Hvorfor bliver permanentmagnetsynkronmotorer de primære drivmotorer?
Elmotoren kan omdanne elektrisk energi til mekanisk energi og overføre den mekaniske energi til hjulene gennem transmissionssystemet for at drive køretøjet. Det er et af de centrale drivsystemer i nye energikøretøjer. I øjeblikket er de almindeligt anvendte drivmotorer i nye energikøretøjer primært permanentmagnetsynkronmotorer og AC-asynkronmotorer. De fleste nye energikøretøjer bruger permanentmagnetsynkronmotorer. Repræsentative bilproducenter inkluderer BYD, Li-Auto osv. Nogle køretøjer bruger AC-asynkronmotorer. Elmotorer repræsenterer bilproducenter som Tesla og Mercedes-Benz.
En asynkronmotor består hovedsageligt af en stationær stator og en roterende rotor. Når statorviklingen er tilsluttet vekselstrøm, vil rotoren rotere og udsende effekt. Hovedprincippet er, at når statorviklingen aktiveres (vekselstrøm), vil den danne et roterende elektromagnetisk felt, og rotorviklingen er en lukket leder, der kontinuerligt skærer statorens magnetiske induktionslinjer i statorens roterende magnetfelt. Ifølge Faradays lov vil der blive genereret en strøm, når en lukket leder skærer den magnetiske induktionslinje, og strømmen vil generere et elektromagnetisk felt. På dette tidspunkt er der to elektromagnetiske felter: det ene er statorens elektromagnetiske felt forbundet med den eksterne vekselstrøm, og det andet genereres ved at skære statorens elektromagnetiske induktionslinje. Rotorens elektromagnetiske felt. Ifølge Lenz' lov vil den inducerede strøm altid modstå årsagen til den inducerede strøm, det vil sige, forsøge at forhindre lederne på rotoren i at skære de magnetiske induktionslinjer i statorens roterende magnetfelt. Resultatet er: lederne på rotoren vil "indhente" statorens. Det roterende elektromagnetiske felt betyder, at rotoren jagter statorens roterende magnetfelt, og til sidst begynder motoren at rotere. Under processen er rotorens rotationshastighed (n2) og statorens rotationshastighed (n1) ude af synkronisering (hastighedsforskellen er ca. 2-6%). Derfor kaldes den en asynkron vekselstrømsmotor. Hvis rotationshastigheden derimod er den samme, kaldes den en synkronmotor.
Permanentmagnetsynkronmotorer er også en type vekselstrømsmotor. Dens rotor er lavet af stål med permanentmagneter. Når motoren arbejder, aktiveres statoren for at generere et roterende magnetfelt, der skubbes til at rotere rotoren. "Synkronisering" betyder, at rotorens rotationshastighed under stationær drift er synkroniseret med magnetfeltets rotationshastighed. Permanentmagnetsynkronmotorer har et højere effekt-til-vægt-forhold, er mindre i størrelse, lettere i vægt, har et større udgangsmoment og har fremragende grænsehastighed og bremseevne. Derfor er permanentmagnetsynkronmotorer blevet det mest anvendte elektriske køretøj i dag. Når permanentmagnetmaterialet udsættes for vibrationer, høj temperatur og overbelastningsstrøm, kan dets magnetiske permeabilitet dog falde, eller der kan forekomme afmagnetisering, hvilket kan reducere permanentmagnetmotorens ydeevne. Derudover bruger sjældne jordarters permanentmagnetsynkronmotorer sjældne jordartersmaterialer, og produktionsomkostningerne er ikke stabile.
Sammenlignet med synkronmotorer med permanente magneter skal asynkronmotorer absorbere elektrisk energi til excitation under drift, hvilket vil forbruge elektrisk energi og reducere motorens effektivitet. Permanente magnetmotorer er dyrere på grund af tilføjelsen af permanente magneter.
Modeller, der vælger asynkrone AC-motorer, har en tendens til at prioritere ydeevne og udnytte fordelene ved asynkrone AC-motorer med hensyn til ydeevne og effektivitet ved høje hastigheder. Den repræsentative model er den tidlige Model S. Hovedtræk: Når bilen kører med høj hastighed, kan den opretholde højhastighedsdrift og effektiv udnyttelse af elektrisk energi, hvilket reducerer energiforbruget og samtidig opretholder maksimal effekt;
Modeller, der vælger permanentmagnetsynkronmotorer, har en tendens til at prioritere energiforbrug og udnytte den ydeevne og effektive drift af permanentmagnetsynkronmotorer ved lave hastigheder, hvilket gør dem velegnede til små og mellemstore biler. Dens egenskaber er lille størrelse, let vægt og forlænget batterilevetid. Samtidig har den god hastighedsregulering og kan opretholde høj effektivitet ved gentagne starter, stop, accelerationer og decelerationer.
