Varför blir permanentmagnetsynkronmotorer de huvudsakliga drivmotorerna?
Elmotorn kan omvandla elektrisk energi till mekanisk energi och överföra den mekaniska energin till hjulen via transmissionssystemet för att driva fordonet. Det är ett av de centrala drivsystemen i nya energifordon. För närvarande är de vanligaste drivmotorerna i nya energifordon huvudsakligen permanentmagnetsynkronmotorer och AC-asynkronmotorer. De flesta nya energifordon använder permanentmagnetsynkronmotorer. Representativa bilföretag inkluderar BYD, Li-Auto, etc. Vissa fordon använder AC-asynkronmotorer. Elmotorer representerar bilföretag som Tesla och Mercedes-Benz.
En asynkronmotor består huvudsakligen av en stationär stator och en roterande rotor. När statorlindningen är ansluten till växelströmskällan roterar rotorn och matar ut effekt. Huvudprincipen är att när statorlindningen aktiveras (växelström) bildas ett roterande elektromagnetiskt fält, och rotorlindningen är en sluten ledare som kontinuerligt skär statorns magnetiska induktionslinjer i statorns roterande magnetfält. Enligt Faradays lag genereras en ström när en sluten ledare skär den magnetiska induktionslinjen, och strömmen genererar ett elektromagnetiskt fält. Vid denna tidpunkt finns det två elektromagnetiska fält: det ena är statorns elektromagnetiska fält anslutet till den externa växelströmmen, och det andra genereras genom att skära statorns elektromagnetiska induktionslinje. Rotorns elektromagnetiska fält. Enligt Lenz lag kommer den inducerade strömmen alltid att motstå orsaken till den inducerade strömmen, det vill säga försöka förhindra att ledarna på rotorn skär de magnetiska induktionslinjerna i statorns roterande magnetfält. Resultatet blir: ledarna på rotorn kommer att "komma ikapp" statorns. Det roterande elektromagnetiska fältet gör att rotorn jagar statorns roterande magnetfält, och slutligen börjar motorn rotera. Under processen är rotorns rotationshastighet (n2) och statorns rotationshastighet (n1) osynkroniserade (hastighetsskillnaden är cirka 2–6 %). Därför kallas den en asynkron växelströmsmotor. Om rotationshastigheten däremot är densamma kallas den en synkronmotor.
Permanentmagnetsynkronmotorer är också en typ av växelströmsmotor. Dess rotor är tillverkad av stål med permanentmagneter. När motorn är i drift aktiveras statorn för att generera ett roterande magnetfält som driver rotorn att rotera. "Synkronisering" betyder att rotorns rotationshastighet under stationär drift är synkroniserad med magnetfältets rotationshastighet. Permanentmagnetsynkronmotorer har ett högre effekt-vikt-förhållande, är mindre i storlek, lättare i vikt, har större utgående vridmoment och har utmärkta gränshastigheter och bromsprestanda. Därför har permanentmagnetsynkronmotorer blivit den mest använda elmotorn idag. Men när permanentmagnetmaterialet utsätts för vibrationer, hög temperatur och överbelastningsström kan dess magnetiska permeabilitet minska, eller avmagnetisering kan ske, vilket kan minska permanentmagnetmotorns prestanda. Dessutom använder permanentmagnetsynkronmotorer av sällsynta jordartsmetaller sällsynta jordartsmetaller, och tillverkningskostnaden är inte stabil.
Jämfört med permanentmagnetsynkronmotorer behöver asynkronmotorer absorbera elektrisk energi för excitation under drift, vilket förbrukar elektrisk energi och minskar motorns effektivitet. Permanentmagnetmotorer är dyrare på grund av tillägget av permanentmagneter.
Modeller som väljer asynkrona AC-motorer tenderar att prioritera prestanda och dra nytta av prestanda- och effektivitetsfördelarna hos asynkrona AC-motorer vid höga hastigheter. Den representativa modellen är den tidiga Model S. Huvudfunktioner: När bilen kör i hög hastighet kan den bibehålla hög hastighet och effektiv användning av elenergi, vilket minskar energiförbrukningen samtidigt som maximal effekt bibehålls;
Modeller som väljer permanentmagnetsynkronmotorer tenderar att prioritera energiförbrukning och utnyttja prestandan och effektiva driften hos permanentmagnetsynkronmotorer vid låga hastigheter, vilket gör dem lämpliga för små och medelstora bilar. Dess egenskaper är liten storlek, låg vikt och förlängd batteritid. Samtidigt har den god hastighetsregleringsprestanda och kan bibehålla hög effektivitet vid upprepade starter, stopp, accelerationer och retardationer.
Permanentmagnetsynkronmotorer dominerar. Enligt statistik från "New Energy Vehicle Industry Chain Monthly Database" som släpptes av Advanced Industry Research Institute (GGII) var den inhemska installerade kapaciteten för nya energifordonsdrivmotorer från januari till augusti 2022 cirka 3,478 miljoner enheter, en ökning med 101 % jämfört med föregående år. Bland dessa var den installerade kapaciteten för permanentmagnetsynkronmotorer 3,329 miljoner enheter, en ökning med 106 % jämfört med föregående år. Den installerade kapaciteten för AC-asynkronmotorer var 1,295 miljoner enheter, en ökning med 22 % jämfört med föregående år.
