1970년대 희토류 영구자석 소재의 개발로 희토류 영구자석 모터가 탄생하게 되었다. 영구자석 모터는 여기를 위해 희토류 영구자석을 사용하며, 영구자석은 자화 후에 영구 자기장을 생성할 수 있습니다. 여자 성능이 뛰어나 전기 여자 모터에 비해 안정성, 품질, 손실 감소 측면에서 우수해 기존 모터 시장을 뒤흔들었습니다.

최근 몇 년 동안 현대 과학 기술의 급속한 발전으로 전자기 재료, 특히 희토류 전자기 재료의 성능과 기술이 점차 향상되었습니다. 전력 전자, 동력 전달 기술 및 자동 제어 기술의 급속한 발전과 함께 영구 자석 동기 모터의 성능이 점점 더 좋아지고 있습니다.

또한 영구 자석 동기 모터는 경량, 간단한 구조, 작은 크기, 우수한 특성 및 높은 전력 밀도라는 장점을 가지고 있습니다. 많은 과학연구기관과 기업에서는 영구자석 동기전동기의 연구개발을 활발히 진행하고 있으며, 그 응용분야는 더욱 확대될 것입니다.

1.영구자석 동기전동기의 개발기반

a.고성능 희토류 영구자석 소재의 적용

희토류 영구자석 재료는 SmCo5, Sm2Co17 및 Nd2Fe14B의 세 단계를 거쳤습니다. 현재 NdFeB로 대표되는 영구자석 소재는 우수한 자기적 특성으로 인해 희토류 영구자석 소재 중 가장 널리 사용되는 형태가 되었다. 영구자석 소재의 개발은 영구자석 모터의 개발을 주도해 왔습니다.

전기 여자가 있는 기존의 3상 유도 전동기에 비해 영구 자석은 전기 여자 극을 대체하고 구조를 단순화하며 회전자의 슬립 링과 브러시를 제거하고 브러시 없는 구조를 구현하며 회전자의 크기를 줄입니다. 이는 모터의 출력 밀도, 토크 밀도 및 작동 효율을 향상시키고 모터를 더 작고 가볍게 만들어 응용 분야를 더욱 확장하고 더 높은 출력을 향한 전기 모터의 개발을 촉진합니다.

b.새로운 제어 이론의 적용

최근 몇 년 동안 제어 알고리즘이 빠르게 발전했습니다. 그 중 벡터 제어 알고리즘은 원칙적으로 AC 모터의 구동 전략 문제를 해결하여 AC 모터의 제어 성능을 향상시켰습니다. 직접 토크 제어의 출현으로 제어 구조가 단순해지고, 매개변수 변경에 대한 강력한 회로 성능과 빠른 토크 동적 응답 속도가 특징입니다. 간접 토크 제어 기술은 저속에서 직접 토크의 큰 토크 맥동 문제를 해결하고 모터의 속도와 제어 정확도를 향상시킵니다.

다.고성능 전력전자소자 및 프로세서의 응용

현대 전력 전자 기술은 정보 산업과 전통 산업 간의 중요한 인터페이스이자 약한 전류와 제어된 강한 전류 사이의 가교입니다. 전력 전자 기술의 발전으로 구동 제어 전략의 실현이 가능해졌습니다.

1970년대에는 산업용 주파수 전력을 지속적으로 주파수를 조정할 수 있는 가변 주파수 전력으로 변환할 수 있는 일련의 범용 인버터가 등장하여 AC 전력의 가변 주파수 속도 조절을 위한 조건을 만들었습니다. 이 인버터는 주파수가 설정된 후 소프트 스타트 기능을 갖추고 있으며 주파수는 0에서 설정 주파수까지 특정 속도로 상승할 수 있으며 상승 속도는 넓은 범위 내에서 지속적으로 조정될 수 있어 동기 모터의 시동 문제를 해결합니다.

2.국내외 영구자석 동기전동기 개발 현황

역사상 최초의 모터는 영구자석 모터였습니다. 당시 영구자석 재료의 성능은 상대적으로 열악했고, 영구자석의 보자력과 잔류자력도 너무 낮아 곧 전기 여자 모터로 대체됐다.

1970년대에는 NdFeB로 대표되는 희토류 영구자석 재료가 보자력, 잔류성, 감자력이 강하고 자기에너지 생산량이 커서 고출력 영구자석 동기전동기가 역사무대에 등장하게 되었다. 이제 영구 자석 동기 모터에 대한 연구는 점점 더 성숙해지고 있으며 고속, 고토크, 고출력 및 고효율을 향해 발전하고 있습니다.

