Hvorfor blir permanentmagnetsynkronmotorer hoveddrivmotorene?

Hvorfor blir permanentmagnetsynkronmotorer hoveddrivmotorene?

Elmotoren kan konvertere elektrisk energi til mekanisk energi og overføre den mekaniske energien til hjulene gjennom transmisjonssystemet for å drive kjøretøyet. Det er et av kjernedrivsystemene i nye energikjøretøyer. For tiden er de vanligste drivmotorene i nye energikjøretøyer hovedsakelig permanentmagnetsynkronmotorer og AC-asynkronmotorer. De fleste nye energikjøretøyer bruker permanentmagnetsynkronmotorer. Representative bilprodusenter inkluderer BYD, Li-Auto, etc. Noen kjøretøy bruker AC-asynkronmotorer. Elektriske motorer representerer bilprodusenter som Tesla og Mercedes-Benz.

En asynkronmotor består hovedsakelig av en stasjonær stator og en roterende rotor. Når statorviklingen er koblet til vekselstrømforsyningen, vil rotoren rotere og gi ut effekt. Hovedprinsippet er at når statorviklingen aktiveres (vekselstrøm), vil den danne et roterende elektromagnetisk felt, og rotorviklingen er en lukket leder som kontinuerlig kutter statorens magnetiske induksjonslinjer i statorens roterende magnetfelt. I følge Faradays lov, når en lukket leder kutter den magnetiske induksjonslinjen, vil det genereres en strøm, og strømmen vil generere et elektromagnetisk felt. På dette tidspunktet er det to elektromagnetiske felt: det ene er det elektromagnetiske feltet i statorfeltet som er koblet til den eksterne vekselstrømmen, og det andre genereres ved å kutte statorens elektromagnetiske induksjonslinje. Rotorens elektromagnetiske felt. I følge Lenz' lov vil den induserte strømmen alltid motstå årsaken til den induserte strømmen, det vil si å prøve å forhindre at lederne på rotoren kutter de magnetiske induksjonslinjene i statorens roterende magnetfelt. Resultatet er: lederne på rotoren vil "ta igjen" statorens. Det roterende elektromagnetiske feltet betyr at rotoren jager statorens roterende magnetfelt, og til slutt begynner motoren å rotere. Under prosessen er rotasjonshastigheten til rotoren (n2) og rotasjonshastigheten til statoren (n1) usynkronisert (hastighetsforskjellen er omtrent 2–6 %). Derfor kalles den en asynkron vekselstrømsmotor. Hvis rotasjonshastigheten derimot er den samme, kalles den en synkronmotor.

Permanentmagnetsynkronmotorer er også en type vekselstrømsmotor. Rotoren er laget av stål med permanentmagneter. Når motoren er i drift, aktiveres statoren for å generere et roterende magnetfelt som presser rotoren til å rotere. "Synkronisering" betyr at rotorens rotasjonshastighet under steady state-drift er synkronisert med rotasjonshastigheten til magnetfeltet. Permanentmagnetsynkronmotorer har et høyere effekt-til-vekt-forhold, er mindre i størrelse, lettere i vekt, har større utgangsmoment og har utmerket grensehastighet og bremseevne. Derfor har permanentmagnetsynkronmotorer blitt den mest brukte elektriske kjøretøytypen i dag. Når permanentmagnetmaterialet imidlertid utsettes for vibrasjon, høy temperatur og overbelastningsstrøm, kan dens magnetiske permeabilitet reduseres, eller det kan oppstå demagnetisering, noe som kan redusere ytelsen til permanentmagnetmotoren. I tillegg bruker sjeldne jordartsmetaller i permanentmagnetsynkronmotorer sjeldne jordartsmaterialer, og produksjonskostnadene er ikke stabile.

Sammenlignet med permanentmagnetsynkronmotorer må asynkronmotorer absorbere elektrisk energi for eksitasjon når de er i drift, noe som vil forbruke elektrisk energi og redusere motorens effektivitet. Permanentmagnetmotorer er dyrere på grunn av tillegg av permanentmagneter.

Modeller som velger asynkrone AC-motorer har en tendens til å prioritere ytelse og utnytte ytelses- og effektivitetsfordelene til asynkrone AC-motorer ved høye hastigheter. Den representative modellen er den tidlige Model S. Hovedfunksjoner: Når bilen kjører i høy hastighet, kan den opprettholde høyhastighetsdrift og effektiv bruk av elektrisk energi, noe som reduserer energiforbruket samtidig som maksimal effekt opprettholdes;

Modeller som velger permanentmagnetsynkronmotorer har en tendens til å prioritere energiforbruk og utnytte ytelsen og effektiv drift av permanentmagnetsynkronmotorer ved lave hastigheter, noe som gjør dem egnet for små og mellomstore biler. Egenskapene er liten størrelse, lett vekt og lang batterilevetid. Samtidig har den god hastighetsreguleringsytelse og kan opprettholde høy effektivitet ved gjentatte starter, stopp, akselerasjoner og deselerasjoner.

