Der Permanentmagnetmotor verwendet Permanentmagnete zur Erzeugung des Magnetfelds des Motors. Er benötigt keine Erregerspulen und keinen Erregerstrom. Er hat einen hohen Wirkungsgrad und eine einfache Struktur. Er ist ein sehr guter Energiesparmotor. Mit dem Aufkommen hochleistungsfähiger Dauermagnetwerkstoffe und der raschen Entwicklung der Steuerungstechnik wird die Anwendung des Dauermagnetmotors weiter zunehmen.
Die Entwicklungsgeschichte von Permanentmagnetmotoren. Die Entwicklung von Dauermagnetmotoren ist eng mit der Entwicklung von Dauermagnetwerkstoffen verbunden. China ist das erste Land der Welt, das die magnetischen Eigenschaften von Dauermagnetwerkstoffen entdeckt und in die Praxis umgesetzt hat. Vor mehr als 2.000 Jahren nutzte China die magnetischen Eigenschaften von Dauermagnetwerkstoffen zur Herstellung eines Kompasses, der in der Navigation, im Militär und in anderen Bereichen eine große Rolle spielte. Er wurde zu einer der vier großen Erfindungen im alten China.
Der erste Motor der Welt, der in den 1920er Jahren erschien, war ein Dauermagnetmotor, der ein Erregungsmagnetfeld aus einem Dauermagneten erzeugte. Das damals verwendete Dauermagnetmaterial war jedoch natürlicher Magnetit (Fe3O4), die magnetische Energiedichte war sehr gering, und der daraus hergestellte Motor war sperrig und wurde bald durch einen elektrischen Erregungsmotor ersetzt.
Angesichts der rasanten Entwicklung verschiedener Motoren und der Erfindung von Strommagnetisierern hat man den Mechanismus, die Zusammensetzung und die Herstellungstechnologie von Dauermagneten eingehend erforscht und nach und nach Kohlenstoffstahl und Wolframstahl (maximales magnetisches Energieprodukt ca. 2,7 kJ/m3), Kobaltstahl (maximales Energieprodukt ca. 7,2 kJ/m3) und andere Dauermagnetmaterialien entdeckt.
Insbesondere die AlNiCo-Dauermagnete, die in den 1930er Jahren entwickelt wurden (das maximale Energieprodukt kann 85 kJ/m3 erreichen), und die Ferrit-Dauermagnete, die in den 1950er Jahren entwickelt wurden (das maximale Energieprodukt kann jetzt 40 kJ/m3 erreichen), haben hervorragende magnetische Eigenschaften. Sie wurden stark verbessert, und verschiedene Mikro- und Kleinmotoren haben die Erregung durch Permanentmagnete genutzt. Die Leistung von Permanentmagnetmotoren reicht von einigen Milliwatt bis zu mehreren zehn Kilowatt. Sie sind in der militärischen, industriellen und landwirtschaftlichen Produktion und im täglichen Leben weit verbreitet, und ihre Produktion hat stark zugenommen. Dementsprechend wurden in diesem Zeitraum Durchbrüche bei der Konstruktionstheorie, der Berechnungsmethode, der Magnetisierung und der Herstellungstechnologie von Permanentmagnetmotoren erzielt, und es wurde eine Reihe von Analyse- und Forschungsmethoden entwickelt, die durch die schematische Methode der Permanentmagnet-Arbeitsdiagramme dargestellt werden.
Die Koerzitivkraft von AlNiCo-Permanentmagneten ist jedoch gering (36-160 kA/m), und die Remanenzdichte von Ferrit-Permanentmagneten ist nicht hoch (0,2-0,44 T), was ihren Anwendungsbereich in Motoren einschränkt. Bis in die 1960er und 1980er Jahre kamen nacheinander Seltenerd-Kobalt-Permanentmagnete und NdFeB-Permanentmagnete (beide zusammen als Seltenerd-Permanentmagnete bezeichnet) auf den Markt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Remanenzdichte, eine hohe Koerzitivfeldstärke, ein hohes magnetisches Energieprodukt und eine lineare Entmagnetisierungskurve aus. Die hervorragenden magnetischen Eigenschaften des Permanentmagnetmotors eignen sich besonders für die Herstellung von Motoren, so dass die Entwicklung von Permanentmagnetmotoren in eine neue historische Phase eingetreten ist.
Merkmale und Anwendung des Permanentmagnetmotors
Im Vergleich zu herkömmlichen elektrisch erregten Motoren haben Permanentmagnetmotoren, insbesondere Seltenerd-Permanentmagnetmotoren, bedeutende Vorteile wie einfache Struktur, zuverlässiger Betrieb, geringe Größe, geringes Gewicht, geringe Verluste, hoher Wirkungsgrad und Flexibilität bei Form und Größe des Motors. Daher ist der Anwendungsbereich extrem breit und deckt fast alle Bereiche der Luft- und Raumfahrt, der nationalen Verteidigung, der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion und des täglichen Lebens ab. Im Folgenden werden die wichtigsten Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten einiger typischer Permanentmagnetmotoren vorgestellt.
