¿Por qué los motores síncronos de imanes permanentes se convierten en los motores de accionamiento principal?
El motor eléctrico puede convertir la energía eléctrica en energía mecánica y transferir la energía mecánica a las ruedas a través del sistema de transmisión para impulsar el vehículo.Es uno de los sistemas de propulsión principales de los vehículos de nueva energía.En la actualidad, los motores de accionamiento comúnmente utilizados en vehículos de nueva energía son principalmente motores síncronos de imanes permanentes y motores asíncronos de CA.La mayoría de los vehículos de nueva energía utilizan motores síncronos de imanes permanentes.Las empresas automotrices representativas incluyen BYD, Li Auto, etc. Algunos vehículos utilizan motores asíncronos de CA.Los motores eléctricos representan empresas de automóviles como Tesla y Mercedes-Benz.
Un motor asíncrono se compone principalmente de un estator estacionario y un rotor giratorio.Cuando el devanado del estator está conectado a la fuente de alimentación de CA, el rotor girará y emitirá energía.El principio fundamental es que cuando se energiza el devanado del estator (corriente alterna), se formará un campo electromagnético giratorio, y el devanado del rotor es un conductor cerrado que corta continuamente las líneas de inducción magnética del estator en el campo magnético giratorio del estator.Según la ley de Faraday, cuando un conductor cerrado corta la línea de inducción magnética, se generará una corriente y la corriente generará un campo electromagnético.En este momento, hay dos campos electromagnéticos: uno es el campo electromagnético del estator conectado a la corriente alterna externa y el otro se genera cortando la línea de inducción electromagnética del estator.Campo electromagnético del rotor.Según la ley de Lenz, la corriente inducida siempre resistirá la causa de la corriente inducida, es decir, intentará evitar que los conductores del rotor corten las líneas de inducción magnética del campo magnético giratorio del estator.El resultado es: los conductores del rotor "alcanzarán" el campo magnético giratorio del estator. El campo electromagnético giratorio significa que el rotor persigue el campo magnético giratorio del estator y, finalmente, el motor comienza a girar.Durante el proceso, la velocidad de rotación del rotor (n2) y la velocidad de rotación del estator (n1) no están sincronizadas (la diferencia de velocidad es de aproximadamente 2-6%).Por eso se le llama motor de CA asíncrono.Por el contrario, si la velocidad de rotación es la misma se denomina motor síncrono.
El motor síncrono de imanes permanentes también es un tipo de motor de CA.Su rotor está fabricado en acero con imanes permanentes.Cuando el motor está funcionando, el estator se energiza para generar un campo magnético giratorio que empuja el rotor a girar."Sincronización" significa que la rotación del rotor durante el funcionamiento en estado estacionario La velocidad está sincronizada con la velocidad de rotación del campo magnético.Los motores síncronos de imanes permanentes tienen una relación potencia-peso más alta, son más pequeños, más livianos, tienen un par de salida mayor y tienen una velocidad límite y un rendimiento de frenado excelentes.Por ello, los motores síncronos de imanes permanentes se han convertido en el vehículo eléctrico más utilizado en la actualidad.de motor eléctrico.Sin embargo, cuando el material del imán permanente se somete a vibración, alta temperatura y corriente de sobrecarga, su permeabilidad magnética puede disminuir o puede ocurrir desmagnetización, lo que puede reducir el rendimiento del motor de imán permanente.Además, los motores síncronos de imanes permanentes de tierras raras utilizan materiales de tierras raras y el costo de fabricación no es estable.
En comparación con los motores síncronos de imanes permanentes, los motores asíncronos necesitan absorber energía eléctrica para excitarse cuando funcionan, lo que consumirá energía eléctrica y reducirá la eficiencia del motor.Los motores de imanes permanentes son más caros debido a la adición de imanes permanentes.
Los modelos que eligen motores asíncronos de CA tienden a dar prioridad al rendimiento y aprovechar las ventajas de rendimiento y eficiencia de los motores asíncronos de CA a altas velocidades.El modelo representativo es el primer Model S. Características principales: cuando el automóvil se conduce a alta velocidad, puede mantener un funcionamiento a alta velocidad y un uso eficiente de la energía eléctrica, lo que reduce el consumo de energía y mantiene la máxima potencia de salida;
Los modelos que eligen motores síncronos de imanes permanentes tienden a priorizar el consumo de energía y utilizan el rendimiento y el funcionamiento eficiente de los motores síncronos de imanes permanentes a bajas velocidades, lo que los hace adecuados para automóviles pequeños y medianos.Sus características son tamaño pequeño, peso ligero y batería de mayor duración.Al mismo tiempo, tiene un buen rendimiento de regulación de velocidad y puede mantener una alta eficiencia ante arranques, paradas, aceleraciones y desaceleraciones repetidos.