Permanentmagnetsynkronmotorer dominerer. Ifølge statistikk fra "New Energy Vehicle Industry Chain Monthly Database" utgitt av Advanced Industry Research Institute (GGII), var den innenlandske installerte kapasiteten til nye energikjøretøydrivmotorer fra januar til august 2022 omtrent 3,478 millioner enheter, en økning på 101 % fra året før. Blant disse var den installerte kapasiteten til permanentmagnetsynkronmotorer 3,329 millioner enheter, en økning på 106 % fra året før. Den installerte kapasiteten til AC-asynkronmotorer var 1,295 millioner enheter, en økning på 22 % fra året før.

Permanentmagnetsynkronmotorer har blitt de viktigste drivmotorene i markedet for rent elektriske personbiler.

Ut fra utvalget av motorer for vanlige modeller i inn- og utland, bruker nye energikjøretøy lansert av innenlandske SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, etc. alle permanentmagnetsynkronmotorer. Permanentmagnetsynkronmotorer brukes hovedsakelig i Kina. For det første, fordi permanentmagnetsynkronmotorer har god lavhastighetsytelse og høy konverteringseffektivitet, som er svært egnet for komplekse arbeidsforhold med hyppige starter og stopp i bytrafikk. For det andre, på grunn av neodymjernbor-permanentmagnetene i permanentmagnetsynkronmotorer. Materialene krever bruk av sjeldne jordartsressurser, og landet mitt har 70 % av verdens sjeldne jordartsressurser, og den totale produksjonen av NdFeB-magnetiske materialer når 80 % av verdens totale produksjon, så Kina er mer ivrig etter å bruke permanentmagnetsynkronmotorer.

Utenlandske Tesla og BMW bruker permanentmagnetsynkronmotorer og AC-asynkronmotorer for å utvikle seg i samarbeid. Fra et applikasjonsstrukturperspektiv er permanentmagnetsynkronmotor det vanligste valget for nye energikjøretøyer.

Kostnaden for permanentmagnetmaterialer utgjør omtrent 30 % av kostnaden for permanentmagnetsynkronmotorer. Råmaterialene for produksjon av permanentmagnetsynkronmotorer inkluderer hovedsakelig neodymjernbor, silisiumstålplater, kobber og aluminium. Blant disse brukes permanentmagnetmaterialet neodymjernbor hovedsakelig til å lage permanentmagneter til rotorer, og kostnadssammensetningen er omtrent 30 %; silisiumstålplater brukes hovedsakelig til å lage tilpassede produkter. Kostnadssammensetningen for rotorkjernen er omtrent 20 %; kostnadssammensetningen for statorviklingen er omtrent 15 %; kostnadssammensetningen for motorakselen er omtrent 5 %; og kostnadssammensetningen for motorskallet er omtrent 15 %.

Hvorfor erOSG permanentmagnetmotorer skrueluftkompressormer effektivt?

Permanentmagnetsynkronmotorer består hovedsakelig av stator-, rotor- og skallkomponenter. Som vanlige vekselstrømsmotorer har statorkjernen en laminert struktur for å redusere jerntap på grunn av virvelstrøm og hystereseeffekter når motoren går. Viklingene er vanligvis også trefase symmetriske strukturer, men parametervalget er ganske forskjellig. Rotordelen har forskjellige former, inkludert en permanentmagnetrotor med et startkortbur, og en innebygd eller overflatemontert ren permanentmagnetrotor. Rotorkjernen kan være laget av en solid struktur eller laminert. Rotoren er utstyrt med permanentmagnetmateriale, som ofte kalles magnet.

Under normal drift av permanentmagnetmotoren er rotor- og statormagnetfeltene i synkron tilstand. Det er ingen indusert strøm i rotordelen, og det er ikke noe kobbertap, hysterese eller virvelstrømstap i rotor. Det er ikke nødvendig å vurdere problemet med rotortap og oppvarming. Generelt drives permanentmagnetmotoren av en spesiell frekvensomformer og har naturligvis en mykstartfunksjon. I tillegg er permanentmagnetmotoren en synkronmotor, som har egenskapen til å justere effektfaktoren gjennom eksitasjonsintensiteten, slik at effektfaktoren kan designes til en spesifisert verdi.

Fra utgangspunktet, på grunn av det faktum at permanentmagnetmotoren startes av en variabel frekvens strømforsyning eller en støttende omformer, er startprosessen til permanentmagnetmotoren veldig enkel; den ligner på starten av en variabel frekvens motor, og unngår startfeilene til vanlige bur asynkronmotorer.

Kort sagt, effektiviteten og effektfaktoren til permanentmagnetmotorer kan bli veldig høy, strukturen er veldig enkel, og markedet har vært veldig hett de siste ti årene.

Imidlertid er tap av eksitasjon et uunngåelig problem i permanentmagnetmotorer. Når strømmen er for stor eller temperaturen er for høy, vil temperaturen i motorviklingene stige øyeblikkelig, strømmen vil øke kraftig, og permanentmagnetene vil raskt miste eksitasjon. I permanentmagnetmotorstyringen er det satt opp en overstrømsvernanordning for å unngå problemet med at motorstatorviklingen brenner, men det resulterende tapet av eksitasjon og utstyrets nedstengning er uunngåelig.