Im Vergleich zum traditionellen Generator benötigt der Permanentmagnet-Generator mit Seltenerdmagneten keinen Schleifring und keine Bürstenvorrichtung, die Struktur ist einfach und die Ausfallrate ist geringer. Die Verwendung von Seltenerd-Permanentmagneten kann auch die Luftspalt-Flussdichte erhöhen, die Motordrehzahl auf den optimalen Wert steigern und das Leistungs-Masse-Verhältnis verbessern. Fast alle Generatoren, die heute in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden, verwenden Seltenerd-Permanentmagnet-Generatoren. Typische Produkte sind 150 kVA 14-polige 12 000 U/min ~ 21 000 U/min und 100 kVA 60 000 U/min Seltene-Erden-Kobalt-Permanentmagnet-Synchrongeneratoren, die von der General Electric Company in den Vereinigten Staaten hergestellt werden. Der erste in China entwickelte Seltenerd-Permanentmagnetmotor ist ein 3 kW-Permanentmagnetgenerator mit 20 000 U/min.
Dauermagnetgeneratoren werden auch als Hilfserreger für große Turbogeneratoren eingesetzt. In den 1980er Jahren entwickelte mein Land erfolgreich die 40 kVA-160 kVA Seltene-Erden-Permanentmagnet-Hilfserreger mit der damals größten Kapazität der Welt, die mit 200 MW-600 MW-Turbogeneratoren ausgestattet sind. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Kraftwerksbetriebs erheblich verbessert.
Gegenwärtig werden kleine, von Verbrennungsmotoren angetriebene Generatoren für unabhängige Stromquellen, Permanentmagnet-Generatoren für Fahrzeuge und kleine, direkt von Windrädern angetriebene Permanentmagnet-Windturbinen schrittweise gefördert.
Die wichtige Rolle von Dauermagnetmotoren in verschiedenen Anwendungsbereichen
1) Energiesparende Permanentmagnetmotoren aus Seltenen Erden zielen hauptsächlich auf den Verbrauch ab, wie z.B. Seltene-Erden-Permanentmagnet-Synchronmotoren für die Textil- und Chemiefaserindustrie, die Erdöl- und Bergbauindustrie, Seltene-Erden-Permanentmagnet-Synchronmotoren in Transportmaschinen für Kohlebergwerke, Seltene-Erden-Permanentmagnet-Synchronmotoren zum Antrieb verschiedener Pumpen und Ventilatoren.
(2) Verschiedene Seltenerd-Permanentmagnet-Motoren werden in verschiedenen Fahrzeugtypen (Autos, Motorräder, Züge) eingesetzt, und Seltenerd-Permanentmagnet-Motoren sind der größte Markt. Laut Statistik verwenden etwa 70 % der Fahrzeuge Seltenerd-Permanentmagnetmotoren. In Luxusfahrzeugen werden mehr als 70 Motoren für verschiedene Anwendungen eingesetzt. Da die Anforderungen der verschiedenen Fahrzeugmotoren unterschiedlich sind, ist auch die Auswahl der Dauermagnetmaterialien unterschiedlich. Motormagnete werden in Klimaanlagen, Ventilatoren und elektrischen Fensterhebern eingesetzt. Unter dem Gesichtspunkt des Preises werden die Vorteile des Ferrits auch in Zukunft bestehen bleiben. Gesinterte Sm-Co-Magnete werden nach wie vor für Zündspulen, Antriebsgeräte und Sensoren verwendet. Darüber hinaus sind Autoteile auch für Elektrofahrzeuge nicht zu vernachlässigen, wie z.B. umweltfreundliche (EV) und hybridelektrische Fahrzeuge (HEV).
(3) Seltene Erden-Permanentmagnet-Motor AC-Servo-System Eine Reihe von elektronischen, High-Performance, Geschwindigkeitskontrolle System Mechatronik Maschinen. Das System ist ein selbstgesteuerter Permanentmagnet-Synchronmotor. Das System ist in der Entwicklung von CNC-Werkzeugmaschinen, flexible Fertigungstechnik verwendet werden, auch in Elektrofahrzeugen anstelle der traditionellen thermodynamischen Fahrzeuge, die Freiheit der Emissionen des Fahrzeugs. Der Seltenerd-Permanentmagnetmotor ist eine vielversprechende High-Tech-Industrie.
(4) Das neue Feld ist vor allem für die Unterstützung der Frequenzumwandlung und Drehzahlregelung System der kleinen Leistung Seltenerd-Permanentmagnet-Synchronmotoren für neue Klimaanlagen und Kühlschränke, drahtlose elektrische Gadgets für verschiedene Seltenerd-Permanentmagnet-Gleichstrom-Mikro-Motoren, und Seltenerd-Permanentmagnet bürstenlose Gleichstrommotoren Es ist ein Instrument mit unterschiedlicher Leistung. Solche Motoren sind ebenfalls sehr gefragt.
5. Seltene Erden-Permanentmagnet-Materialien mit Vorteilen in der Luft- und Raumfahrt machen sie sehr geeignet für Anwendungen in Flugzeugtriebwerken. Obwohl es einige Anwendungen von Seltenerd-Permanentmagnetmotoren in der Luft gibt (wie Generatorspannung und Kurzschlussschutz usw.), sind sich Experten im In- und Ausland einig, dass Seltenerd-Permanentmagnetmotoren eine wichtige Entwicklungsrichtung der neuen Generation von Flugzeugtriebwerken sind .