Permanentmagnetsynkronmotorer har blivit de viktigaste drivmotorerna på marknaden för renodlade personbilar.
Att döma av urvalet av motorer för vanliga modeller hemma och utomlands använder nya energifordon som lanserats av inhemska SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, etc. alla permanentmagnetsynkronmotorer. Permanentmagnetsynkronmotorer används huvudsakligen i Kina. För det första, eftersom permanentmagnetsynkronmotorer har god låghastighetsprestanda och hög omvandlingseffektivitet, vilket är mycket lämpligt för komplexa arbetsförhållanden med frekventa starter och stopp i stadstrafik. För det andra, på grund av neodymjärnbor-permanentmagneterna i permanentmagnetsynkronmotorer. Materialen kräver användning av sällsynta jordartsmetaller, och mitt land har 70 % av världens sällsynta jordartsmetaller, och den totala produktionen av NdFeB-magnetiska material når 80 % av världen, så Kina är mer angeläget om att använda permanentmagnetsynkronmotorer.
Utländska Tesla och BMW använder permanentmagnetsynkronmotorer och AC-asynkronmotorer för att utveckla tillsammans. Ur applikationsstrukturens perspektiv är permanentmagnetsynkronmotorer det vanligaste valet för nya energifordon.
Kostnaden för permanentmagnetmaterial står för cirka 30 % av kostnaden för permanentmagnetsynkronmotorer. Råmaterialen för tillverkning av permanentmagnetsynkronmotorer inkluderar huvudsakligen neodymjärnbor, kiselstålplåt, koppar och aluminium. Bland dessa används permanentmagnetmaterialet neodymjärnbor huvudsakligen för att tillverka permanentmagneter i rotorer, och kostnadssammansättningen är cirka 30 %; kiselstålplåt används huvudsakligen för att tillverka kundanpassade komponenter. Kostnadssammansättningen för rotorkärnan är cirka 20 %; kostnadssammansättningen för statorlindningen är cirka 15 %; kostnadssammansättningen för motoraxeln är cirka 5 %; och kostnadssammansättningen för motorhöljet är cirka 15 %.
Varför ärOSG permanentmagnetmotorer skruvluftkompressormer effektiv?
Permanentmagnetsynkronmotorer består huvudsakligen av stator-, rotor- och skalkomponenter. Liksom vanliga växelströmsmotorer har statorkärnan en laminerad struktur för att minska järnförlust på grund av virvelströmmar och hystereseffekter när motorn är igång; lindningarna är också vanligtvis trefas symmetriska, men parametervalet är helt annorlunda. Rotordelen har olika former, inklusive en permanentmagnetrotor med startkorthållare och en inbäddad eller ytmonterad ren permanentmagnetrotor. Rotorkärnan kan vara tillverkad i en solid struktur eller laminerad. Rotorn är utrustad med permanentmagnetmaterial, som vanligtvis kallas magnet.
Under normal drift av permanentmagnetmotorn är rotorns och statorns magnetfält i ett synkront tillstånd. Det finns ingen inducerad ström i rotordelen och det finns ingen kopparförlust, hysteres eller virvelströmsförlust i rotorn. Det finns inget behov av att ta hänsyn till problemet med rotorförlust och uppvärmning. Generellt sett drivs permanentmagnetmotorn av en speciell frekvensomvandlare och har naturligtvis en mjukstartsfunktion. Dessutom är permanentmagnetmotorn en synkronmotor, som har egenskapen att justera effektfaktorn genom excitationens intensitet, så att effektfaktorn kan dimensioneras till ett specificerat värde.
Ur utgångspunkt, på grund av att permanentmagnetmotorn startas av en strömförsörjning med variabel frekvens eller en stödjande växelriktare, är startprocessen för permanentmagnetmotorn mycket enkel; den liknar starten av en motor med variabel frekvens och undviker startfelen hos vanliga burmotorer med asynkronmotor.
Kort sagt, permanentmagnetmotorers effektivitet och effektfaktor kan bli mycket hög, strukturen är mycket enkel och marknaden har varit mycket het de senaste tio åren.
Emellertid är fel på grund av förlust av excitation ett oundvikligt problem i permanentmagnetmotorer. När strömmen är för stor eller temperaturen är för hög, kommer temperaturen i motorlindningarna att stiga omedelbart, strömmen kommer att öka kraftigt och permanentmagneterna kommer snabbt att förlora excitation. I permanentmagnetmotorstyrningen är ett överströmsskydd inställt för att undvika problemet med att motorns statorlindning bränns, men den resulterande förlusten av excitation och avstängning av utrustningen är oundviklig.
Publiceringstid: 12 december 2023
