Статья о шаговых двигателях с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами состоят из статора, который имеет обмотки, и ротора, содержащего постоянные магниты (рис. 1). Чередующиеся полюса ротора имеют прямолинейную форму и расположены параллельно оси двигателя. Благодаря намагниченности ротора в таких двигателях обеспечивается больший магнитный поток и, как следствие, больший момент, чем у двигателей с переменным магнитным сопротивлением.

Рис. 1. Двигатель с постоянными магнитами

Показанный на рисунке двигатель имеет 3 пары полюсов ротора и 2 пары полюсов статора. Двигатель имеет 2 независимые обмотки, каждая из которых намотана на двух противоположных полюсах статора. Такой двигатель, как и рассмотренный ранее двигатель с переменным магнитным сопротивлением, имеет величину шага 30 град.

При включени тока в одной из катушек, ротор стремится занять такое положение, когда разноименные полюса ротора и статора находятся друг напротив друга. Для осуществления непрерывного вращения нужно включать фазы попеременно. На практике двигатели с постоянными магнитами обычно имеют 48 – 24 шага на оборот (угол шага 7.5 – 15 град).

Рис. 2. Разрез шагового двигателя с постоянными магнитами

Для удешевления конструкции двигателя магнитопровод статора выполнен в виде штампованного стакана. Внутри находятся полюсные наконечники в виде ламелей . Обмотки фаз размещены на двух разных магнитопроводах, которые установлены друг на друге. Ротор представляет собой цилиндрический многополюсный постоянный магнит. Двигатели с постоянными магнитами подвержены влиянию обратной ЭДС со стороны ротора, котрая ограничивает максимальную скорость. Для работы на высоких скоростях используются двигатели с переменным магнитным сопротивлением.

Энергоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами Dyneo

Dyneo это новая серия синхронных двигателей с постоянными магнитами, обладающих высоким КПД, повышенными скоростями вращения и относительно широким диапазоном мощностей.

Серия представлена моделями: LSRPM – c алюминиевым корпусом с IP55 для общепромышленных применений; PLSRPM – со стальным корпусом с IP23 для применений, где требуется высокая удельная мощность.

За счет использования постоянных магнитов в роторе, в нем отсутствуют потери, что влечет к увеличению КПД на 2-4 пункта по сравнению со стандартным асинхронным двигателем аналогичной мощности. При этом, в отличие от асинхронного двигателя, КПД остается постоянным на всем диапазоне регулирования скорости.

Поскольку данная серия предназначена для использования в составе частотно-регулируемого электропривода, инженерами LeroySomer проведена большая работа по адаптации двигателей Dyneo к использованию с преобразователями частоты Emerson серий Unidrive M, Powerdrive MD2 и Powerdrive FX. Благодаря этому достигается превосходная точность регулирования скорости и момента приводного двигателя, в сочетании с высочайшей надежностью.

Основные параметры двигателей Dyneo:

	LSRPM	PLSRPM
Номинальная мощность	6,9…350 кВт	325…390 кВт
Номинальное напряжение	400В/50Гц
Номинальная скорость вращения	750, 900, 1500, 1800, 2400, 3000, 3600, 4500 и 5500 об/мин	3600 об/мин
Номинальный момент	12…1393 Нм	862…1035 Нм
Типоразмер(высота оси вращения, мм)	90…315	315
Класс изоляции	F(155°С)
Степень защиты	IP55	IP23
Метод охлаждения	IC 411, IC410 и IC416A	IC 411 и IC416A
Монтажное исполнение	IM1001, IM1031, IM1051, IM1061, IM1071, IM1011, IM3001, IM3011, IM3031, IM2001, IM2011, IM2031, IM3601, IM3611, IM3631, IM2101, IM2111, IM2131, IM1201, IM9101
Датчик скорости	Абсолютный/инкрементальный энкодер
Дополнительные элементы	Комплектная поставка с редуктором, ATEX комплектация, электромагнитный тормоз, антиконденсатные ТЭНы, датчики температуры в обмотках стотора и подшипниковых щитах, усиленная изоляция обмоток статора, модификация размеров фланца и диаметра выходного вала, усиленные подшипники, улучшенная балансировка, адаптация клеммной коробки, защитyые покрытия корпуса двигателя, и др.
Температуры окружающей среды и высота над уровнем моря	от -16°С до +40°С и до 1000 м
Цвет	RAL3005(вишневый)	RAL3005(вишневый)

Основные технические данные двигателей Dyneo:

Тип	Р, кВт	Мн, Нм	I, А	ƞ, %	Мп/Мн	Масса, кг
5500 об/мин
LSRPM 90SL	6,9	12	12,7	93,5	1,37	14
LSRPM 90L	8,6	14,9	15,2	94	1,37	17
LSRPM 100L	10,4	18	19	94	1,37	19
LSRPM 100L	12,1	21	22	94,5	1,37	24
LSRPM 100L	13,8	24	25	94,5	1,37	26
LSRPM 132M	18,6	32	35	94	1,37	40
LSRPM 132M	23	40	44	94	1,37	44
LSRPM 132M	27	47	52	94,5	1,37	49
LSRPM 160MP	35	62	67	94,5	1,37	60
LSRPM 160MP	44	76	82	95	1,37	69
LSRPM 160LR	52	90	97	95	1,37	79
LSRPM 200L1	70	122	140	95,2	1,37	138
LSRPM 200L1	85	148	180	95,4	1,37	148
LSRPM 200L1	100	174	210	95,8	1,37	153
LSRPM 200L2	140	243	265	96,6	1,37	180
4500 об/мин
LSRPM 90SL	6,8	15	12,6	93,5	1,37	14
LSRPM 90L	8,5	18	15,2	94	1,37	17
LSRPM 100L	10,2	22	18,8	94	1,37	19
LSRPM 100L	12	25	22	94,5	1,37	24
LSRPM 100L	13,7	29	25	94,5	1,37	26
LSRPM 132M	18,6	39	35	94,5	1,37	40
LSRPM 132M	23	49	44	94,5	1,37	44
LSRPM 132M	27	58	51	95	1,37	49
LSRPM 160MP	35	75	67	95	1,37	60
LSRPM 160MP	44	93	81	95,5	1,37	69
LSRPM 160LR	52	110	97	95,5	1,37	79
LSRPM 200L1	65	138	130	95,3	1,37	138
LSRPM 200L1	80	170	160	95,7	1,37	148
LSRPM 200L1	100	212	200	96,2	1,37	168
LSRPM 200L2	120	255	230	96,4	1,37	185
LSRPM 200LU2	135	287	270	96,5	1,37	195
LSRPM 225SR2	150	318	277	96,6	1,37	225
LSRPM 250SE	170	361	310	96,5	1,37	310
3600 об/мин
LSRPM 90SL	6,4	17	11,9	93	1,38	14
LSRPM 90L	8	21	14,8	93,5	1,35	17
LSRPM 100L	9,6	26	17,6	94	1,37	19
LSRPM 100L	11,2	30	21	94	1,37	24
LSRPM 100L	12,8	34	23	94,5	1,37	26
LSRPM 132M	17,6	47	33	94,5	1,37	40
LSRPM 132M	22	58	39	94,5	1,37	44
LSRPM 132M	26	69	48	95	1,37	49
LSRPM 160MP	34	89	63	95	1,37	60
LSRPM 160MP	41	110	77	95,5	1,37	69
LSRPM 160LR	49	130	91	95,5	1,28	79
LSRPM 200L	50	133	110	95,5	1,37	135
LSRPM 200L1	70	186	140	96	1,37	153
LSRPM 200L1	85	225	157	96,4	1,37	178
LSRPM 200LU2	115	305	220	96,8	1,37	195
LSRPM 225SG	132	350	250	96,8	1,37	250
LSRPM 250SE1	165	438	330	96,9	1,37	268
LSRPM 250SE1	190	504	350	97,1	1,37	288
LSRPM 280SD1	240	637	430	97,1	1,37	383
LSRPM 280MK1	270	716	480	97,2	1,37	620
PLSRPM 315LD	325	862	575	97,3	1,37	735
PLSRPM 315LD	350	928	660	97,4	1,37	760
PLSRPM 315LD	390	1035	715	97,5	1,37	800
3000 об/мин
LSRPM 90SL	5,8	19	11	91,5	1,37	14
LSRPM 90L	7,3	23	13,5	93	1,37	17
LSRPM 100L	8,7	28	16,2	93	1,37	19
LSRPM 100L	10,2	32	18,8	93,5	1,37	24
LSRPM 100L	11,6	37	21	93,5	1,37	26
LSRPM 132M	15,8	50	30	93	1,37	40
LSRPM 132M	19,7	63	38	93,5	1,37	44
LSRPM 132M	23	74	44	94	1,37	49
LSRPM 160MP	30	96	57	94,5	1,37	60
LSRPM 160MP	37	118	68	95	1,37	69
LSRPM 160LR	44	140	82	95	1,37	79
LSRPM 200L	50	159	112	95,5	1,37	135
LSRPM 200L1	65	207	126	96	1,37	153
LSRPM 200L1	85	271	164	96,5	1,37	178
LSRPM 225ST2	110	350	215	96,6	1,37	195
LSRPM 250SE	145	462	285	97,1	1,37	265
LSRPM 250ME1	170	541	338	97,2	1,37	288
LSRPM 280SC1	200	637	365	97,3	1,37	333
LSRPM 280SD1	220	700	400	97,4	1,37	383
LSRPM 280MK1	260	828	470	97,4	1,37	620
LSRPM 280MK1	290	923	530	97,4	1,37	620
LSRPM 315SP1	320	1019	590	97,5	1,37	670
PLSRPM315LD	340	1082	630	97,5	1,37	800
2400 об/мин
LSRPM 90SL	4,8	19	9,1	90,5	1,37	14
LSRPM 90L	6	24	10,9	91,5	1,2	17
LSRPM 100L	7,2	29	13,4	92	1,37	19
LSRPM 100L	8,4	33	15,2	92,5	1,37	24
LSRPM 100L	9,5	38	17,7	93	1,37	26
LSRPM 132M	13,1	52	25	92,5	1,37	40
LSRPM 132M	16,3	65	31	93	1,37	44
LSRPM 132M	19,2	76	37	93,5	1,37	49
LSRPM 160MP	25	99	47	94	1,37	60
LSRPM 160MP	31	122	58	94,5	1,37	69
LSRPM 160LR	36	145	69	94,5	1,37	79
LSRPM 200L	37,5	149	81	95	1,37	135
LSRPM 200L	50	199	110	95,4	1,37	150
LSRPM 200L1	65	259	137	95,9	1,37	168
LSRPM 200L1	80	318	160	96,6	1,37	183
LSRPM 225MR1	100	398	200	96,9	1,37	218
LSRPM 250SE	125	497	235	97,2	1,37	285
LSRPM 250ME	150	597	285	97,3	1,37	310
LSRPM 280SD1	190	756	350	97,5	1,37	383
LSRPM 280MK1	230	915	429	97,4	1,37	591
LSRPM 315SP1	285	1134	509	97,6	1,37	675
LSRPM 315SR1	310	1233	565	97,7	1,37	715
LSRPM 315MR1	350	1393	645	97,5	1,21	720
1800 об/мин
LSRPM 90SL	3,6	19	6,9	89	1,37	14
LSRPM 90L	4,5	24	8,5	90,5	1,37	17
LSRPM 100L	5,4	29	10,2	91	1,37	19
LSRPM 100L	6,3	33	11,8	91,5	1,37	24
LSRPM 100L	7,2	38	13,4	92	1,37	26
LSRPM 132M	9,8	52	19	92	1,37	40
LSRPM 132M	12,3	65	24	92,5	1,37	44
LSRPM 132M	14,4	76	28	93	1,37	49
LSRPM 160MP	18,7	99	36	93,5	1,37	60
LSRPM 160MP	23	122	43	94	1,37	69
LSRPM 160LR	27,3	145	52	94	1,37	79
LSRPM 200L	33	175	79	94	1,37	135
LSRPM 200L	40	212	82,5	94,8	1,37	150
LSRPM 200L	55	292	115	95,7	1,37	165
LSRPM 225ST1	70	371	143	96,1	1,37	193
LSRPM 225MR1	85	451	172	96	1,37	223
LSRPM 250ME	100	531	204	96,1	1,37	285
LSRPM 280SC	125	663	248	96,3	1,37	330
LSRPM 280SD	150	796	295	96,4	1,37	380
LSRPM 280MK1	175	928	330	96,5	1,37	568
LSRPM 315SP1	195	1035	370	96,7	1,37	635
LSRPM 315MR1	230	1220	425	96,9	1,37	720
1500 об/мин
LSRPM 90SL	3	19	5,9	87	1,37	14
LSRPM 90L	3,7	24	7,2	89	1,37	17
LSRPM 100L	4,5	29	8,6	90	1,37	19
LSRPM 100L	5,2	33	9,9	91	1,37	24
LSRPM 100L	6	38	10,9	91,5	1,37	26
LSRPM 132M	8,2	52	16	91	1,37	40
LSRPM 132M	10,2	65	19,9	91,5	1,37	44
LSRPM 132M	12	76	23	92	1,37	49
LSRPM 160MP	15,6	99	30	92,5	1,37	60
LSRPM 160MP	19,2	122	37	93	1,37	69
LSRPM 160LR	22,8	145	43	93,5	1,37	79
LSRPM 200L	25	159	56	94	1,37	135
LSRPM 200L	33	210	75	94,6	1,37	150
LSRPM 200L	40	255	83	95,2	1,37	165
LSRPM 200LU	55	350	110	95,5	1,37	190
LSRPM 225MR1	70	446	142	95,7	1,37	223
LSRPM 250ME	85	541	175	95,6	1,37	285
LSRPM 280SC	105	668	215	96,3	1,37	330
LSRPM 280SD	125	796	245	96,4	1,37	380
LSRPM 280MK1	145	923	285	96,3	1,37	568
LSRPM 315SP1	175	1114	350	96,5	1,37	635
LSRPM 315MR1	220	1401	430	96,7	1,37	720
900 об/мин
LSRPM 90SL	1,8	19	3,8	82	1,37	14
LSRPM 90L	2,2	24	4,6	84	1,41	17
LSRPM 100L	2,7	29	5,4	85	1,36	19
LSRPM 100L	3,1	33	6,2	87	1,37	24
LSRPM 100L	3,6	38	6,9	88	1,37	26
LSRPM 132M	4,9	52	9,9	88	1,37	40
LSRPM 132M	6,1	65	12,3	89	1,37	44
LSRPM 132M	7,2	76	14,3	90	1,37	49
LSRPM 160MP	9,4	99	18,4	90,5	1,47	60
LSRPM 160MP	11,5	122	23	91	1,37	69
LSRPM 160LR	13,7	145	27	91	1,37	79
LSRPM 200L	15	159	38	90,6	1,37	135
LSRPM 200L	20	212	43	91,6	1,37	150
LSRPM 200L	25	265	52	92,3	1,37	165
LSRPM 200LU	33	350	70	92,9	1,37	190
LSRPM 250SE	40	424	79	95,5	1,37	250
LSRPM 250ME	50	531	98	95,8	1,37	285
LSRPM 280SD	60	637	120	96,2	1,37	350
LSRPM 280SD	75	796	140	96	1,37	380
LSRPM 280MK1	85	902	170	95,9	1,37	545
LSRPM 315SP1	100	1061	190	96,2	1,37	625
LSRPM 315MR1	130	1379	275	96,6	1,37	715
750 об/мин
LSRPM 90SL	1,4	18	3	80	1,2	14
LSRPM 90L	1,8	23	3,7	83	1,2	17
LSRPM 100L	2,1	27	4,4	84	1,2	19
LSRPM 100L	2,5	32	5	85	1,2	24
LSRPM 100L	2,8	36	5,7	86	1,2	26
LSRPM 132M	4,1	52	8,5	86	1,2	40
LSRPM 132M	5,1	65	10,5	87	1,2	44
LSRPM 132M	6	76	12,2	88	1,2	49
LSRPM 160MP	7,8	99	15,6	89	1,2	60
LSRPM 160MP	9,6	122	19	90	1,2	69
LSRPM 160LR	10,8	138	21	90,5	1,2	79
LSRPM 200L	12,5	159	32	89,5	1,2	135
LSRPM 200L	16	204	35	90,8	1,2	150
LSRPM 200L	21	267	44	91,4	1,2	165
LSRPM 200LU	26	337	57	92,2	1,2	190
LSRPM 250SE	33	420	65	94,8	1,2	250
LSRPM 250SE	40	509	80	95,3	1,2	285
LSRPM 280SD	55	700	107	95,5	1,2	350
LSRPM 280MD	70	891	142	95,6	1,2	380
LSRPM 315SP1	85	1082	171	95,9	1,2	625
LSRPM 315MR1	110	1401	215	96,3	1,2	715

