's Werelds eerste motor is een permanente magneetmotor die een exciterend magnetisch veld genereert door een permanente magneet. De ontwikkeling van permanente magneetmotoren gaat eigenlijk gepaard met de ontwikkeling van permanente magneetmaterialen.

Het koolstofstaal dat aan het einde van de 19e eeuw werd gebruikt, heeft de afgelopen eeuw weinig verbetering in zijn remanentie Br gehad, en de verbetering in energieproduct is te danken aan de toename van de coërciviteit Hc. De verbetering in coërciviteit is voornamelijk te danken aan het begrip van de aard ervan, de ontdekking van hoge magnetokristallijne anisotrope verbindingen en de vooruitgang van de voorbereidingstechnologie.

Begin 20e eeuw werden vooral koolstofstaal, wolfraamstaal, chroomstaal en kobaltstaal gebruikt als materialen voor permanente magneten.

Eind jaren dertig maakte de succesvolle ontwikkeling van AlNiCo-permanente magneetmaterialen de grootschalige toepassing van permanente magneetmaterialen mogelijk.

In de jaren vijftig zorgde de opkomst van bariumferriet er niet alleen voor dat de kosten van permanente magneten daalden, maar ook dat het toepassingsgebied van permanente magneetmaterialen werd uitgebreid naar het hoogfrequente veld.

In de jaren zestig luidde de opkomst van zeldzame aardkobalt permanente magneten een nieuw tijdperk in voor de toepassing van permanente magneten.

In 1967 maakten Strnat et al. van Dayton University in de Verenigde Staten met succes SmCo5 permanente magneten door middel van poederbinding, wat het begin markeerde van het tijdperk van zeldzame aarde permanente magneten. Tot nu toe hebben zeldzame aarde permanente magneten de eerste generatie SmCo5 doorlopen, de tweede generatie van neerslagverhardende Sm2Co17, en zijn ze ontwikkeld tot de derde generatie Nd-Fe-B permanente magneetmaterialen.

De huidige productiewaarde van zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen overtreft die van ferriet permanente magneetmaterialen ruimschoots. De productie van zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen heeft zich ontwikkeld tot een grote industrie.

Kenmerken van permanente magneetmotoren:

Het maximale vermogen van permanente magneetmotoren heeft 1000 kW bereikt, de minimale diameter is φ0.8 mm, de maximale snelheid is 300000 tpm en de minimale snelheid is 0.01 tpm. Met de ontwikkeling van zeldzame aarde permanente magneetmaterialen hebben zeldzame aarde permanente magneetmotoren de volgende kenmerken vergeleken met elektrische excitatiemotoren:

Eenvoudige structuur en hoge betrouwbaarheid:

Het gebruik van zeldzame aarde permanente magneten kan het gewicht van de motor aanzienlijk verminderen en het volume verkleinen. Het elimineren van de collectorring en borstels voor excitatie verbetert niet alleen de verwerkbaarheid van de motor, maar verbetert ook de mechanische betrouwbaarheid van de motorwerking en verlengt de levensduur ervan.

Uitstekende prestatie:

Vergeleken met traditionele motoren hebben permanente magneetmotoren een eenvoudige structuur. Het gebruik van zeldzame aarde permanente magneten kan ook de luchtspleet fluxdichtheid vergroten, de motorsnelheid aanpassen aan de optimale waarde en de vermogen-gewichtsverhouding verbeteren. Vrijwel alle moderne luchtvaart- en ruimtevaartgeneratoren gebruiken zeldzame aarde permanente magneetgeneratoren.

Uitstekende regelprestaties:

Vanwege de hoge prestaties van zeldzame aarde permanente magneetmaterialen, worden de koppelconstante, koppel-tot-inertieverhouding, vermogensdichtheid, enz. van de motor sterk verbeterd. Door een redelijk ontwerp kunnen de indicatoren zoals rotatie-inertie, elektrische en mechanische tijdconstanten sterk worden verminderd, wat de belangrijkste indicatoren zijn van de prestaties van servobesturing.

Bij moderne permanente magneetmotoren is het ontwerp van permanente magneetcircuits relatief compleet en is de coërcitiekracht van zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen hoog. Hierdoor is het vermogen van permanente magneetmotoren om ankerreacties en andere ontmagnetiseringen te weerstaan ​​aanzienlijk verbeterd en worden de regelparameters van de motor sterk verminderd door de invloed van externe verstoringen.

Omdat permanente magnetische materialen worden gebruikt ter vervanging van elektrische excitatie, wordt het ontwerp van de excitatiewikkeling en het excitatiemagneetveld beperkt, waardoor veel parameters worden gereduceerd, zoals excitatieflux, excitatiewikkelingsinductantie, excitatiestroom, enz., en waardoor direct de regelbare variabelen of parameters worden verminderd.

Hoge efficiëntie en energiebesparing:

Zeldzame aarde permanente magneetmotor is een hoog rendement en energiebesparend product, met een gemiddeld energiebesparingspercentage van meer dan 10%, en het energiebesparingspercentage van speciale zeldzame aarde permanente magneetmotor kan oplopen tot 15% tot 20%. Vergeleken met de oude serie-geëxciteerde DC-startmotor, heeft de neodymium ijzer-boron permanente magneetstartmotor ontwikkeld door GM in de Verenigde Staten zijn efficiëntie met 45% verhoogd. Het gebruik van permanente magneetmotoren en variabele frequentie snelheidsregelingstechnologie in waterpompen, ventilatoren en compressoren kan meer dan 30% elektriciteit besparen.