최근에는 국내 학계와 정부의 강력한 투자로 영구자석 동기전동기가 급속도로 발전하고 있다. 마이크로컴퓨터 기술과 자동제어 기술의 발달로 영구자석 동기전동기는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 사회의 발전으로 인해 영구 자석 동기 모터에 대한 사람들의 요구 사항이 더욱 엄격해지면서 영구 자석 모터가 더 넓은 속도 조절 범위와 더 높은 정밀도 제어를 향해 발전하게 되었습니다. 현재 생산 공정의 개선으로 인해 고성능 영구 자석 재료가 더욱 개발되었습니다. 이를 통해 비용을 대폭 절감하고 점차 다양한 생활 분야에 적용하고 있습니다.

3. 현재 기술

에이. 영구자석 동기전동기 설계기술

일반 전기 여자 모터와 비교하여 영구 자석 동기 모터에는 전기 여자 권선, 컬렉터 링 및 여자 캐비닛이 없으므로 안정성과 신뢰성뿐만 아니라 효율성도 크게 향상됩니다.

그중 내장형 영구 자석 모터는 고효율, 고역률, 높은 단위 전력 밀도, 강력하고 약한 자기 속도 확장 기능 및 빠른 동적 응답 속도 등의 장점을 갖고 있어 모터 구동에 이상적인 선택입니다.

영구자석은 영구자석 모터의 전체 여자 자기장을 제공하며, 코깅 토크는 작동 중 모터의 진동과 소음을 증가시킵니다. 과도한 코깅 토크는 모터 속도 제어 시스템의 저속 성능과 위치 제어 시스템의 고정밀 위치 결정에 영향을 미칩니다. 따라서 모터 설계 시 모터 최적화를 통해 코깅 토크를 최대한 줄여야 한다.

연구에 따르면 코깅 토크를 줄이기 위한 일반적인 방법으로는 극 아크 계수 변경, 고정자의 슬롯 폭 감소, 스큐 슬롯과 폴 슬롯 일치, 자극의 위치, 크기 및 모양 변경 등이 있습니다. , 코깅 토크를 감소시키면 전자기 토크가 그에 따라 감소하는 등 모터의 다른 성능에 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 최적의 모터 성능을 얻기 위해서는 설계 시 다양한 요소의 균형을 최대한 맞춰야 합니다.

b.영구자석 동기모터 시뮬레이션 기술

영구 자석 모터에 영구 자석이 있으면 설계자가 무부하 누설 자속 계수 및 극 아크 계수 설계와 같은 매개변수를 계산하기가 어렵습니다. 일반적으로 유한 요소 해석 소프트웨어는 영구 자석 모터의 매개변수를 계산하고 최적화하는 데 사용됩니다. 유한 요소 분석 소프트웨어는 모터 매개변수를 매우 정확하게 계산할 수 있으며 이를 사용하여 모터 매개변수가 성능에 미치는 영향을 분석하는 데 매우 안정적입니다.

유한 요소 계산 방법을 사용하면 모터의 전자기장을 더 쉽고, 빠르고, 정확하게 계산하고 분석할 수 있습니다. 이는 차분법을 기초로 개발된 수치해석법으로 과학 및 공학 분야에서 널리 사용되어 왔다. 수학적 방법을 사용하여 일부 연속 솔루션 영역을 단위 그룹으로 이산화한 다음 각 단위에 보간합니다. 이렇게 선형 보간 함수가 형성되는데, 즉 유한요소를 이용하여 근사함수를 시뮬레이션하고 분석함으로써 모터 내부의 자력선의 방향과 자속밀도의 분포를 직관적으로 관찰할 수 있습니다.

c.영구자석 동기모터 제어기술

모터 구동 시스템의 성능을 향상시키는 것은 산업 제어 분야의 발전에도 큰 의미가 있습니다. 이를 통해 시스템을 최상의 성능으로 구동할 수 있습니다. 기본 특성은 저속에 반영되며, 특히 빠른 시동, 정적 가속 등의 경우 큰 토크를 출력할 수 있습니다. 고속 주행 시 넓은 범위에서 일정한 출력 속도 제어를 달성할 수 있습니다. 표 1은 여러 주요 모터의 성능을 비교합니다.