Dyneo это новая серия синхронных двигателей с постоянными магнитами, обладающих высоким КПД, повышенными скоростями вращения и относительно широким диапазоном мощностей.

Серия представлена моделями: LSRPM – c алюминиевым корпусом с IP55 для общепромышленных применений; PLSRPM – со стальным корпусом с IP23 для применений, где требуется высокая удельная мощность.

За счет использования постоянных магнитов в роторе, в нем отсутствуют потери, что влечет к увеличению КПД на 2-4 пункта по сравнению со стандартным асинхронным двигателем аналогичной мощности. При этом, в отличие от асинхронного двигателя, КПД остается постоянным на всем диапазоне регулирования скорости.

Поскольку данная серия предназначена для использования в составе частотно-регулируемого электропривода, инженерами LeroySomer проведена большая работа по адаптации двигателей Dyneo к использованию с преобразователями частоты Emerson серий Unidrive M, Powerdrive MD2 и Powerdrive FX. Благодаря этому достигается превосходная точность регулирования скорости и момента приводного двигателя, в сочетании с высочайшей надежностью.

Основные параметры двигателей Dyneo:

	LSRPM	PLSRPM
Номинальная мощность	6,9…350 кВт	325…390 кВт
Номинальное напряжение	400В/50Гц
Номинальная скорость вращения	750, 900, 1500, 1800, 2400, 3000, 3600, 4500 и 5500 об/мин	3600 об/мин
Номинальный момент	12…1393 Нм	862…1035 Нм
Типоразмер(высота оси вращения, мм)	90…315	315
Класс изоляции	F(155°С)
Степень защиты	IP55	IP23
Метод охлаждения	IC 411, IC410 и IC416A	IC 411 и IC416A
Монтажное исполнение	IM1001, IM1031, IM1051, IM1061, IM1071, IM1011, IM3001, IM3011, IM3031, IM2001, IM2011, IM2031, IM3601, IM3611, IM3631, IM2101, IM2111, IM2131, IM1201, IM9101
Датчик скорости	Абсолютный/инкрементальный энкодер
Дополнительные элементы	Комплектная поставка с редуктором, ATEX комплектация, электромагнитный тормоз, антиконденсатные ТЭНы, датчики температуры в обмотках стотора и подшипниковых щитах, усиленная изоляция обмоток статора, модификация размеров фланца и диаметра выходного вала, усиленные подшипники, улучшенная балансировка, адаптация клеммной коробки, защитyые покрытия корпуса двигателя, и др.
Температуры окружающей среды и высота над уровнем моря	от -16°С до +40°С и до 1000 м
Цвет	RAL3005(вишневый)	RAL3005(вишневый)

Основные технические данные двигателей Dyneo:

Тип	Р, кВт	Мн, Нм	I, А	ƞ, %	Мп/Мн	Масса, кг
5500 об/мин
LSRPM 90SL	6,9	12	12,7	93,5	1,37	14
LSRPM 90L	8,6	14,9	15,2	94	1,37	17
LSRPM 100L	10,4	18	19	94	1,37	19
LSRPM 100L	12,1	21	22	94,5	1,37	24
LSRPM 100L	13,8	24	25	94,5	1,37	26
LSRPM 132M	18,6	32	35	94	1,37	40
LSRPM 132M	23	40	44	94	1,37	44
LSRPM 132M	27	47	52	94,5	1,37	49
LSRPM 160MP	35	62	67	94,5	1,37	60
LSRPM 160MP	44	76	82	95	1,37	69
LSRPM 160LR	52	90	97	95	1,37	79
LSRPM 200L1	70	122	140	95,2	1,37	138
LSRPM 200L1	85	148	180	95,4	1,37	148
LSRPM 200L1	100	174	210	95,8	1,37	153
LSRPM 200L2	140	243	265	96,6	1,37	180
4500 об/мин
LSRPM 90SL	6,8	15	12,6	93,5	1,37	14
LSRPM 90L	8,5	18	15,2	94	1,37	17
LSRPM 100L	10,2	22	18,8	94	1,37	19
LSRPM 100L	12	25	22	94,5	1,37	24
LSRPM 100L	13,7	29	25	94,5	1,37	26
LSRPM 132M	18,6	39	35	94,5	1,37	40
LSRPM 132M	23	49	44	94,5	1,37	44
LSRPM 132M	27	58	51	95	1,37	49
LSRPM 160MP	35	75	67	95	1,37	60
LSRPM 160MP	44	93	81	95,5	1,37	69
LSRPM 160LR	52	110	97	95,5	1,37	79
LSRPM 200L1	65	138	130	95,3	1,37	138
LSRPM 200L1	80	170	160	95,7	1,37	148
LSRPM 200L1	100	212	200	96,2	1,37	168
LSRPM 200L2	120	255	230	96,4	1,37	185
LSRPM 200LU2	135	287	270	96,5	1,37	195
LSRPM 225SR2	150	318	277	96,6	1,37	225
LSRPM 250SE	170	361	310	96,5	1,37	310
3600 об/мин
LSRPM 90SL	6,4	17	11,9	93	1,38	14
LSRPM 90L	8	21	14,8	93,5	1,35	17
LSRPM 100L	9,6	26	17,6	94	1,37	19
LSRPM 100L	11,2	30	21	94	1,37	24
LSRPM 100L	12,8	34	23	94,5	1,37	26
LSRPM 132M	17,6	47	33	94,5	1,37	40
LSRPM 132M	22	58	39	94,5	1,37	44
LSRPM 132M	26	69	48	95	1,37	49
LSRPM 160MP	34	89	63	95	1,37	60
LSRPM 160MP	41	110	77	95,5	1,37	69
LSRPM 160LR	49	130	91	95,5	1,28	79
LSRPM 200L	50	133	110	95,5	1,37	135
LSRPM 200L1	70	186	140	96	1,37	153
LSRPM 200L1	85	225	157	96,4	1,37	178
LSRPM 200LU2	115	305	220	96,8	1,37	195
LSRPM 225SG	132	350	250	96,8	1,37	250
LSRPM 250SE1	165	438	330	96,9	1,37	268
LSRPM 250SE1	190	504	350	97,1	1,37	288
LSRPM 280SD1	240	637	430	97,1	1,37	383
LSRPM 280MK1	270	716	480	97,2	1,37	620
PLSRPM 315LD	325	862	575	97,3	1,37	735
PLSRPM 315LD	350	928	660	97,4	1,37	760
PLSRPM 315LD	390	1035	715	97,5	1,37	800
3000 об/мин
LSRPM 90SL	5,8	19	11	91,5	1,37	14
LSRPM 90L	7,3	23	13,5	93	1,37	17
LSRPM 100L	8,7	28	16,2	93	1,37	19
LSRPM 100L	10,2	32	18,8	93,5	1,37	24
LSRPM 100L	11,6	37	21	93,5	1,37	26
LSRPM 132M	15,8	50	30	93	1,37	40
LSRPM 132M	19,7	63	38	93,5	1,37	44
LSRPM 132M	23	74	44	94	1,37	49
LSRPM 160MP	30	96	57	94,5	1,37	60
LSRPM 160MP	37	118	68	95	1,37	69
LSRPM 160LR	44	140	82	95	1,37	79
LSRPM 200L	50	159	112	95,5	1,37	135
LSRPM 200L1	65	207	126	96	1,37	153
LSRPM 200L1	85	271	164	96,5	1,37	178
LSRPM 225ST2	110	350	215	96,6	1,37	195
LSRPM 250SE	145	462	285	97,1	1,37	265
LSRPM 250ME1	170	541	338	97,2	1,37	288
LSRPM 280SC1	200	637	365	97,3	1,37	333
LSRPM 280SD1	220	700	400	97,4	1,37	383
LSRPM 280MK1	260	828	470	97,4	1,37	620
LSRPM 280MK1	290	923	530	97,4	1,37	620
LSRPM 315SP1	320	1019	590	97,5	1,37	670
PLSRPM315LD	340	1082	630	97,5	1,37	800
2400 об/мин
LSRPM 90SL	4,8	19	9,1	90,5	1,37	14
LSRPM 90L	6	24	10,9	91,5	1,2	17
LSRPM 100L	7,2	29	13,4	92	1,37	19
LSRPM 100L	8,4	33	15,2	92,5	1,37	24
LSRPM 100L	9,5	38	17,7	93	1,37	26
LSRPM 132M	13,1	52	25	92,5	1,37	40
LSRPM 132M	16,3	65	31	93	1,37	44
LSRPM 132M	19,2	76	37	93,5	1,37	49
LSRPM 160MP	25	99	47	94	1,37	60
LSRPM 160MP	31	122	58	94,5	1,37	69
LSRPM 160LR	36	145	69	94,5	1,37	79
LSRPM 200L	37,5	149	81	95	1,37	135
LSRPM 200L	50	199	110	95,4	1,37	150
LSRPM 200L1	65	259	137	95,9	1,37	168
LSRPM 200L1	80	318	160	96,6	1,37	183
LSRPM 225MR1	100	398	200	96,9	1,37	218
LSRPM 250SE	125	497	235	97,2	1,37	285
LSRPM 250ME	150	597	285	97,3	1,37	310
LSRPM 280SD1	190	756	350	97,5	1,37	383
LSRPM 280MK1	230	915	429	97,4	1,37	591
LSRPM 315SP1	285	1134	509	97,6	1,37	675
LSRPM 315SR1	310	1233	565	97,7	1,37	715
LSRPM 315MR1	350	1393	645	97,5	1,21	720
1800 об/мин
LSRPM 90SL	3,6	19	6,9	89	1,37	14
LSRPM 90L	4,5	24	8,5	90,5	1,37	17
LSRPM 100L	5,4	29	10,2	91	1,37	19
LSRPM 100L	6,3	33	11,8	91,5	1,37	24
LSRPM 100L	7,2	38	13,4	92	1,37	26
LSRPM 132M	9,8	52	19	92	1,37	40
LSRPM 132M	12,3	65	24	92,5	1,37	44
LSRPM 132M	14,4	76	28	93	1,37	49
LSRPM 160MP	18,7	99	36	93,5	1,37	60
LSRPM 160MP	23	122	43	94	1,37	69
LSRPM 160LR	27,3	145	52	94	1,37	79
LSRPM 200L	33	175	79	94	1,37	135
LSRPM 200L	40	212	82,5	94,8	1,37	150
LSRPM 200L	55	292	115	95,7	1,37	165
LSRPM 225ST1	70	371	143	96,1	1,37	193
LSRPM 225MR1	85	451	172	96	1,37	223
LSRPM 250ME	100	531	204	96,1	1,37	285
LSRPM 280SC	125	663	248	96,3	1,37	330
LSRPM 280SD	150	796	295	96,4	1,37	380
LSRPM 280MK1	175	928	330	96,5	1,37	568
LSRPM 315SP1	195	1035	370	96,7	1,37	635
LSRPM 315MR1	230	1220	425	96,9	1,37	720
1500 об/мин
LSRPM 90SL	3	19	5,9	87	1,37	14
LSRPM 90L	3,7	24	7,2	89	1,37	17
LSRPM 100L	4,5	29	8,6	90	1,37	19
LSRPM 100L	5,2	33	9,9	91	1,37	24
LSRPM 100L	6	38	10,9	91,5	1,37	26
LSRPM 132M	8,2	52	16	91	1,37	40
LSRPM 132M	10,2	65	19,9	91,5	1,37	44
LSRPM 132M	12	76	23	92	1,37	49
LSRPM 160MP	15,6	99	30	92,5	1,37	60
LSRPM 160MP	19,2	122	37	93	1,37	69
LSRPM 160LR	22,8	145	43	93,5	1,37	79
LSRPM 200L	25	159	56	94	1,37	135
LSRPM 200L	33	210	75	94,6	1,37	150
LSRPM 200L	40	255	83	95,2	1,37	165
LSRPM 200LU	55	350	110	95,5	1,37	190
LSRPM 225MR1	70	446	142	95,7	1,37	223
LSRPM 250ME	85	541	175	95,6	1,37	285
LSRPM 280SC	105	668	215	96,3	1,37	330
LSRPM 280SD	125	796	245	96,4	1,37	380
LSRPM 280MK1	145	923	285	96,3	1,37	568
LSRPM 315SP1	175	1114	350	96,5	1,37	635
LSRPM 315MR1	220	1401	430	96,7	1,37	720
900 об/мин
LSRPM 90SL	1,8	19	3,8	82	1,37	14
LSRPM 90L	2,2	24	4,6	84	1,41	17
LSRPM 100L	2,7	29	5,4	85	1,36	19
LSRPM 100L	3,1	33	6,2	87	1,37	24
LSRPM 100L	3,6	38	6,9	88	1,37	26
LSRPM 132M	4,9	52	9,9	88	1,37	40
LSRPM 132M	6,1	65	12,3	89	1,37	44
LSRPM 132M	7,2	76	14,3	90	1,37	49
LSRPM 160MP	9,4	99	18,4	90,5	1,47	60
LSRPM 160MP	11,5	122	23	91	1,37	69
LSRPM 160LR	13,7	145	27	91	1,37	79
LSRPM 200L	15	159	38	90,6	1,37	135
LSRPM 200L	20	212	43	91,6	1,37	150
LSRPM 200L	25	265	52	92,3	1,37	165
LSRPM 200LU	33	350	70	92,9	1,37	190
LSRPM 250SE	40	424	79	95,5	1,37	250
LSRPM 250ME	50	531	98	95,8	1,37	285
LSRPM 280SD	60	637	120	96,2	1,37	350
LSRPM 280SD	75	796	140	96	1,37	380
LSRPM 280MK1	85	902	170	95,9	1,37	545
LSRPM 315SP1	100	1061	190	96,2	1,37	625
LSRPM 315MR1	130	1379	275	96,6	1,37	715
750 об/мин
LSRPM 90SL	1,4	18	3	80	1,2	14
LSRPM 90L	1,8	23	3,7	83	1,2	17
LSRPM 100L	2,1	27	4,4	84	1,2	19
LSRPM 100L	2,5	32	5	85	1,2	24
LSRPM 100L	2,8	36	5,7	86	1,2	26
LSRPM 132M	4,1	52	8,5	86	1,2	40
LSRPM 132M	5,1	65	10,5	87	1,2	44
LSRPM 132M	6	76	12,2	88	1,2	49
LSRPM 160MP	7,8	99	15,6	89	1,2	60
LSRPM 160MP	9,6	122	19	90	1,2	69
LSRPM 160LR	10,8	138	21	90,5	1,2	79
LSRPM 200L	12,5	159	32	89,5	1,2	135
LSRPM 200L	16	204	35	90,8	1,2	150
LSRPM 200L	21	267	44	91,4	1,2	165
LSRPM 200LU	26	337	57	92,2	1,2	190
LSRPM 250SE	33	420	65	94,8	1,2	250
LSRPM 250SE	40	509	80	95,3	1,2	285
LSRPM 280SD	55	700	107	95,5	1,2	350
LSRPM 280MD	70	891	142	95,6	1,2	380
LSRPM 315SP1	85	1082	171	95,9	1,2	625
LSRPM 315MR1	110	1401	215	96,3	1,2	715

• Помощь в подборе оборудования и консультация по его применению
• Широчайший спектр электрооборудования и автоматики
• Гарантийное и послегарантийное обслуживание
• Гибкая ценовая политика и выгодные условия оплаты

Синхронные электродвигатели Toshiba на постоянных магнитах. Официальный сайт.

Описание

Синхронные (вентильные) электродвигатели на постоянных магнитах Toshiba поставляются по цене значительно меньшей, чем такие мировые бренды как ABB, Siemens и SEW, при превосходном качестве для ответственных применений. Компания СПИК СЗМА является эксклюзивным партнером Toshiba на рынке России и СНГ.

 

Стандартные функции

• полностью закрытый вентилятор
• повышение средней эффективности на 5-8% по сравнению с асинхронными двигателями
• высокая механическая прочность и коррозионная стойкость
• высокий КПД, соответствующий стандарту энергоэффективности IE4 по ГОСТ IEC 60034-30-1-2016
• номинальная частота сети 50 Гц
• номинальное напряжение сети (50 Гц): 400 В
• номинальные скорости (50 Гц): 1800, 3600 и 4500 об./мин.
• трехфазные электродвигатели мощностью 0,37 … 315 кВт
• сервисный фактор (коэффициент перегрузки) 1.0
• конструкция формфакторов 71 — 315 по МЭК 60072-1
• изоляция класса F; Работа с частотными преобразователями, Превосходит требования МЭК 60034-25
• соответствует глобальным стандартным спецификациям, таким как IEC60034, МЭК 60072-1 , ГОСТ Р МЭК 60204-1— 2007
• степень защиты IP55
• отсутствие скольжения, синхронная частота вращения ротора и сети питания, точный контроль скорости и положения ротора
• отсутствие потерь I²R в роторе
• вращающаяся на 90˚ клеммная коробка в верхнем положении (F-3) с двумя точками заземления дополнена пластиковым кабельным вводом и заглушкой
• подходит для высокоскоростной работы до 20%. Допускается скорость выше номинальной при постоянной мощности (за пределами максимальной скорости NEMA)
• алюминиевый корпус для типоразмеров 71 … 132
• чугунный корпус для типоразмеров 160 … 315
• возможности монтажа в любом положении до типоразмеров меньше 160. Для всех типоразмеров — горизонтальное положение монтажа
• без NAFTA квалификации

 

 

Области применения электродвигателей с постоянными магнитами Tosh-ECO™

• насосы
• вентиляторы
• компрессоры
• конвейеры

Бесколлекторные двигатели с постоянными магнитами

Многообразие конфигураций поставляемых электродвигателей позволяет решать самые разные задачи. Один из специальных типов двигателей, известный как высокомоментный безредукторный электродвигатель с постоянными магнитами (PM), характеризуется высоким отношением диаметра к длине и большим числом магнитных полюсов, что оптимизирует создание крутящего момента. Эти относительно низкоскоростные электродвигатели, обычно работающие с частотой ниже 1000 об/мин, предлагаются на рынке как в корпусном, так и в бескорпусном варианте.

Бесколлекторные (синхронные) безредукторные роторные двигатели (DDR) имеют ряд конструктивных особенностей, обеспечивающих выполнение заданных функций. Прямой (безредукторный) привод означает отсутствие элементов передачи мощности между двигателем и приводимой во вращение нагрузкой, что, в свою очередь, дает преимущества перемещения с высокой динамикой практически без люфта и превосходную жесткость при статических/динамических нагрузках. Все это обеспечивает прецизионное управление движением. Использование в роторе большого числа магнитных полюсов способствует созданию высоких крутящих моментов. Наблюдается тенденция к увеличению размеров двигателей с DDR (диаметр некоторых моделей уже превышает 1 метр), вместе с тем на рынке также предлагаются двигатели c меньшими габаритами. Пиковый крутящий момент на выходе, превышающий 20000 Нм, не является чем-то необычным.

 

Большой диаметр, большое число полюсов

В компании Bosch Rexroth Corp. отмечают другие преимущества высокомоментных двигателей DDR, такие как лучшее согласование с инерцией нагрузки, лёгкость управления, низкий уровень шума и рациональную конструкцию (см. диаграмму «Прямой привод упрощает конструкцию средств автоматизации»). Карл Рапп, руководитель отделения станкостроения Electric Drives & Controls Div. компании, подтверждает, что увеличение числа полюсных пар и диаметра ротора создаёт более высокий крутящий момент на выходе. Кроме того, оптимизация ориентации магнита, усовершенствование конфигурации пазов статора и технологии наматывания обмотки, а также конструкции воздушного зазора способны свести пульсации крутящего момента к минимуму. «Низкий уровень пульсаций крутящего момента требуется для обеспечения высокого качества операций шлифования/ хонингования, это качество также необходимо и в других областях применения», — говорит Рапп.

Технология, лежащая в основе высокомоментных двигателей прямого привода, позволяет упростить конструкцию станка и повысить точность перемещения. Это показано выше на примере делительно-поворотного стола. При этом исключается люфт в редукторе и приводном ремне

В компании Danaher Motion также считают, что большой диаметр и повышенное число полюсов являются отличительными признаками высокомоментных электродвигателей прямого привода. «Крутящий момент квадратично зависит от диаметра и прямо пропорционально от длины ротора» — поясняет Том Инглэнд, директор по управлению производством компании. «Повышенное число полюсов, которое обеспечивает более высокое удельное содержание меди в обмотках, создающих крутящий момент, приводит к повышению эффективности магнитного поля», — констатирует Инглэнд.

Высокомоментные двигатели DDR предлагаются на рынке в двух классических вариантах. Вариант «бескорпусного» двигателя состоит из кольцеобразного ротора и набора элементов статора, которые заказчик должен встроить в конструкцию станка. По мнению Инглэнда должны быть также предусмотрены средства обратной связи и охлаждения, а также соединительные кабели, что требует выполнения существенного объема конструкторских и сборочно-монтажных работ. Тонкая кольцеобразная конструкция «бескорпусного» двигателя отличается применением полого входного вала большого размера. «Смонтированный в корпусе» двигатель DDR имеет корпус, подшипники, а также стандартный или полый вал. «Однако если станок уже оснащён подшипниками, смонтированный в корпусе двигатель не будет работать, поскольку непосредственное соединение трех (и более) подшипников на одной оси вызовет их повреждение», — продолжает он.