Predominan los motores síncronos de imanes permanentes.Según las estadísticas de la "Base de datos mensual de la cadena de la industria de vehículos de nueva energía" publicada por el Instituto de Investigación de la Industria Avanzada (GGII), la capacidad instalada nacional de motores de propulsión de vehículos de nueva energía de enero a agosto de 2022 fue de aproximadamente 3,478 millones de unidades, un año después. -aumento anual del 101%.Entre ellos, la capacidad instalada de motores síncronos de imanes permanentes fue de 3.329 millones de unidades, un aumento interanual del 106%;la capacidad instalada de motores asíncronos de CA fue de 1.295 millones de unidades, un aumento interanual del 22%.
Los motores síncronos de imanes permanentes se han convertido en los principales motores de accionamiento en el mercado de los turismos eléctricos puros.
A juzgar por la selección de motores para los modelos convencionales en el país y en el extranjero, los vehículos de nueva energía lanzados por SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, etc., utilizan motores síncronos de imanes permanentes.Los motores síncronos de imanes permanentes se utilizan principalmente en China.En primer lugar, porque los motores síncronos de imanes permanentes tienen un buen rendimiento a baja velocidad y una alta eficiencia de conversión, lo que es muy adecuado para condiciones de trabajo complejas con arranques y paradas frecuentes en el tráfico urbano.En segundo lugar, debido a los imanes permanentes de neodimio, hierro y boro en los motores síncronos de imanes permanentes.Los materiales requieren el uso de recursos de tierras raras, y mi país tiene el 70% de los recursos de tierras raras del mundo, y la producción total de materiales magnéticos NdFeB alcanza el 80% del mundo, por lo que China está más interesada en utilizar motores síncronos de imanes permanentes.
Los extranjeros Tesla y BMW utilizan motores síncronos de imanes permanentes y motores asíncronos de CA para desarrollarse en colaboración.Desde la perspectiva de la estructura de la aplicación, el motor síncrono de imanes permanentes es la opción principal para los vehículos de nueva energía.
El costo de los materiales de imanes permanentes representa aproximadamente el 30% del costo de los motores síncronos de imanes permanentes.Las materias primas para la fabricación de motores síncronos de imanes permanentes incluyen principalmente neodimio, hierro, boro, láminas de acero al silicio, cobre y aluminio.Entre ellos, el material de imán permanente neodimio, hierro y boro se utiliza principalmente para fabricar imanes permanentes de rotor, y la composición de costos es de aproximadamente el 30%;Las láminas de acero al silicio se utilizan principalmente para personalizar. La composición de costos del núcleo del rotor es de aproximadamente el 20%;la composición de costos del devanado del estator es de aproximadamente el 15%;la composición de costos del eje del motor es de aproximadamente el 5%;y la composición de costos de la carcasa del motor es aproximadamente del 15%.
Por qué sonCompresor de aire de tornillo con motores de imán permanente OSG¿más eficiente?
El motor síncrono de imán permanente se compone principalmente de componentes de estator, rotor y carcasa.Al igual que los motores de CA comunes, el núcleo del estator tiene una estructura laminada para reducir la pérdida de hierro debido a las corrientes parásitas y los efectos de histéresis cuando el motor está en funcionamiento;Los devanados también suelen ser estructuras simétricas trifásicas, pero la selección de parámetros es bastante diferente.La parte del rotor tiene varias formas, incluido un rotor de imán permanente con una jaula de ardilla de arranque y un rotor de imán permanente puro integrado o montado en superficie.El núcleo del rotor puede convertirse en una estructura sólida o laminarse.El rotor está equipado con un material magnético permanente, que comúnmente se denomina imán.
En condiciones normales de funcionamiento del motor de imán permanente, los campos magnéticos del rotor y del estator están en un estado sincrónico.No hay corriente inducida en la parte del rotor y no hay pérdida de cobre del rotor, histéresis o pérdida por corrientes parásitas.No es necesario considerar el problema de la pérdida y el calentamiento del rotor.Generalmente, el motor de imán permanente funciona con un convertidor de frecuencia especial y, naturalmente, tiene una función de arranque suave.Además, el motor de imán permanente es un motor síncrono, que tiene la característica de ajustar el factor de potencia a través de la intensidad de la excitación, por lo que el factor de potencia puede diseñarse a un valor específico.
Desde el punto de vista inicial, debido al hecho de que el motor de imán permanente se arranca mediante una fuente de alimentación de frecuencia variable o un inversor de soporte, el proceso de arranque del motor de imán permanente es muy sencillo;Es similar al arranque de un motor de frecuencia variable y evita los defectos de arranque de los motores asíncronos de jaula ordinarios.
En resumen, la eficiencia y el factor de potencia de los motores de imanes permanentes pueden alcanzar niveles muy altos, la estructura es muy simple y el mercado ha estado muy activo en los últimos diez años.
Sin embargo, la pérdida de excitación es un problema inevitable en los motores de imanes permanentes.Cuando la corriente es demasiado grande o la temperatura es demasiado alta, la temperatura de los devanados del motor aumentará instantáneamente, la corriente aumentará bruscamente y los imanes permanentes perderán rápidamente la excitación.En el control del motor de imán permanente, se establece un dispositivo de protección contra sobrecorriente para evitar el problema de quemar el devanado del estator del motor, pero la pérdida de excitación resultante y el apagado del equipo son inevitables.
Hora de publicación: 12 de diciembre de 2023
