В останні роки двигуни з прямим приводом від постійних магнітів досягли значного прогресу та в основному використовуються в низькошвидкісних навантаженнях, таких як стрічкові конвеєри, змішувачі, машини для волочіння дроту, низькошвидкісні насоси, замінюючи електромеханічні системи, що складаються з високошвидкісних двигунів та механічних редукторів. Діапазон швидкості двигуна зазвичай становить менше 500 об/хв. Двигуни з прямим приводом від постійних магнітів можна в основному розділити на дві структурні форми: із зовнішнім ротором та внутрішнім ротором. Прямий привід від постійних магнітів із зовнішнім ротором в основному використовується в стрічкових конвеєрах.
Під час проектування та застосування двигунів з прямим приводом від постійних магнітів слід зазначити, що прямий привід від постійних магнітів не підходить для особливо низьких вихідних швидкостей. Коли більшість навантажень в межах50 об/хв приводяться в рух двигуном прямого приводу, якщо потужність залишається постійною, це призведе до великого крутного моменту, що призведе до високих витрат на двигун та зниження ефективності. При визначенні потужності та швидкості необхідно порівняти економічну ефективність комбінації двигунів прямого приводу, високошвидкісних двигунів та шестерень (або інших механічних конструкцій, що збільшують та зменшують швидкість). Наразі вітрові турбіни потужністю понад 15 МВт та нижче 10 об/хв поступово переходять на схему напівпрямого приводу, використовуючи шестерні для відповідного збільшення швидкості двигуна, зниження витрат на двигун та, зрештою, зниження системних витрат. Те саме стосується і електродвигунів. Тому, коли швидкість нижче 100 об/хв, слід ретельно враховувати економічні міркування та обирати схему напівпрямого приводу.
У двигунах прямого приводу з постійними магнітами зазвичай використовуються ротори з постійними магнітами, встановлені на поверхні, для збільшення щільності крутного моменту та зменшення використання матеріалу. Через низьку швидкість обертання та малу відцентрову силу немає потреби використовувати вбудовану конструкцію ротора з постійними магнітами. Зазвичай для фіксації та захисту постійного магніту ротора використовуються притискні стрижні, гільзи з нержавіючої сталі та захисні гільзи зі скловолокна. Однак деякі двигуни з високими вимогами до надійності, відносно малою кількістю полюсів або високими вібраціями також використовують вбудовані конструкції ротора з постійними магнітами.
Низькошвидкісний двигун прямого приводу приводиться в дію перетворювачем частоти. Коли кількість полюсів досягає верхньої межі, подальше зниження швидкості призведе до зниження частоти. Коли частота перетворювача частоти низька, робочий цикл ШІМ зменшується, а форма хвилі стає поганою, що може призвести до коливань та нестабільної швидкості. Тому керування особливо низькошвидкісними двигунами прямого приводу також є досить складним. Наразі деякі наднизькошвидкісні двигуни використовують схему модуляції магнітного поля для використання вищої частоти керування.
Низькошвидкісні двигуни з прямим приводом на постійних магнітах можуть мати переважно повітряне та рідинне охолодження. Повітряне охолодження переважно використовує метод охолодження IC416 з незалежними вентиляторами, а рідинне охолодження може бути водяним (IC71 Вт), що можна визначити відповідно до умов на місці. У режимі рідинного охолодження теплове навантаження можна розрахувати вищим, а конструкцію зробити компактнішою, але слід звернути увагу на збільшення товщини постійного магніту, щоб запобігти розмагнічуванню внаслідок перевантаження струмом.
Для низькошвидкісних систем двигунів прямого приводу з вимогами до контролю швидкості та точності положення необхідно додати датчики положення та застосувати метод керування з датчиками положення; Крім того, коли під час запуску потрібен високий крутний момент, також потрібен метод керування з датчиком положення.
Хоча використання двигунів прямого приводу з постійними магнітами може усунути початковий механізм редуктора та зменшити витрати на обслуговування, нераціональна конструкція може призвести до високої вартості двигунів прямого приводу з постійними магнітами та зниження ефективності системи. Загалом кажучи, збільшення діаметра двигунів прямого приводу з постійними магнітами може зменшити вартість одиниці крутного моменту, тому двигуни прямого приводу можна виготовити у вигляді великого диска з більшим діаметром та меншою довжиною стека. Однак існують також обмеження щодо збільшення діаметра. Надмірно великий діаметр може збільшити вартість корпусу та вала, і навіть конструкційні матеріали поступово перевищуватимуть вартість ефективних матеріалів. Тому проектування двигуна прямого приводу вимагає оптимізації співвідношення довжини до діаметра для зменшення загальної вартості двигуна.
Насамкінець, я хотів би наголосити, що двигуни з прямим приводом на постійних магнітах все ще є двигунами, керованими перетворювачем частоти. Коефіцієнт потужності двигуна впливає на струм на вихідній стороні перетворювача частоти. Поки він знаходиться в межах діапазону потужності перетворювача частоти, коефіцієнт потужності має незначний вплив на продуктивність і не впливатиме на коефіцієнт потужності з боку мережі. Тому конструкція коефіцієнта потужності двигуна повинна прагнути забезпечити роботу двигуна з прямим приводом у режимі MTPA, який генерує максимальний крутний момент з мінімальним струмом. Важливою причиною є те, що частота двигунів з прямим приводом, як правило, низька, а втрати в сталі значно нижчі, ніж втрати в міді. Використання методу MTPA може мінімізувати втрати в міді. Техніки не повинні піддаватися впливу традиційних асинхронних двигунів, підключених до мережі, і немає підстав оцінювати ефективність двигуна на основі величини струму з боку двигуна.
Компанія Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd. – це сучасне високотехнологічне підприємство, яке об'єднує дослідження та розробки, виробництво, продаж та обслуговування двигунів з постійними магнітами. Асортимент продукції та специфікації є повним. Серед них низькошвидкісні двигуни з постійними магнітами з прямим приводом (7,5-500 об/хв) широко використовуються в промислових навантаженнях, таких як вентилятори, стрічкові конвеєри, плунжерні насоси та млини в цементній, будівельній, вугільній, нафтовій, металургійній та інших галузях промисловості, з хорошими умовами експлуатації.
Час публікації: 18 січня 2024 р.