Недавно компания Danaher Motion реализовала другой подход, разработав третий, усовершенствованный вариант двигателя DDR, в основу которого, как сообщается, заложены преимущества предшествующих вариантов при одновременном исключении их недостатков. Под названием «кассетный DDR» (или CDDR) эти высокомоментные электродвигатели сохранили повышенное число полюсов и большой диметр, но не имеют подшипников. «Ротор устанавливается на подшипниках оборудования заказчика, что обеспечивает упрощенный монтаж при минимальном объеме конструкторской работы, а также возможность демонтажа двигателя без разборки станка,»- комментирует Инглэнд.

По мнению представителя компании Danaher, так сложилось исторически, что недостатком двигателей прямого привода всегда оставалась сложность их применения и стоимость. «Ситуация изменилась с внедрением технологии двигателей CDDR. Эта технология сделала доступными преимущества прямого привода как для простых механизмов, так и для классических, высокопроизводительных приложений сервоприводов», — заключает Инглэнд. Сегодня двигатели по технологии CDDR находят применение в упаковочном оборудовании, механизмах подачи прессов, в механизмах и оборудовании, используемых в перерабатывающей промышленности, в типографском и медицинском оборудовании.

 

Плотность крутящего момента, мощные магниты

В компании Siemens рассматривают конструкцию с высокой плотностью крутящего момента как неотъемлемую часть выпускаемых компанией высокомоментных двигателей. По словам Ральфа Бэрана, начальника производства серводвигателей и мехатронных устройств в подразделении Siemens Energy & Automation (E&A), плотность крутящего момента во многом зависит от силы постоянных магнитов. Компания Siemens использует магниты из сплава неодима, железа и бора (Nd-Fe-B) (которые считаются самыми мощными и доступными среди магнитов, изготовленных из редкоземельных металлов) в своих вмонтированных в корпус и бескорпусных (встраиваемых) высокомоментных двигателях.

Другим показателем высокой плотности крутящего момента является количество магнитных полюсов, предусмотренных конструктивным исполнением. Увеличение числа полюсов трансформируется в высокий крутящий момент на выходе, однако такая закономерность более действенна при малом числе полюсов. Например, существенное повышение крутящего момент может быть достигнуто при увеличении количества полюсов от четырех до восьми при сохранении постоянного объема двигателя, однако, по словам Бэрана, прирост крутящего момента будет гораздо меньше при изменении количества полюсов, скажем, от 32 до 46. «На основании практического опыта увеличение количества полюсов до 30 является хорошим способом повышения плотности крутящего момента»,- констатирует он. (Тем не менее, на рынке предлагаются бескорпусные высокомоментные двигатели с количеством полюсов, значительно превышающим 100.)

Компания Baumuller Nurnberg GmbH также уделяет большое внимание установлению оптимального соотношения между диаметром и длиной в конструкции своих многополюсных, синхронных, высокомоментных двигателей с постоянным магнитом серии DST. «В результате этого был достигнут устойчиво высокий крутящий момент в широком диапазоне скоростей», — говорит Марцел Мёллер, начальник производства электродвигателей.

В швейцарской компании ETEL S.A. отмечают, что наличие всё более эффективных средств моделирования и анализа упрощает разработку и оптимизацию двигателей. «Оптимизация конструкции двигателя приведет к максимальному повышению плотности потока за счет использования продуманной пластинчатой конструкции зубца и выбора материала пластин при одновременном сохранении возможности монтажа максимального количества материала обмоток, что необходимо для создания крутящего момента, перпендикулярного направлению магнитного потока»,- говорит Кевин Дерабас, президент ETEL S.A. в США. При этом он ссылается на конструкцию, запатентованную компанией ETEL S.A., с целью повышения «коэффициента заполнения» пластинчатых структур медными обмоточными проводами. Тем самым достигается коэффициент заполнения, равный 60% по сравнению с 30% для предыдущих конструкций. Компания ETEL S.A. изготавливает широкий спектр бескорпусных высокомоментных электродвигателей.

 

Особенности управления

По мнению компании Bosch Rexroth управление высокомоментными двигателями DDR осуществляется практически аналогично управлению другими бесколлекторными двигателями, однако требует определенных, специальных мер. Время срабатывания контуров управления (по току, скорости и положению) должно быть минимальным для достижения высокого уровня статической/динамической жёсткости. Интеллектуальные сервоприводы обеспечивают высокую скорость работы всех внутренних контуров (как правило, через каждые 0,25 мс). «Так как связка «привод + высокомоментный двигатель» обеспечивает подачу крутящего момента на обрабатываемую деталь, от нее непосредственно зависят точность и плавность обработки этой детали», — говорит Рапп. Как отмечалось выше, для точной механической обработки особо важное значение имеет снижение пульсации крутящего момента.

Для получения высокой степени жёсткости необходима более широкая полоса пропускания усилителя привода. «Высокая динамика способна возбудить механические гармоники, которые должны быть отфильтрованы усилителем за счет настроек фильтров, которые не должны вносить ограничения в характеристики», — предупреждает Рапп. Выбор стредств обратной связи также имеет принципиальное значение. Рекомендуется обратная связь с синусоидальным сигналом, поскольку интеллектуальные приводы извлекают из этого сигнала информацию об изменении скорости. «Следует избегать обратной связи последовательного типа, а также обратной связи с прямоугольным сигналом, поскольку это приводит к ограничению характеристик», — говорит Рапп.

Для работы бесколлекторных двигателей, оснащенных постоянными магнитами, требуется электронная коммутация (или переключение полюсов). Для высо-комоментных двигателей с DDR электронная коммутация не является простой процедурой, поскольку системы обратной связи полого вала являются чаще всего инкрементными, а не абсолютными, что требует от усилителя привода выполнения автоматической коррекции коммутации после каждого включения устройства управления. «Эта процедура ещё более усложняется при использовании двигателей с повышенным числом полюсов, так как расстояние между полюсами становится очень малым», — отмечает Рапп. Интеллектуальные приводы, например, привод IndraDrive компании Bosch Rexroth, предусматривают различные функции коммутации. Предпочтение отдается методу насыщения, поскольку его можно применять без механических перемещений в двигателе, объясняет он.

Бэран, представитель Siemens E&A, утверждает: «Физически высокомоментные двигатели имеют те же самые характеристики управления, что и другие бесколлекторные двигатели с постоянным магнитом. Тем не менее, исключение механических элементов из трансмиссии обеспечило избавление от люфта [«мертвого» хода] и от проблемы отсутствия механической жёсткости». Результатом этого явилось впечатляющее повышение механической жесткости трансмиссии.

Применительно к контроллеру это означает, что он может работать с большей скоростью без выхода за установленные пределы, что дает возможность его применения при повышенном уровне ускорения/торможения с более точным позиционированием и управлением траекторией, поясняет Бэран. «Опыт показал, что в отличие от традиционной комбинации «мотор-муфта-редуктор «,для станков, конструкция которых предусматривает использование прямого привода, можно добиться приблизительно десятикратного улучшения их динамики»,- говорит он.

Как сообщается, ввиду отсутствия редукторов и других механических элементов трансмиссии, двигатели DST с прямым приводом производства компании Baumuller имеют нулевой люфт, что обеспечивает высокую эффективность управления. Эта характерная особенность позволяет делать выводы о качестве соответствующего технологического процесса путем контроля крутящего момента и скорости двигателя, объясняет Мёллер. Изменения в эксплуатационных параметрах, например, изменения вязкости смазки, сопоставляются в контроллере с помощью компьютерных программ, в результате чего повышается эффективность управления системой и качество продукции. «Как правило, прямые приводы также повышают КПД всей системы и приводят к экономии энергии», — добавляет Мёллер.

Компания ETEL высказывает мнение о крайней необходимости хорошо демпфированного замкнутого сервоконтура для управления крутящим моментом двигателя, равно как и необходимости привода, способного справляться с энергией рекуперации во время быстрых торможений. Только благодаря конструкции прямого привода стало возможным «видеть» полный резонанс нагрузки и непосредственно отраженную инерцию. В случае аварийного останова электродвигатель быстро превращается в генератор, вырабатывающий большое количество рекуперированной энергии, которая должна при соответствующем управлении рассяться в приводе или поступить снова к источнику энергии, объясняет Дерабас.

 

Важность охлаждения

Большой крутящий момент вызывает выделение тепла в обмотках электродвигателя, которое должно отводиться во избежание его повреждения. «Охлаждение также сводит к минимуму температурное расширение статора, — констатирует Рапп. — Такое расширение может оказывать влияние на точность технологического процесса (вследствие увеличения размеров деталей), а также способно вызвать напряжённое состояние и повреждение элементов крепления двигателя». Поскольку двигатель встраивается в конструкцию станка, изготовители оборудования должны принимать во внимание различия в температурном расширении разнородных материалов с тем, чтобы предотвратить повреждение статора при его установке на станке. В компании Bosch Rexroth приводят пример одной из конструкций оборудования, которая допускала лишь частичную установку статора в посадочное отверстие станка. При отсутствии охлаждающей жидкости температурное расширение, возникшее на стороне статора за пределами станка, со временем вызвало растрескивание обмоток.

«Метод охлаждения и объем, выбор жидкости, сжатого воздуха или конвекции — всё это зависит в основном от потребляемой мощности или от средней загруженности, а также от анализа температурного расширения»,- добавляет Рапп.

Бескорпусные, высокомоментные двигатели IndraDyn T производства компании Bosch Rexroth состоят из кольцеобразного статора с трехфазными обмотками и ротора с постоянными магнитами. При скорости вращения 60 об/мин двигатель создает постоянный крутящий момент, равный 6300 Нм. На более низкой скорости пиковый крутящий момент равен 13800 Нм.

В компании Siemens также отмечают принципиальную роль охлаждения для повышения плотности крутящего момента. Самые большие тепловые потери происходят в обмотках статора бесколлекторных электродвигателей с PM, так как в роторе из-за отсутствия намагничивающих токов таких потерь нет. Одним из эффективных способов отвода тепла, вырабатываемого этими двигателями, является пропускание охлаждающей воды по трубам на минимальном расстоянии от обмоток статора, поясняет Бэран. «Испытания показали, что крутящий момент на выходе двигателя, спроектированного с расчетом на естественное воздушное охлаждение, может быть увеличен на 30% при условии его оптимизации под водяное охлаждение»,- отмечает он.

Вмонтированный в корпус высокомоментный двигатель прямого привода 1FW3 производства компании Siemens обеспечивает постоянный крутящий момент до 7000 Нм при скорости вращения 200 об/мин.

По данным компании ETEL реальная выходная мощность высокомоментных двигателей ограничена способностью удаления из обмоток тепла, вызванного их сопротивлением, а также тепловыми потерями на вихревые токи в пластинчатой структуре статора. (Потери на вихревые токи увеличиваются с ростом числа полюсов.) При невозможности отвода всего тепла увеличение температуры в обмотках в итоге приведет к разрушению изоляции, что повлечет за собой поступление тепла в ротор. Это тепло, в свою очередь, вызвать размагничивание высокомощных магнитов ротора, поясняет Дерабас. «Циркуляция воды на минимальном расстоянии от обмоток статора является эффективным средством с точки зрения экономии и теплоизоляции для максимального отвода тепла» — добавляет он. Вот почему на внешнем диаметре статора часто обнаруживаются кольцевые каналы, которые обеспечивают плотное расположение трубок охлаждения.

Высокомоментные двигатели серии DST производства компании Baumuller создают постоянный крутящий момент в диапазоне до 6130 Нм, обеспечивают степень защиты IP54 и включают в себя модели с полым валом (не показаны). Пиковый крутящий момент равен 13500 Нм. Варианты выбора обратной связи включают резольвер и синусно-косинусный преобразователь (дополнительная поставка)

Компания Baumuller встраивает водяное охлаждение в свои высокомоментные двигатели DST в качестве необходимой меры для достижения самого высокого крутящего момента. «Только так возможно достичь высокой плотности крутящего момента и одновременно высокой перегрузочной способности, — констатирует Мёллер. — Более того, встроенное водяное охлаждение обеспечивает более высокий класс защиты (IP54), что способствует соответствию двигателей DST жестким условиям промышленного применения». Кроме повышенной охлаждающей способности, другим неочевидным преимуществом водяного охлаждения является пониженный уровень шума. Компания Baumuller (и другие производители) отмечают, что высокомоментные двигатели DDR с водяным охлаждением работают тише, чем их аналоги, охлаждаемые вентиляторами.