De basisstructuur van zeldzame aarde permanente magneetmotoren is dat de rotor een permanente magneetstructuur is die luchtspleetflux genereert, de stator een anker is en er multi-fase symmetrische wikkelingen zijn. De opkomst van zeldzame aarde kernloze borstelloze motoren is het resultaat van het gebruik van nieuwe materialen en nieuwe processen.

Het anker is gemaakt van een stijf geheel gemaakt van materialen met een uitstekende hittebestendigheid, die stabiel kan werken gedurende een lange tijd onder hoge temperatuur- en hoge snelheidsomstandigheden; omdat het anker geen ijzeren kern en een kleine inductie heeft, worden het hystereseverlies en wervelstroomverlies in de ijzeren kern volledig geëlimineerd, en de koppelfluctuatie veroorzaakt door het sleufeffect wordt geëlimineerd, wat uitstekende regelprestaties oplevert; hoge bedrijfsefficiëntie, lage temperatuurstijging en breed snelheidsbereik; het anker van de motor heeft geen sleuven en neemt een volledig met kunststof afgedichte structuur aan, en het geluid en de trillingen zijn zeer laag wanneer de belasting draait.

De zeldzame aarde permanente magneet kernloze motor is een belangrijke innovatie en heeft "drie grote" doorbraken in technologie bereikt. Ten eerste wordt, vergeleken met het traditionele radiale magnetische veldstructuurontwerp, het axiale magnetische veldstructuurontwerp aangenomen, wat de vermogensdichtheid en koppelvolumeverhouding aanzienlijk verbetert. Ten tweede worden het nieuwe wikkelproces, hogedruk precisie spuitgieten en polymeermaterialen aangenomen om het koperverlies van de wikkeling effectief te verminderen. Ten derde worden siliciumstalen platen niet gebruikt als stator- en rotorkernmaterialen, wat magnetische demping en ijzerverlies elimineert, het aandrijfvermogen vermindert en de ijzerverlieswarmtebron vermindert.

Toekomstperspectieven van permanente magneetmotoren

Het elektriciteitsverbruik van motorsystemen is goed voor ongeveer 60% van het nationale elektriciteitsverbruik, waarvan ventilatoren, pompen, compressoren en airconditioners respectievelijk goed zijn voor 10.4%, 20.9%, 9.4% en 6% van het nationale elektriciteitsverbruik. Motorsystemen zijn groot in aantal en wijdverbreid in omvang, met een enorm potentieel voor energiebesparing.

Volgens statistieken van de branchevereniging bedraagt ​​de totale geïnstalleerde capaciteit van verschillende typen motorsystemen in het land ongeveer 700 miljoen kW en ligt de operationele efficiëntie doorgaans 10 tot 20 procentpunten lager dan het geavanceerde niveau in het buitenland. Dit komt neer op een verspilling van ongeveer 150 miljard kWh aan elektriciteit per jaar.

De meest opvallende prestatiekenmerken van permanente magneetmotoren zijn lichtgewicht, hoge prestaties, hoge efficiëntie en energiebesparing. Hoogwaardige zeldzame aarde permanente magneetmotoren vormen de basis van veel nieuwe technologieën en hightechindustrieën.

De huidige status van toepassingen van zeldzame-aarde permanente magneetmotoren in binnen- en buitenland:

(1) Lucht- en ruimtevaart : De Verenigde Staten hebben een borstelloze gelijkstroommotor met zeldzame-aardemagneten van 12.6 kW en 9,000 tpm ontwikkeld voor het aandrijven van de hoogteroeren van de spaceshuttle, met een rendement van 95%.

(2) Elektrische scheepsaandrijving : Hoogwaardige schepen maken over het algemeen gebruik van volledig elektrische aandrijfsystemen. Permanentmagneetmotoren worden in het buitenland veelvuldig gebruikt als aandrijfmotoren in elektrische aandrijfsystemen.

(3) Ventilator- en waterpompindustrie : met name in aandrijfsystemen voor olievelden, energiecentrales en staalproductiebedrijven is het aantal mechanische belastingen zoals waterpompen en ventilatoren het grootst. Dit is tevens de belangrijkste gelegenheid voor de bevordering en toepassing van permanentmagneetmotoren met zeldzame aardmetalen.

China heeft het gebruik van zeldzame aarde permanente magneet synchrone motoren in oliebron pompunits gepromoot en heeft een jaarlijkse productiecapaciteit van meer dan 10,000 units gevormd. De werking in olievelden is goed en heeft aanzienlijke technische en economische voordelen opgeleverd.

(4) Liftindustrie: De meeste grote buitenlandse liftfabrikanten gebruiken synchrone motoren met permanente magneten om tandwielloze tractiemachines aan te drijven. Hun rendement kan oplopen tot 0.9 of hoger, wat een energiebesparing van meer dan 30% oplevert ten opzichte van het systeem met een asynchrone wisselstroommotor en een reductiekast. De binnenlandse fabrikanten Mitsubishi Elevator, Hitachi Elevator en Schindler Elevator hebben deze technologie allemaal toegepast.

Momenteel ontwikkelen permanente magneetmotoren zich richting hoog vermogen (hoge snelheid, hoog koppel), hoge functionaliteit en miniaturisatie. Als product met brede toepassingsmogelijkheden in de 21e eeuw moet het industrialisatieniveau nog worden verbeterd.

Vanwege de verschillende uitstekende prestaties en kenmerken, wordt aangenomen dat het in de nabije toekomst op grote schaal zal worden gebruikt in verschillende gebieden en zal doordringen in alle aspecten van het dagelijks leven en de industriële productie. Met de aandacht en investering van het land in het motorveld, zullen permanente magneetmotoren zeker floreren!