Permanente magnetsynkronmotorer dominerer. Ifølge statistikker fra "New Energy Vehicle Industry Chain Monthly Database" udgivet af Advanced Industry Research Institute (GGII) var den installerede kapacitet af nye energikøretøjsmotorer fra januar til august 2022 cirka 3,478 millioner enheder, en stigning på 101% i forhold til året før. Blandt disse var den installerede kapacitet af permanentmagnetsynkronmotorer 3,329 millioner enheder, en stigning på 106% i forhold til året før; den installerede kapacitet af AC-asynkronmotorer var 1,295 millioner enheder, en stigning på 22% i forhold til året før.
Permanente magnetsynkronmotorer er blevet de vigtigste drivmotorer på markedet for rent elektriske personbiler.
Ud fra udvalget af motorer til mainstream-modeller i ind- og udland bruger nye energikøretøjer lanceret af indenlandske SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors osv. alle permanentmagnetsynkronmotorer. Permanente magnetsynkronmotorer anvendes hovedsageligt i Kina. For det første har permanentmagnetsynkronmotorer god ydeevne ved lav hastighed og høj konverteringseffektivitet, hvilket er meget velegnet til komplekse arbejdsforhold med hyppige starter og stop i bytrafik. For det andet på grund af neodymjernbor-permanentmagneterne i permanentmagnetsynkronmotorer. Materialerne kræver brug af sjældne jordarters ressourcer, og mit land har 70% af verdens sjældne jordarters ressourcer, og den samlede produktion af NdFeB-magnetiske materialer når 80% af verdens produktion, så Kina er mere ivrig efter at bruge permanentmagnetsynkronmotorer.
Udenlandske Tesla og BMW bruger permanentmagnetsynkronmotorer og AC-asynkronmotorer til at udvikle i fællesskab. Fra et applikationsstrukturelt perspektiv er permanentmagnetsynkronmotorer det almindelige valg til nye energikøretøjer.
Omkostningerne til permanente magnetmaterialer tegner sig for omkring 30% af omkostningerne til permanente magnetsynkronmotorer. Råmaterialerne til fremstilling af permanente magnetsynkronmotorer omfatter hovedsageligt neodym-jernbor, siliciumplader, kobber og aluminium. Blandt disse bruges permanentmagnetmaterialet neodym-jernbor hovedsageligt til at fremstille rotorpermanentmagneter, og omkostningssammensætningen er omkring 30%; siliciumplader bruges hovedsageligt til at fremstille specialfremstillede produkter. Omkostningssammensætningen af rotorkernen er omkring 20%; omkostningssammensætningen af statorviklingen er omkring 15%; omkostningssammensætningen af motorakslen er omkring 5%; og omkostningssammensætningen af motorskallen er omkring 15%.
Hvorfor erOSG permanentmagnetmotorer skrueluftkompressormere effektiv?
Den permanentmagnetiske synkronmotor består hovedsageligt af stator-, rotor- og skalkomponenter. Ligesom almindelige vekselstrømsmotorer har statorkernen en lamineret struktur for at reducere jerntab på grund af hvirvelstrøm og hystereseeffekter, når motoren kører; viklingerne er også normalt trefasede symmetriske strukturer, men parametervalget er helt anderledes. Rotordelen har forskellige former, herunder en permanentmagnetrotor med et starterkortbur og en indlejret eller overflademonteret ren permanentmagnetrotor. Rotorkernen kan være lavet i en solid struktur eller lamineret. Rotoren er udstyret med permanentmagnetmateriale, der almindeligvis kaldes magnet.
Under normal drift af permanentmagnetmotoren er rotor- og statormagnetfelterne i synkron tilstand. Der er ingen induceret strøm i rotordelen, og der er intet tab af kobber, hysterese eller hvirvelstrøm i rotoren. Der er ingen grund til at overveje problemet med rotortab og opvarmning. Generelt drives permanentmagnetmotoren af en speciel frekvensomformer og har naturligvis en softstartfunktion. Derudover er permanentmagnetmotoren en synkronmotor, der har den egenskab at justere effektfaktoren gennem excitationens intensitet, så effektfaktoren kan designes til en bestemt værdi.
Fra et udgangspunkt er startprocessen for permanentmagnetmotoren meget nem, da permanentmagnetmotoren startes af en variabelfrekvensstrømforsyning eller en understøttende inverter. Den ligner starten af en variabelfrekvensmotor og undgår startfejlene ved almindelige bur-asynkronmotorer.
Kort sagt kan effektiviteten og effektfaktoren for permanentmagnetmotorer nå meget højt, strukturen er meget enkel, og markedet har været meget varmt i de sidste ti år.
Imidlertid er fejl i form af tab af excitation et uundgåeligt problem i permanentmagnetmotorer. Når strømmen er for stor eller temperaturen er for høj, vil temperaturen i motorviklingerne stige øjeblikkeligt, strømmen vil stige kraftigt, og permanentmagneterne vil hurtigt miste excitation. I permanentmagnetmotorstyringen er der installeret en overstrømsbeskyttelsesenhed for at undgå problemet med, at motorens statorvikling brænder, men det resulterende tab af excitation og nedlukning af udstyr er uundgåeligt.
Opslagstidspunkt: 12. dec. 2023