Представитель компания Danaher Motion утверждает, что её кассетные двигатели CDDR имеют высокий КПД и способны заменить устройства с водяным охлаждением за счет внедрения герметичных, невентилируемых двигателей при существенном сокращении затрат. Тем не менее, для дальнейшего увеличения выходного крутящего момента этих двигателей в них можно добавить водяное или воздушное охлаждение.

 

Обзор областей применения

Несмотря на то, что высокомоментные электродвигатели DDR не относятся к изделиям крупносерийного производства, они имеют широкий диапазон применения. Станки, обрабатывающие центры, оборудование для обработки металлов давлением, агрегатные станки с делительно-поворотным столом, печатные линии, а также оборудование для обработки пластмасс — вот основные рынки этих двигателей. По данным компании Bosch Rexroth более экзотические сферы применения этих двигателей включают ветроэнергетику и использование энергии морских волн. Компания ETEL приводит пример использования этих двигателей в новом поколении подъемников, где замена гидравлических элементов позволяет снизить затраты на техническое обслуживание и упростить установку.

В компании Siemens отмечают использование высокомоментного двигателя 1FW3 (установленного в корпусе) и двигателя 1FW6 (встроенного типа) в составе многочисленных станков, а также для других производственных применений. Последние из упомянутых бескорпусных двигателей предназначены для встраивания в механизм пользователя, который обеспечивает установку двигателя на подшипники. Станки, оснащенные двигателями 1FW6, должны иметь энкодеры. Двигатели 1FW3, вмонтированные в корпус, содержат подшипники и энкодер. Они применяются в производстве изделий из пластмасс (в экструдерах, намоточных станках, в машинах для литья под давлением и т.д.), а также в бумажной и текстильной промышленности.

Компания Baumuller делает акцент на широком применении двигателей DST в частности в червячных и финишных приводах прессов для выдавливания пластмасс/машин для литья под давлением, а также в приводах цилиндров с печатной формой и офсетных цилиндров в полиграфической промышленности.

Одним словом, высокомоментные двигатели находят свою нишу там, где раньше применялись зубчатые передачи, цепи или приводные ремни, высказывается представитель компании ETEL.

Изготовители бесколлекторных высо-комоментных электродвигателей с прямым приводом и постоянными магнитами твердо убеждены в том, что производители оборудования могут добиться серьезных преимуществ в повышении производительности и качества при условии оптимизации их станочного оборудования под эти двигатели. Опыт, накопленный в Siemens E&A, показал реалистичность таких преимуществ. «В некоторых случаях производительность станков возросла на 50%, а их точность увеличилась примерно на 30%»- говорит Бэран.

В Siemens E&A называют дополнительные причины, по которым производителям оборудования следует применять эти высокомоментные двигатели. Они включают сокращённый объем технического обслуживания и меньшее количество запасных частей в силу малого количества деталей, использованных в конструкции этих двигателей, экономию энергии за счет более эффективной силовой передачи, а также экономию пространства за счет использования малогабаритных и компактных станков вместо станков, оснащенных комбинацией из мотора и редуктора.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Коллекторный двигатель постоянного тока | АВИ Солюшнс

В отечественной классификации двигатели, о которых пойдёт речь ниже, обычно называют двигателями постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Вообще говоря, двигатели постоянного тока могут иметь различную конструкцию (например, с возбуждением от обмотки возбуждения), но среди двигателей малой мощности, массово применяемых в сервоприводах в основном применяются именно двигатели с постоянными магнитами.

Как работает коллекторный двигатель?

Коллекторный двигатель постоянного тока имеет обмотку на роторе и постоянный магнит на статоре. Обмотка ротора состоит из нескольких сегментов, которые подключены к пластинам коллектора. Щётки, перемещающиеся по коллектору, обеспечивают передачу электрического тока между статором и ротором, а также переключение сегментов обмотки при вращении ротора. При подаче постоянного напряжения к выводам двигателя электрический ток протекает через щётки и коллектор в сегменты обмотки, подключённые к пластинам коллектора на которых в настоящий момент стоят щётки. Ток, протекающий по обмотке ротора, взаимодействует с магнитным полем постоянных магнитов, создавая крутящий момент, который поворачивает ротор. При вращении ротора сегменты коллектора переключаются, позволяя току протекать через  другие участки обмотки. Ток, протекающий через постоянно поворачивающиеся секции обмотки ротора, постоянно создаёт крутящий момент. При приложении к обмотке постоянного напряжения коллекторный двигатель вращается с постоянной скоростью.

Возможные варианты и специальные случаи

Выпускаемые сейчас бесколлекторные двигатели могут иметь самую разную конструкцию. 
Коллекторные двигатели постоянного тока могут выпускаться с различной технологией изготовления обмотки. Есть двигатели с классической обмоткой, намотанной на стальной сердечник, и двигатели с полой цилиндрической обмоткой без стального сердечника. С точки зрения параметров имеется определённая разница между обмотками различных типов. Во-первых, классическая обмотка имеет существенно большую индуктивность, чем полая цилиндрическая обмотка, и соответственно большую постоянную времени. По этой причине, полая цилиндрическая обмотка допускает более динамичное изменение тока (момента), однако при работе от контроллера двигателя с невысокой частотой ШИМ модуляции для сглаживания пульсаций тока требуются фильтрующие дроссели большей индуктивности (а соответственно и большего размера). Во-вторых, классическая обмотка имеет большой момент инерции. При расположении обмотки на роторе, момент инерции ротора увеличивается, что отрицательно сказывается на динамике двигателя, особенно в случае работы на малоинерционную нагрузку. Кроме того, классическая обмотка, как правило, имеет заметно больший момент магнитной фиксации, а также меньший КПД, чем полая цилиндрическая обмотка.

Коллекторные двигатели могут также отличаться материалом, использованным при изготовлении щёток. В настоящее время при изготовлении коллекторных двигателей  малой мощности применяются главным образом две технологии – графитовые и металлические щётки. Графитовые щётки изготавливаются из медно-графитового сплава и представляют собой бруски сложной формы, прижимаемые к коллектору пружинами. Коллектор в этом случае изготавливается из меди. Такие щётки хорошо работают с большими токами и в тяжёлых режимах (старт-стоп, реверс). При этом они создают больше помех и приводят к большим значениям тока холостого хода двигателя и к несколько более высоким потерям. Металлические щётки изготавливаются с использованием благородных металлов. В качестве материала для щёток применяется бронза с напылением в области контакта с коллектором. Щётки имеет форму плоской пластины, которая пружинит при прижатии к коллектору. В качестве материала для коллектора используется сплавы благородных металлов. Эти щётки плохо выдерживают большие токи и резкие броски тока, но хорошо работают на постоянных нагрузках и имеют низкие шумы.

Отличия от других типов двигателей

Одно из основных отличий коллекторного двигателя от бесколлекторных ДПТ и от синхронных двигателей с постоянными магнитами – это наличие щёточно-коллекторного узла. Эта часть двигателя отличается повышенным износом, поскольку представляет собой электрическое соединение подвижных частей. Щёточно-коллекторный узел – это один из факторов ограничивающих срок службы и скорость коллекторного двигателя. С другой стороны, коллекторные двигатели выгодно отличаются простотой управления. 

Когда нужен коллекторный двигатель?

Несмотря на срок службы и удельную мощность меньшие, чем у бесколлекторных двигателей, коллекторные двигатели по-прежнему представлены в каталогах производителей и продолжают применяться в различных проектах.

В тех случаях, когда в системе предполагается использование управления двигателем без использования обратной связи, коллекторный двигатель имеет очевидные преимущества: для его работы в таком случае можно обойтись без специализированного контроллера – достаточно обычного источника питания. Если двигатель подключается к управляющей электронике более или менее длинным кабелем, то будет существенна разница по количеству проводов, требуемых для подключения двигателя: 2 у коллекторного против 8 у бесколлекторного (с учётом датчиков Холла). В проектах, где пользователь управляющую электронику разрабатывает самостоятельно, может быть существенно то, что для коллекторного двигателя структура её программной части и аппаратная часть могут быть несколько проще.  

Использование синхронного двигателя с постоянными магнитами для дренажного насоса Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.313

Технические науки

Королев В. И., студент 2 курс магистратуры, кафедра «Электромеханика,

электрические и электронные аппараты» Национальный Исследовательский университет «МЭИ», Россия, г. Москва Васильев Н. Ю., студент 2 курс магистратуры, кафедра «Электромеханика,

электрические и электронные аппараты» Национальный Исследовательский университет «МЭИ», Россия, г. Москва

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ ДЛЯ ДРЕНАЖНОГО НАСОСА

Аннотация: Несмотря на то, что такое оборудование, как погружной дренажный электрический насос используется в бытовых и промышленных целях не одно десятилетие, он не утратил своей актуальности. Конструктивные особенности такого насоса дают большой функционал для использования в различных условиях. В данной работе произведена оценка возможности замены асинхронного двигателя на синхронный двигатель с постоянными магнита для погружного дренажного электронасоса.

Ключевые слова: Синхронный двигатель, дренажный электрический насос, ротор, постоянные магниты, система управления.

Annotation: Despite the fact that such equipment as a submersible drainage electric pump has been used for domestic and industrial purposes for decades, it has not lost its relevance. The design features of such a pump provide great functionality for use in various conditions. In this paper, we assess the possibility of replacing an induction motor with a synchronous motor with permanent magnets for a submersible drainage electric pump.

Key words: Synchronous engine, drainage pump, rotor, permanent magnets, control system.

Насосные станции являются основными силовыми установками систем автоматизированного пожаротушения на основе воды. От их надежности зависит эффективность ликвидации очага возгорания на ранних стадиях пожара, а это может сохранить не только материальные ценности, но и жизни людей. Из всего многообразия пожарно-технического вооружения насосы представляют наиболее важный и сложный их вид. Основное назначение насосов, прежде всего, обеспечение подачи воды на тушение пожаров. Насосы применяются во многих вспомогательных системах, таких, как вакуумные системы, гидроэлеваторы и др.

Большинство насосов сконструированы на основе асинхронного электродвигателя (АД) с короткозамкнутой обмоткой. в некоторых электроприводах наблюдается тенденция замены АД синхронными двигателями с постоянными магнитами (СДПМ). Это объясняется тем, что СДПМ имеют меньшие по сравнению с асинхронными двигателями, т.е. имеют больший КПД. При одинаковых значениях номинальной мощности габаритные размеры СДПМ будут меньше, чем у АД. Указанная тенденция имеет практическое обоснование в свете мирового тренда энергосбережения. Погружные насосы с синхронными двигателями с роторами на постоянных магнитах имеют ряд преимуществ по сравнению с погружными насосами со стандартными асинхронными двигателями. Они создают крутящий момент за счет магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами. Электродвигатели характеризуются высокой энергоэффективностью, а также довольно короткими сроками окупаемости. Синхронные двигатели с постоянными магнитами оснащаются частотным преобразователем, что позволяет снизить частоту пусков и нагрузку на обмотку статора, таким образом, продлевается срок службы всего насоса.

В отличии от других видов бесщеточных электродвигателей, СДПМ не требуют тока возбуждения, необходимого для поддерживания магнитного потока ротора. Следовательно, они способны обеспечить максимальный крутящий момент на единицу объема и могут быть лучшим вариантом, если требования к массогабаритным показателям выходят на первый план.

К наибольшим недостаткам синхронных машин можно отнести их высокую стоимость. Высокопроизводительные электрические машины с постоянными магнитами используют такой материал, как неодим.

Максимальная скорость СДПМ ограничивается механической прочностью крепления магнитов. В случае повреждения ПМ его ремонт, как правило, осуществляется на заводе изготовителе, так как извлечение и безопасная обработка ротора практически невозможна в обычных условиях.

Несмотря на перечисленные выше недостатки, электродвигатели с постоянными магнитами имеет целый ряд преимуществ, а именно: высокая энергоэффективность. КПД и массогабаритные показатели лучше по сравнению с асинхронными двигателчми [1].

Электродвигатель на постоянных магнитах не сильно отличается по внешнему виду конструкции от конструкции асинхронного двигателя. Основное отличие между синхронным двигателем с постоянными магнитами (СДПМ) и асинхронным электродвигателем заключается в роторе. Конструкция синхронного двигателя с постоянными магнитами показана на рисунке 1. СДПМ имеет КПД примерно на 2% выше, чем высокоэффективный асинхронный электродвигатель, при условии, что статоры имеют одинаковую конструкцию, а для управления используется один и тот же частотный преобразователь. При этом синхронные электродвигатели с постоянными магнитами по сравнению с другими электродвигателями обладают лучшими показателем мощность/объем, мощность/масса [2].