표 1에서 볼 수 있듯이 영구자석 모터는 신뢰성이 뛰어나고 속도 범위가 넓으며 효율이 높습니다. 해당 제어 방법과 결합하면 전체 모터 시스템이 최상의 성능을 얻을 수 있습니다. 따라서 효율적인 속도 조절을 달성하기 위해 적절한 제어 알고리즘을 선택하여 모터 구동 시스템이 비교적 넓은 속도 조절 영역과 일정한 전력 범위에서 작동할 수 있도록 하는 것이 필요합니다.

벡터 제어 방식은 영구자석 모터 속도 제어 알고리즘에 널리 사용됩니다. 그것은 넓은 속도 조절 범위, 고효율, 높은 신뢰성, 우수한 안정성 및 우수한 경제적 이점이라는 장점을 가지고 있습니다. 모터 드라이브, 철도 운송 및 공작 기계 서보에 널리 사용됩니다. 용도가 다르기 때문에 현재 채택되는 벡터 제어 전략도 다릅니다.

4. 영구자석 동기전동기의 특성

영구자석 동기전동기는 구조가 간단하고 손실이 적으며 역률이 높습니다. 전기 여자 모터와 비교하여 브러시, 정류자 및 기타 장치가 없기 때문에 무효 여자 전류가 필요하지 않으므로 고정자 전류 및 저항 손실이 더 작고 효율이 높으며 여자 토크가 더 크고 제어 성능이 좋습니다. 더 좋습니다. 그러나 비용이 많이 들고 시작이 어렵다는 단점이 있다. 모터의 제어 기술 적용, 특히 벡터 제어 시스템의 적용으로 인해 영구 자석 동기 모터는 광범위한 속도 조절, 빠른 동적 응답 및 고정밀 위치 제어를 달성할 수 있으므로 영구 자석 동기 모터는 더 많은 사람들을 끌어들일 것입니다. 광범위한 연구.

5.Anhui Mingteng 영구 자석 동기 모터의 기술적 특성

에이. 모터는 전력망의 높은 역률과 높은 품질 요소를 가지고 있습니다. 역률 보상기가 필요하지 않으며 변전소 장비의 용량을 최대한 활용할 수 있습니다.

비. 영구자석 모터는 영구자석에 의해 여자되어 동시에 작동합니다. 속도 맥동이 없으며 팬과 펌프를 구동할 때 파이프라인 저항이 증가하지 않습니다.

기음. 영구 자석 모터는 필요에 따라 높은 시동 토크(3배 이상)와 높은 과부하 용량으로 설계할 수 있으므로 "큰 말이 작은 수레를 당기는" 현상을 해결할 수 있습니다.

디. 일반 비동기 모터의 무효 전류는 일반적으로 정격 전류의 약 0.5-0.7배입니다. Mingteng 영구 자석 동기 모터는 여자 전류가 필요하지 않습니다. 영구자석 모터와 비동기 모터의 무효 전류는 약 50% 다르며, 실제 작동 전류는 비동기 모터보다 약 15% 낮습니다.

이자형. 모터는 직접 시작하도록 설계할 수 있으며 외부 설치 치수는 현재 널리 사용되는 비동기 모터와 동일하므로 비동기 모터를 완전히 대체할 수 있습니다.

에프. 드라이버를 추가하면 소프트 스타트, 소프트 스톱 및 무단계 속도 조절이 가능하며 동적 응답이 우수하고 절전 효과가 더욱 향상됩니다.

g. 모터는 광범위한 토폴로지 구조와 극한 조건에서 기계 장비의 기본 요구 사항을 직접적으로 충족하는 많은 토폴로지 구조를 가지고 있습니다.

시간. 시스템 효율성을 향상시키고 전송 체인을 단축하며 유지 관리 비용을 줄이기 위해 고속 및 저속 직접 구동 영구 자석 동기 모터를 사용자의 더 높은 요구 사항을 충족하도록 설계 및 제조할 수 있습니다.

안후이명등 영구자석기계전기설비유한회사(https://www.mingtengmotor.com/)은 2007년에 설립된 초고효율 영구자석 동기전동기의 연구개발, 생산, 판매를 전문으로 하는 첨단기술 기업입니다. 이 회사는 현대 모터 설계 이론, 전문 설계 소프트웨어 및 자체 개발한 영구 자석 모터 설계 프로그램을 사용하여 영구 자석 모터의 전자기장, 유체 장, 온도 장, 응력 장 등을 시뮬레이션하고 자기 회로 구조를 최적화하며 개선합니다. 모터의 에너지 효율 수준을 높이고 영구자석 모터의 안정적인 사용을 근본적으로 보장합니다.

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게시 시간: 2024년 9월 14일