nên chọn nam châm vĩnh cửu 180°C nhưng lại chọn sai 155°C, có thể xảy ra tình huống như vậy: thử nghiệm ban đầu chỉ số kỷ lục của quá trình thử nghiệm là rất tốt. Khi động cơ dần có xu hướng ổn định nhiệt, các chỉ số liên quan của động cơ bắt đầu xấu đi và ngày càng sai lệch so với mong đợi thiết kế. Tại một thời điểm nhất định, dòng điện tăng mạnh, biến tần dừng nhanh và mã quá dòng được hiển thị. Kiểm tra lại đặc tính không tải của động cơ, cho thấy động cơ đã mất từ tính và phải thay thế thép từ tính.
Vấn đề khử từ quá nóng
Mất từ tính do quá nóng là một chủ đề nhạy cảm và việc giảm tính chất từ của nam châm cũng có thể dẫn đến các vấn đề quá dòng và quá nhiệt. Nếu loại trừ ảnh hưởng của tính chất từ của thép từ và chỉ xét đến hệ số nhiệt thì có thể xác định có hai trường hợp sẽ xảy ra hiện tượng khử từ quá nhiệt: thứ nhất, đường thông gió tuần hoàn trong động cơ bị cản trở. không hợp lý, vi phạm quy luật tự nhiên dẫn nhiệt và lạnh, dẫn đến tích tụ nhiệt cục bộ; thứ hai, Tải nhiệt của cuộn dây quá cao và nhiệt sinh ra vượt quá mức trao đổi nhiệt của hệ thống trao đổi nhiệt động cơ.
Vấn đề dòng khử từ quá mức
Khi động cơ đang chạy, khi dòng tải vượt quá khả năng chống khử từ của nam châm, nó sẽ gây ra hiện tượng khử từ không thể đảo ngược của nam châm, điều này sẽ làm tăng thêm dòng tải và làm trầm trọng thêm quá trình khử từ không thể đảo ngược của nam châm. Sự chuyển động qua lại này làm tăng tốc quá trình khử từ không thể đảo ngược cho đến khi khử từ.
Lựa chọn đúng công suất động cơ nam châm vĩnh cửu:
Khử từ có liên quan đến việc lựa chọn công suất của động cơ nam châm vĩnh cửu. Việc lựa chọn đúng công suất động cơ PM có thể ngăn ngừa hoặc trì hoãn quá trình khử từ. Nguyên nhân chính khiến động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu bị khử từ là do nhiệt độ quá cao và quá tải là nguyên nhân chính khiến nhiệt độ cao. Vì vậy, nên để lại một mức chênh lệch nhất định khi lựa chọn công suất của động cơ nam châm vĩnh cửu. Theo tình hình thực tế của tải, thông thường khoảng 20% là phù hợp hơn.
Tránh khởi động với tải nặng và khởi động thường xuyên:
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cố gắng tránh khởi động trực tiếp hoặc khởi động thường xuyên khi tải nặng. Trong quá trình khởi động, mômen khởi động dao động và trong phần trũng của mômen khởi động, từ trường stato đang khử từ cực từ của rôto. Vì vậy, hãy cố gắng tránh tải nặng và khởi động thường xuyên của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.
Cải thiện thiết kế:
(1) Tăng độ dày của nam châm vĩnh cửu một cách hợp lý:
Từ quan điểm của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu thiết kế và chế tạo, cần xem xét mối quan hệ giữa phản ứng phần ứng, mômen điện từ và khả năng khử từ của nam châm vĩnh cửu.
Dưới tác động kết hợp của từ thông sinh ra bởi dòng điện cuộn dây mô-men xoắn và từ thông sinh ra bởi cuộn dây lực hướng tâm, nam châm vĩnh cửu trên bề mặt rôto dễ gây ra hiện tượng khử từ.
Trong điều kiện khe hở không khí của động cơ không thay đổi, để đảm bảo nam châm vĩnh cửu không bị khử từ, phương pháp hiệu quả nhất là tăng độ dày của nam châm vĩnh cửu một cách thích hợp.
(2) Bên trong rôto có mạch rãnh thông gió để giảm độ tăng nhiệt của rôto:
Nếu nhiệt độ của rôto quá cao, nam châm vĩnh cửu sẽ gây mất từ tính không thể phục hồi. Trong thiết kế kết cấu, mạch thông gió bên trong của rôto có thể được thiết kế để làm mát trực tiếp thép từ tính. Không chỉ làm giảm nhiệt độ của thép từ tính mà còn cải thiện hiệu quả của nó.
Những ngày phải lựa chọn giữa lợi nhuận hoặc môi trường đã qua. Enneng là nhà cung cấp động cơ và máy phát điện nam châm vĩnh cửu hàng đầu Trung Quốc. Với Sản phẩm của Enneng, người dùng đang khám phá ra rằng chi phí sản xuất và lái xe tiết kiệm năng lượng, lượng carbon thấp ít hơn so với các phương pháp thông thường trong ngành của họ. Trong tương lai gần, chúng tôi hy vọng động cơ và máy phát điện nam châm vĩnh cửu xanh tiết kiệm năng lượng sẽ được sử dụng nhiều hơn trong nhiều lĩnh vực.