Рисунок 1. Конструкция синхронного электродвигателя со встроенными постоянными магнитами.

Синхронный двигатель состоит из следующих основных элементов:

1. Сердечник статора, изготовленный из электротехнической стали.

2.<1) с учетом их конструктивных особенностей распределение магнитного поля возбуждения значительно сложнее. Число пазов статора в таких машинах незначительно отличается от числа полюсов ротора. В синхронной машине число пазов на статоре Ъ отличается от числа полюсов 2р на 1-2 единицы. В этом случае зубцово — пазовую зону статора можно рассматривать как структуру с явно выраженными полюсами (каждый зубец — полюс). Периоды повторяемости элементарной обмотки якоря и м.д.с. поля возбуждения не равны и не кратны друг другу.

Рисунок 2. Форма кривой магнитной индукции в воздушном зазоре СДПМ с q< 1 с учетом конструктивных особенностей.[3, с. 133]

Из преимуществ СДПМ следует отметить малые потери в лобовых частях обмотки статора, так как при использовании дробно-зубцовой обмотки лобовые части много меньше, чем у других типов машин. Так как катушки обмотки статора наматываются непосредственно на зуб, отдельные катушечные группы могут быть изъяты и заменены без демонтажа соседних катушек, что улучшает ремонтопригодность.

Из-за неправильного подбора количества полюсов и числа витков обмоточный коэффициент может быть низким, что приведет к большим пульсациям поля в зазоре, повышенным колебаниям ротора и высоким потерям, также это может привести к усилению шумов машины при работе [4, с. 229].

Основное отличие в конструкции синхронного двигателя с постоянными магнитами от конструкции асинхронного двигателя — это наличие магнитов на роторе.

Магниты SmCo (Самарий-Кобальт) обладают лучшими коэрцитивной силой и остаточной индукцией. Кроме того, их максимальная рабочая температура достигает 400°С.

Недостатком этих магнитов является высокая стоимость.

Постоянные магниты NdFeB (неодим-железо-бор) по магнитным свойствам превосходят SmCo магниты. Однако существенными недостатками магнитов NdFeB являются хрупкость, подверженность коррозии (что приводит к необходимости применения защитного слоя), сильная зависимость магнитных свойств от температуры.

Основная особенность синхронных машин с постоянными магнитами связана с конструкцией ротора, которая в значительной степени зависит от магнитных и технологических свойств материала магнитов, назначением и мощностью машины. Форма магнита предопределяет выбор соответствующей конструкции ротора. Магниты с большой коэрцитивной силой и относительно малыми значениями остаточной индукции имеют большую площадь поперечного сечения и малую высоту.

Для работы синхронного двигателя с постоянными магнитами обязательно требуется система управления, например, частотный преобразователь. При этом существует большое количество способов управления, реализуемых системами контроля. Выбор оптимального способа управления главным образом зависит от задачи, которая ставится перед электроприводом

Для решения несложных задач обычно используется трапециидальное управление по датчикам Холла (например — компьютерные вентиляторы). Для решения задач, которые требуют максимальных характеристик от электропривода, обычно выбирается полеориентированное управление.

На основании изложенного материала можно сделать вывод о том, что насосы на основе синхронного двигателя с постоянными магнитами имеют преимущество перед насосами на основе асинхронных двигателей. Самые главные из них — это лучшие массогабаритные показатели и повышение КПД самого двигателя и самого погружного электронасоса в целом.

Библиографический список:

1. Как правильно выбрать бесщеточный электродвигатель,/ [Электронный ресурс]: — Режим доступа: URL: https://elenergi.ru/kak-pravilno-vybrat-besshhetochnyj-elektrodvigatel.html (дата обращения: 21.03.2019).

2. Синхронный двигатель с постоянными магнитами.. Инженерные решения./ [Электронный ресурс]: — Режим доступа: URL: http://engineermg-solutions.ru/motorcontrol/pmsm/ (дата обращения 11.04.2019).

3. Беспалов В.Я., Коварский М.Е., Сидоров А.О, Исследование обмотки с дробным q машин переменного тока.- НИУ МЭИ, Москва, 1998 — С. 132, 133-134.

4. Вольдек А.И. Электрические машины, -М. Энергия, 1978 -824 с.

АДАПТИВНЫЙ НАБЛЮДАТЕЛЬ МАГНИТНОГО ПОТОКА ДЛЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

Язык статьи — русский

Ссылка для цитирования: Бобцов А.А., Пыркин А.А., Ортега Р. Адаптивный наблюдатель магнитного потока для синхронного двигателя с постоянными магнитами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 1. С. 40–45

Аннотация

Рассматривается задача синтеза адаптивного наблюдателя магнитного потока для синхронного двигателя с постоянными магнитами. Допускается, что некоторые электрические параметры, такие как сопротивление и индуктивность, являются известными постоянными числами, но сам магнитный поток, скорость вращения ротора и угол его положения не измеряются. Предлагается новый робастный подход к синтезу адаптивного наблюдателя магнитного потока, обеспечивающий глобальную ограниченность всех сигналов, а также экспоненциальную сходимость к нулю ошибки между потоком и его оценкой, вырабатываемой адаптивным наблюдателем. Задача синтеза адаптивного наблюдателя потока была решена с использованием тригонометрических свойств и линейной фильтрации, обеспечивающей парирование неизвестных членов, полученных в результате математических преобразований. Ключевая идея заключается в новом способе параметризации динамической модели магнитного потока. На первом шаге сформирована математическая модель, содержащая неизвестные параметры и зависящая от измеряемых сигналов силы тока и напряжения в обмотках двигателя. С использованием основного тригонометрического тождества найдено линейное уравнение, из которого исключены функции, зависящие от неизмеряемых величин угла и угловой скорости вращения ротора. Применяя динамические фильтры первого порядка, получена стандартная регрессионная модель, состоящая из измеряемых функций времени и неизвестных параметров. Далее построен градиентный алгоритм оценивания неизвестных параметров, гарантирующий ограниченность всех сигналов в системе. Доказано утверждение о том, что при выполнении условия неисчезающего возбуждения, означающего наличие достаточного количества гармоник в регрессоре, гарантирована экспоненциальная сходимость к нулю всех ошибок оценивания неизвестных параметров. Показано, что ошибка наблюдения за магнитным потоком явно зависит от ошибок оценивания неизвестных параметров. Экспоненциальная сходимость к нулю ошибок оценивания обеспечивает экспоненциальную сходимость к нулю ошибки наблюдения за потоком. Приведен пример численного моделирования. 

Ключевые слова: синхронный двигатель, магнитный поток, адаптивный наблюдатель, робастность

Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов Российской Федерации (субсидия 074-U01, Проект 14.Z50.31.0031).

Список литературы

1. Acarnley P.P., Watson J.F. Review of position-sensorless operation of brushless permanent-magnet machines // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2006. V. 53. N

2. P. 352–362. doi: 10.1109/TIE.2006.870868 2. Shah D., Espinosa-Perez G., Ortega R., Hilairet M. An asymptotically stable sensorless speed controller for non-salient permanent magnet synchronous motors // International Journal on Robust and Nonlinear Control. 2014. V. 24. P. 644–668. doi: 10.1002/rnc.2910

3. Dib W., Ortega R., Malaize J., Sensorless control of permanent-magnet synchronous motor in automotive applications: estimation of the angular position // IECON Proceedings (Industrial Electronics Conference). 2011. Art. 6119400. P. 728–733. doi: 10.1109/IECON.2011.6119400

4. Ortega R., Nam K., Praly L., Astolfi A., Hong J., Lee J. Sensorless control method and system for SPMSM using nonlinear observer. Korean Patent N 10-1091970. 2009.

5. Lee J., Hong J., Nam K., Ortega R., Praly L., Astolfi A. Sensorless control of surface-mount permanentmagnet synchronous motors based on a nonlinear observer // IEEE Transaction on Power Electronics. 2010. V. 25. N 2. P. 290–297. doi: 10.1109/TPEL.2009.2025276

6. Nam K.H. AC Motor Control and Electric Vehicle Applications. CRC Press, 2010. 449 p.

7. Ortega R., Praly L., Astolfi A., Lee J., Nam K Estimation of rotor position and speed of permanent magnet synchronous motors with guaranteed stability // IEEE Transaction on Control Systems Technology. 2011. V. 19. N 3. P. 601–614.

8. Pillai H., Ortega R., Hernandez M., Devos T., Malrait F. Robustness analysis of a position observer for surface-mount permanent magnet synchronous motors vis-a-vis rotor saliency // Proc. 9th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems (NOLCOS 2013). Toulouse, France, 2013. V.

9. Part 1. P. 353–358. doi: 10.3182/20130904-3-FR-2041.00074 9. Malaize J., Praly L., Henwood N. Globally convergent nonlinear observer for the sensorless control of surface-mount permanent magnet synchronous machines // Proc. 51st IEEE Conference on Decision and Control (CDC 2012). Maui, USA, 2012. P. 5900–5905. doi: 10.1109/CDC.2012.6426415

10. Tomei P., Verrelli C. Observer-based speed tracking control for sensorless permanent magnet synchronous motors with unknown torque // IEEE Transactions on Automatic Control. 2011. V. 56. N 6. P. 1484–1488. doi: 10.1109/TAC.2011.2121330

11. Middleton R.H., Goodwin G.C. Adaptive computed torque control for rigid link manipulations // Systems and Control Letters. 1988. V. 10. N 1. P. 9–16. doi: 10.1016/0167-6911(88)90033-3

12. Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков А.Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. СПб.: Наука, 2000. 549 с.

13. Ioannou P.A., Sun J. Robust Adaptive Control. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1996. 825 p.

14. Khalil H. Nonlinear Systems. 3rd ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2002. 750 p.

15. Ichikawa S., Tomita M., Doki S., Okuma S. Sensorless control of permanent magnet synchronous motors using online parameter identification based on system identification theory // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2006. V. 53. N 2. P. 363–372. doi: 10.1109/TIE.2006.870875

16. Piippo A., Hinkkanen M., Luomi J. Adaptation of motor parameters in sensorless PMSM drives // IEEE Transactions on Industry Applications. 2009. V. 45. N 1. P. 203–212. doi: 10.1109/TIA.2008.2009614

17. Hinkkanen M., Tuovinen T., Harnefors L., Luomi J. A combined position and stator-resistance observer for salient PMSM drives: design and stability analysis // IEEE Transactions on Power Electronics. 2012. V. 27. N 2. P. 601–609. doi: 10.1109/TPEL.2011.2118232

Control Engineering | Понимание двигателей с постоянными магнитами

Кристофер Ящолт, Yaskawa America Inc. 31 января 2017 г.

Управление скоростью двигателей переменного тока в большинстве случаев осуществляется с помощью частотно-регулируемого привода (ЧРП). Хотя многие сценарии включают использование частотно-регулируемых приводов с асинхронными двигателями с обмотками статора для создания вращающегося магнитного поля, они также могут обеспечить точное управление скоростью, используя датчики обратной связи по скорости или положению в качестве ссылки на частотно-регулируемый привод.

В некоторых ситуациях можно получить сравнительно точное регулирование скорости без использования датчиков обратной связи. Это стало возможным благодаря использованию двигателя с постоянными магнитами (PM) и процесса, называемого «методом ввода высокочастотного сигнала».

Индукционные машины

Асинхронная машина переменного тока (IM) также обычно называется двигателем переменного тока. Вращающееся поле создается обмоткой статора. Вращающееся поле индуцирует ток в стержнях ротора.Генерация тока требует разницы скоростей между ротором и магнитным полем. Взаимодействие между полем и током создает движущую силу. Таким образом, индукционные машины переменного тока являются преобладающими двигателями, управляемыми приводами с регулируемой скоростью.

Двигатели с постоянными магнитами

Двигатель с постоянными магнитами — это двигатель переменного тока, в котором используются магниты, встроенные в поверхность ротора двигателя или прикрепленные к ней. Магниты используются для создания постоянного магнитного потока двигателя вместо того, чтобы требовать, чтобы поле статора создавало его путем соединения с ротором, как в случае с асинхронным двигателем.Четвертый двигатель, известный как двигатель с постоянными магнитами с линейным запуском (LSPM), объединяет характеристики обоих двигателей. Двигатель LSPM включает в себя магниты двигателя с постоянными магнитами внутри ротора и стержни ротора двигателя с короткозамкнутым ротором для максимального увеличения крутящего момента и эффективности (см. Таблицу 1).

Поток, потокосцепление и магнитный поток

Чтобы понять работу двигателей с постоянными магнитами, важно сначала понять концепции магнитного потока, потокосцепления и магнитного потока.

Flux: Прохождение тока через проводник создает магнитное поле.Поток определяет скорость потока собственности на единицу площади. Ток потока — это скорость протекания тока через заданную площадь поперечного сечения проводника.

Потоковая связь: Потоковая связь возникает, когда магнитное поле взаимодействует с материалом, например, когда магнитное поле проходит через катушку с проволокой. Потоковая связь определяется количеством обмоток и магнитным потоком, где ϕ используется для обозначения мгновенного значения изменяющегося во времени потока. Потоковая связь определяется следующим уравнением:

Магнитный поток: Магнитный поток определяется как скорость магнитного поля, протекающего через заданную площадь поперечного сечения проводника.Поле магнитного потока создается постоянным магнитом внутри или на поверхности двигателя с постоянными магнитами.

Индуктор: Индуктор — это элемент схемы, который состоит из проводящего провода, обычно в форме катушки. Проводник с постоянным током будет генерировать постоянное магнитное поле. Можно продемонстрировать, что магнитное поле и вызвавший его ток линейно связаны. Изменение магнитного поля вызовет в соседнем проводнике напряжение, пропорциональное скорости изменения тока, создавшего магнитное поле.Напряжение в проводнике определяется по следующему уравнению:

Индуктивность: Индуктивность (L) — это константа пропорциональности, которая определяет соотношение между напряжениями, вызванными скоростью изменения тока во времени, создавшего магнитное поле. Проще говоря, индуктивность — это потокосцепление на единицу тока. Необходимо пояснить, что индуктивность — это пассивный элемент и чисто геометрическое свойство. Индуктивность измеряется в Генри (H) или Вебер-витках на ампер.

Ось d и ось q: С геометрической точки зрения оси «d» и «q» представляют собой однофазные представления потока, вносимого тремя отдельными синусоидальными фазовыми величинами при одинаковой угловой скорости. Ось d, также известная как прямая ось, является осью, по которой поток создается обмоткой возбуждения. Ось q или квадратурная ось — это ось, на которой создается крутящий момент. По соглашению квадратурная ось всегда электрически опережает прямую ось на 90 градусов.Проще говоря, ось d является основным направлением магнитного потока, а ось q — основным направлением создания крутящего момента.

Магнитная проницаемость: В электромагнетизме проницаемость — это мера способности материала поддерживать формирование магнитного поля внутри себя. Следовательно, это степень намагничивания, которую материал получает в ответ на приложенное магнитное поле.

Эквивалентная схема двигателя с постоянными магнитами: Двигатель с постоянными магнитами может быть представлен в нескольких различных моделях двигателей.Один из наиболее распространенных методов — модель двигателя d-q.

Индуктивность оси d и оси q двигателя с постоянными магнитами: Индуктивности оси d и оси q — это индуктивности, измеренные при прохождении потока потока через ротор по отношению к магнитному полюсу. Индуктивность по оси d — это индуктивность, измеренная при прохождении потока через магнитные полюса. Индуктивность по оси q является мерой индуктивности, когда магнитный поток проходит между магнитными полюсами.

В индукционной машине потокосцепление ротора будет одинаковым между осью d и осью q.Однако в машине с постоянным магнитом магнит уменьшает доступное железо для магнитной связи. Магнитная проницаемость близка к воздухопроницаемости. Поэтому магнит можно рассматривать как воздушный зазор. Магнит находится на пути потока, когда он проходит через ось d. Путь потока, проходящего через ось q, не пересекает магнит. Следовательно, больше железа может быть связано с путем потока по оси q, что приводит к большей индуктивности. Двигатель со встроенным магнитом будет иметь большую индуктивность по оси q, чем индуктивность по оси d.Двигатель с магнитами для поверхностного монтажа будет иметь почти идентичные индуктивности по оси q и d, потому что магниты находятся вне ротора и не ограничивают количество железа, связанного полем статора.

Магнитная значимость: Заметность или значимость — это состояние или качество, благодаря которым что-либо выделяется по сравнению со своими соседями. Магнитная яркость описывает соотношение между индуктивностью основного потока ротора (ось d) и индуктивностью, создающей основной крутящий момент (ось q).Магнитная яркость изменяется в зависимости от положения ротора по отношению к полю статора, где максимальная яркость возникает при 90 электрических градусах от оси основного потока (ось d) (см. Рисунок 1).

Ток возбуждения: Ток возбуждения — это «ток в обмотках статора, необходимый для создания магнитного потока в сердечнике ротора». Машины с постоянными магнитами не требуют тока возбуждения в обмотке статора, потому что магниты двигателя с постоянными магнитами уже создают постоянное магнитное поле.

Вторичный ток: Вторичный ток, иначе известный как «ток, создающий крутящий момент», — это ток, необходимый для создания крутящего момента двигателя. В машине с постоянными магнитами токи, создающие крутящий момент, составляют большую часть потребляемого тока.

Потребляемый ток: В отличие от согласованного усилителя и сервопривода, предназначенного для управления движением, обычный частотно-регулируемый привод не имеет информации о положении магнитного полюса ротора двигателя.Без знания положения магнитного полюса в статоре невозможно создать поле для максимального увеличения крутящего момента. Следовательно, частотно-регулируемый привод может подавать постоянное напряжение для фиксации магнитного поля в известном положении. Потребляемый ток, необходимый для втягивания ротора, называется «ток втягивания».

Высокочастотный впрыск: Высокочастотный впрыск — это метод инвертора, используемый для определения положения магнитного полюса двигателя с постоянными магнитами. Метод начинается с того, что инвертор подает высокочастотный сигнал низкого напряжения в двигатель на произвольной оси.Затем инвертор изменяет угол возбуждения и контролирует ток.

В зависимости от угла впрыска изменяется импеданс ротора. Импеданс клеммы двигателя с внутренним постоянным магнитом (IPM) уменьшается, когда ось подачи высокочастотного сигнала и ось магнитного полюса (ось d) совмещены, то есть при 0 градусах. Максимальное сопротивление составляет ± 90 град. Используя эту характеристику, привод может определять положение ротора без импульсных энкодеров, подавая высокочастотное переменное напряжение / ток на двигатель IPM.Более того, метод подачи высокочастотного сигнала может использоваться для определения скорости в области низких скоростей, где обычно управление крутящим моментом при полной нагрузке очень затруднено, поскольку уровень напряжения обратной ЭДС двигателя слишком низкий.

Форма сигнала обратной ЭДС

Обратная ЭДС — это сокращение от обратной электродвижущей силы, но также известно как противодвижущая сила. Противоэлектродвижущая сила — это напряжение, которое возникает в электродвигателях при относительном движении между обмотками статора и магнитным полем ротора.Геометрические свойства ротора будут определять форму сигнала обратной ЭДС. Эти формы сигналов могут быть синусоидальными, трапециевидными, треугольными или чем-то средним.

Как индукционные, так и PM-машины генерируют сигналы обратной ЭДС. В индукционной машине форма волны обратной ЭДС будет затухать по мере того, как остаточное поле ротора медленно спадает из-за отсутствия поля статора. Однако в машине с постоянным магнитом ротор генерирует собственное магнитное поле. Следовательно, напряжение может индуцироваться в обмотках статора всякий раз, когда ротор находится в движении.Напряжение обратной ЭДС линейно возрастает со скоростью и является решающим фактором при определении максимальной рабочей скорости.

Общие сведения о крутящем моменте машины с PM

Крутящий момент электрической машины можно разделить на две составляющие: магнитный момент и момент сопротивления. Момент сопротивления — это «сила, действующая на магнитный материал, которая стремится выровняться с основным магнитным потоком, чтобы минимизировать сопротивление». Другими словами, реактивный крутящий момент — это крутящий момент, создаваемый выравниванием вала ротора относительно магнитного поля статора.Магнитный момент — это «крутящий момент, создаваемый взаимодействием магнитного поля магнита и тока в обмотке статора».

Момент сопротивления: Момент сопротивления относится к крутящему моменту, генерируемому при выравнивании ротора, который возникает, когда магнитное поле вызывает желаемый прямой поток от северного полюса статора к южному полюсу статора.

Магнитный момент: Постоянные магниты создают магнитное поле в роторе.Статор создает поле, которое взаимодействует с магнитным полем ротора. Изменение положения поля статора по отношению к полю ротора вызывает смещение ротора. Сдвиг из-за этого взаимодействия и есть магнитный момент.

SPM в сравнении с IPM

Двигатели с постоянными магнитами можно разделить на две основные категории: двигатели с поверхностными постоянными магнитами (SPM) и двигатели с внутренними постоянными магнитами (IPM) (см. Рисунок 3). Ни один из типов конструкции двигателя не содержит стержней ротора. Оба типа генерируют магнитный поток постоянными магнитами, прикрепленными к ротору или внутри него.

У двигателей

SPM магниты прикреплены к внешней поверхности ротора. Из-за такого механического крепления их механическая прочность ниже, чем у двигателей IPM. Ослабленная механическая прочность ограничивает максимальную безопасную механическую скорость двигателя. Кроме того, эти двигатели обладают очень ограниченной магнитной яркостью (L _d ≈ L _q ). Значения индуктивности, измеренные на зажимах ротора, одинаковы независимо от положения ротора. Из-за близкого к единице коэффициента значимости конструкции двигателей SPM в значительной степени, если не полностью, полагаются на магнитную составляющую крутящего момента для создания крутящего момента.

В двигателях

IPM постоянный магнит встроен в сам ротор. В отличие от своих собратьев SPM, расположение постоянных магнитов делает двигатели IPM очень прочными с механической точки зрения и пригодными для работы на очень высоких скоростях. Эти двигатели также отличаются своим относительно высоким коэффициентом магнитной яркости (L _q > L _d ). Из-за своей магнитной заметности двигатель IPM может генерировать крутящий момент, используя как магнитные, так и реактивные компоненты крутящего момента двигателя (см. Рисунок 4).

Моторные конструкции ПМ

Конструкции двигателей

PM можно разделить на две категории: внутренние и поверхностные. У каждой категории есть свое подмножество категорий. Поверхностный двигатель с постоянными магнитами может иметь свои магниты на поверхности ротора или вставляться в него, чтобы повысить надежность конструкции. Расположение и дизайн внутреннего двигателя с постоянными магнитами могут сильно различаться. Магниты двигателя IPM могут быть вставлены в виде большого блока или смещены по мере приближения к сердечнику. Другой метод — вставить их в узор из спиц.

Изменение индуктивности двигателя с постоянными магнитами под нагрузкой

Только такое количество магнитного потока может быть связано с куском железа для создания крутящего момента. В конце концов, железо насыщается и больше не позволяет флюсу связываться. В результате уменьшается индуктивность пути, проходимого магнитным полем. В машине с постоянным магнитом значения индуктивности по оси d и q будут уменьшаться с увеличением тока нагрузки.

Индуктивности осей d и q двигателя SPM практически идентичны. Поскольку магнит находится вне ротора, индуктивность оси q будет падать с той же скоростью, что и индуктивность оси d.Однако индуктивность двигателя IPM будет уменьшаться иначе. Опять же, индуктивность по оси d, естественно, ниже, потому что магнит находится на пути потока и не создает индуктивных свойств. Следовательно, по оси d меньше железа для насыщения, что приводит к значительно меньшему снижению магнитного потока по отношению к оси q.

Ослабление / усиление потока двигателей с постоянными магнитами

Поток в двигателе с постоянными магнитами создается магнитами. Поле потока следует определенному пути, который можно усилить или противодействовать.Повышение или усиление магнитного поля позволит двигателю временно увеличить производство крутящего момента. Противодействие полю магнитного потока устранит существующее магнитное поле двигателя. Уменьшение магнитного поля ограничит производство крутящего момента, но снизит напряжение обратной ЭДС. Пониженное напряжение обратной ЭДС высвобождает напряжение, заставляя двигатель работать с более высокими выходными скоростями. Оба типа работы требуют дополнительного тока двигателя. Направление тока двигателя поперек оси d, обеспечиваемое контроллером двигателя, определяет желаемый эффект.

Угол возбуждения

Угол возбуждения — это угол, под которым векторная сумма сигналов оси d и оси q возбуждается в двигателе относительно оси d. Ось d всегда рассматривается там, где находится магнит. Максимальный магнитный поток достигается на оси q, которая составляет 90 электрических градусов от оси d. Поэтому в большинстве ссылок на угол возбуждения уже учтена разница в 90 градусов от оси d до оси q.

Фазовый угол и крутящий момент

Магнитный момент максимизируется, когда поле статора возбуждает ротор двигателя на 90 электрических градусов от оси d (положение магнита двигателя).Крутящий момент сопротивления движется по другому пути и достигает максимума на 45 электрических градусов за осью q. Максимальный магнитный крутящий момент использует как магнитное сопротивление двигателя, так и магнитные моменты. Смещение дальше от оси q уменьшает магнитный момент, но намного перевешивается увеличением реактивного момента. Максимальный комбинированный магнитный и реактивный крутящий момент возникает около 45 электрических градусов от оси q, но точный угол будет варьироваться в зависимости от характеристик двигателя с постоянными магнитами.

Удельная мощность двигателя IPM

Мощность двигателя с постоянными магнитами зависит от конфигурации магнитов двигателя и получаемой мощности двигателя.Двигатели с высоким коэффициентом резкости (Lq> Ld) могут повысить эффективность двигателя и выработку крутящего момента за счет включения реактивного крутящего момента двигателя. Инвертор можно использовать для изменения угла возбуждения относительно оси d, чтобы максимизировать как реактивный момент, так и магнитный момент двигателя.

Типы магнитов двигателя с постоянными магнитами

В настоящее время для электродвигателей используется несколько типов материалов с постоянными магнитами. У каждого вида металла есть свои достоинства и недостатки.

Размагничивание постоянного магнита

Постоянные магниты трудно назвать постоянными, и их возможности ограничены. На эти материалы могут быть приложены определенные силы, размагничивающие их. Другими словами, можно удалить магнитные свойства материала постоянного магнита. Вещество с постоянным магнитом может размагнититься, если материал значительно деформируется, нагревается до значительных температур или подвергается воздействию сильного электрического возмущения.

Во-первых, напряжение постоянного магнита обычно осуществляется физическими средствами. Магнитный материал может размагнититься, если не ослабнет, если он подвергнется сильным ударам / падению. Ферромагнитный материал обладает магнитными свойствами. Однако эти магнитные свойства могут излучать в любом множестве направлений. Один из способов намагничивания ферромагнитных материалов — это приложение к материалу сильного магнитного поля для выравнивания его магнитных диполей. Выравнивание этих диполей направляет магнитное поле материала в определенную ванну.Сильный удар может удалить атомное выравнивание магнитных доменов материала, что ослабит силу предполагаемого магнитного поля.

Во-вторых, на постоянный магнит могут влиять и температуры. Температуры заставляют магнитные частицы в постоянном магните взволноваться. Магнитные диполи обладают способностью выдерживать некоторое тепловое колебание. Однако длительные периоды перемешивания могут ослабить силу магнита, даже если он хранится при комнатной температуре. Кроме того, все магнитные материалы имеют порог, известный как «температура Кюри», который представляет собой порог, определяющий температуру, при которой тепловое перемешивание вызывает полное размагничивание материала.Такие термины, как коэрцитивная сила и удерживающая способность, используются для определения способности магнитного материала сохранять прочность.

Наконец, большие электрические помехи могут вызвать размагничивание постоянного магнита. Эти электрические помехи могут быть вызваны взаимодействием материала с большим магнитным полем или пропусканием через материал большого тока. Примерно так же, как сильное магнитное поле или ток можно использовать для выравнивания магнитных диполей материала, другое сильное магнитное поле или ток, приложенный к полю, создаваемому постоянным магнитом, может привести к размагничиванию.

Самоопределение в сравнении с режимом замкнутого контура

Последние достижения в области приводной техники позволяют стандартным приводам переменного тока «самостоятельно определять» и отслеживать положение магнита двигателя. Система с обратной связью обычно использует канал z-импульса для оптимизации производительности. С помощью определенных процедур привод знает точное положение магнита двигателя, отслеживая каналы A / B и исправляя ошибки с помощью канала z. Знание точного положения магнита позволяет добиться оптимального крутящего момента, что приводит к оптимальной эффективности.

Серводвигатели

Серводвигатели

— это двигатели с постоянными магнитами, используемые для управления движением. Как правило, в конструкции двигателя с внутренним / внутренним постоянным магнитом эти двигатели соединяются с конкретным усилителем как часть согласованного набора для достижения максимальной производительности. Усилитель был точно настроен на двигатель с постоянными магнитами для достижения оптимальных характеристик его производителем. Конфигурация усилителя движения / сервопривода обычно использует обратную связь двигателя, которая также обеспечивает обратную связь по положению магнитного полюса и скорости.

Christopher Jaszczolt — специалист по управлению приводными продуктами в Yaskawa America Inc. Он имеет более девяти лет опыта в области управления движением. Помимо своей нынешней должности, Ящолт работал инженером технической поддержки и инженером по приложениям. Имеет степень BSEE Университета Северного Иллинойса, ДеКалб, Иллинойс,

.

Эта статья появляется в приложении Applied Automation для Control Engineering,
, и Plant Engineering.

Индукция против. КПД двигателя с постоянным магнитом

Поскольку электрификация автомобилей продолжается ускоренными темпами, многие задаются вопросом, какой тип двигателя лучше всего подходит для современной электрической трансмиссии.

Может быть трехфазный асинхронный двигатель или двигатель с постоянными магнитами? Оба мотора в настоящее время используются в электромобилях. Оба предлагают высокую эффективность и хорошую производительность. Но что лучше?

Существует веских аргументов в пользу того, что двигатель с постоянными магнитами превосходит по сравнению с асинхронным двигателем.Неотъемлемые преимущества порошковой металлургии — возможность повышения производительности двигателя и снижения общей стоимости — могут быть эффективным инструментом при производстве этих приводных систем.

Давайте проведем несколько сравнений эффективности асинхронных двигателей с двигателями с постоянными магнитами, чтобы увидеть их преимущества и потенциальные недостатки. Мелкие детали конструкции электродвигателя более сложны, чем описано ниже, но это отличное начало для тех, кто взвешивает свои варианты.

КПД двигателя с постоянным магнитом

Как следует из названия, электромотор с постоянными магнитами использует постоянные магниты на роторе (см. Рисунок ниже).Переменный ток, приложенный к статору, приводит к вращению ротора. Поскольку магниты постоянно намагничены, ротор может работать синхронно с коммутируемым переменным током. Устранено проскальзывание, необходимое в асинхронных двигателях, повышает тепловую эффективность.

Собственный КПД двигателя с постоянными магнитами выше, чем у асинхронного двигателя. Оба двигателя имеют трехфазную конструкцию благодаря полностью оптимизированной производительности. Однако асинхронные двигатели были разработаны для работы в основном на частоте 60 Гц. При увеличении частоты потери на вихревые токи в асинхронных двигателях будут намного больше, чем в двигателях с постоянными магнитами, использующих технологию порошкового металла.

Независимо от того, как вы изгибаете или формируете асинхронный двигатель, хорошо спроектированный синхронный двигатель с постоянными магнитами обеспечит увеличенный диапазон, лучшую производительность и т. Д.

Использование материалов двигателя с постоянным магнитом

В постоянном магните ротор теперь может быть цельной деталью, например, из магнитного материала порошковой металлургии, полученного методом прессования и спекания.Вы можете сконструировать ротор таким образом, чтобы магниты были приклеены к внешнему диаметру или заключены в ротор, как показано ниже:

( Сравнение асинхронного двигателя переменного тока и двигателя с постоянными магнитами)

Необязательно изготавливать из листовой электротехнической стали! Ротор из порошкового металла может иметь прорези, которые вы видите на изображении выше, разработанные за счет чистой формы порошкового металла, что устраняет необходимость в дорогостоящей механической обработке. Используя спеченный магнитомягкий материал, силовой металлический ротор для двигателя с постоянными магнитами может достигать прочности, аналогичной конкурирующим процессам.

Однако индукционный ротор по-прежнему требует штамповки и ламинирования. В процессе штамповки образуется гораздо больше отходов, чем при порошковой металлургии.

Применение постоянных магнитов в двигателях

Постоянный двигатель мощностью 50 кВт (около 70 л.с.) обычно весит менее 30 фунтов. (Обратите внимание, что вам все равно понадобится преобразователь постоянного тока в переменный, чтобы генерировать достаточное напряжение и частоту.)

Использование двигателей с постоянными магнитами в автомобильной промышленности включает Chevy Volt (производство прекращено), Chevy Bolt и Tesla Model 3.

• Chevy Bolt — это конструкция мощностью 200 л.с. с магнитами внутри ротора. В нем используется односкоростной редуктор с соотношением 7,05: 1 для привода колес. Общедоступных оценок веса нет.
• Tesla Model 3 также использует двигатель с постоянными магнитами. Доступно очень мало деталей, но ходят слухи, что магниты расположены в виде массива Halback. Этот массив фокусирует магнитные линии потока для полной оптимизации производительности.

Скорость двигателя с постоянными магнитами такая же, как и у его индукционного аналога:

• Нс = 120 * частота / количество полюсов

(Ns — синхронная скорость.Число полюсов — это общее число полюсов на фазу, включая северный и южный полюса.)

Помните, что ротор не будет скользить относительно рабочей частоты статора.

Стоимость против. Производительность

Одним из основных факторов, влияющих на двигатели с постоянными магнитами, является стоимость магнитов. Если вы использовали высокоэнергетические магниты (такие как железо, неодим, бор), вы почувствовали боль в своем бюджете (или у вашего начальника). Потенциальные потери при штамповке ламинирующего материала только усугубляют проблему.

Возможности для порошковой металлургии в этих типах двигателей изобилуют. Роторы двигателя с постоянными магнитами могут быть изготовлены из спеченного порошкового металла, независимо от того, выбираете ли вы внутреннюю или внешнюю конструкцию. Статор также может быть изготовлен из магнитомягких композитов. При ожидаемых высоких частотах переключения потери в SMC ниже, чем в ламинированном 3% кремниевом железе, , что еще больше повышает эффективность этой конструкции. Проще говоря, магнитомягкие композиты созданы специально для высоких частот.

Металлический порошок может повысить эффективность двигателя с постоянными магнитами по сравнению с асинхронным двигателем. Возможности порошковой металлургии создавать трехмерные формы позволяют формировать статор, полностью покрывающий весь провод магнитомягким композитом, чтобы исключить потери на конце витка. .

Это некоторые из многих преимуществ, которые предлагает металлический порошковый металл — как спеченные магнитомягкие материалы, так и SMC.

(Кривая КПД двигателя с постоянным магнитом в зависимости отасинхронные двигатели. Эта диаграмма характеристик была разработана для частоты сети около 60 Гц. Ожидайте, что по мере увеличения частоты производительность станет еще лучше. График любезно предоставлен Empowering Pumps & Equipment )

Вышеупомянутое обсуждение было сосредоточено на рассмотрении двигателей с постоянными магнитами, в которых используются конструкции статора, аналогичные тем, которые используются в асинхронных двигателях переменного тока. Однако было сделано основных разработок в конструкции двигателей нового типа , в которых также используются постоянные магниты для повышения эффективности электродвигателя.

Linear Labs разработала новую схему двигателя, сочетающую высокую эффективность с прочной конструкцией. Это устраняет некоторые из дорогих редкоземельных магнитов, с которыми вы привыкли годами.

Мы думаем, что двигатели с постоянными магнитами — это волна будущего. Для полноты картины давайте теперь посмотрим на конструкцию асинхронного двигателя, с которой работают 90% инженеров.

КПД трехфазного асинхронного двигателя переменного тока

Никола Тесла изобрел асинхронный двигатель в 1883 году.По сути, это та же базовая конструкция статора, что и у постоянного двигателя, но без постоянных магнитов.

Его основной принцип работы заключается в том, что магнитное поле, создаваемое в статоре, создает встречный ток в стержнях ротора. Индуцированный ток ротора затем создает магнитное поле в пластинах ротора. Это противоположное поле заставляет ротор вращаться — при переключении тока статора ротор всегда отстает и заставляет ротор вращаться.

Преимущества этого индуцированного магнитного поля заключаются в том, что не нужны ни щетки, ни обмотка ротора.Двигатели этого типа:

• Надежный
• Прочный
• Низкие эксплуатационные расходы

Выше представлена ​​типичная конфигурация асинхронного двигателя. Обратите внимание, что ротор имеет пластинки в сердечнике и электропроводящий материал (медь или алюминий) в пазах ротора, так называемых стержнях ротора.

Для большинства промышленных применений (более 1 л.с.) и для автомобильных трансмиссий трехфазный асинхронный двигатель является самым распространенным явлением.В этой конструкции три фазы обернуты вокруг статора таким образом, что обеспечивает более плавную работу и высокий КПД. Трехфазные двигатели переменного тока самозапускаются при подаче напряжения на обмотки статора. Во многих случаях так называемые стержни ротора расположены под углом для увеличения крутящего момента.

КПД асинхронного двигателя переменного тока на практике

Трехфазное использование в промышленных приложениях относительно просто, поскольку входящее напряжение уже является трехфазным. Однако в автомобильной промышленности вам необходимо преобразовать мощность постоянного тока аккумулятора в трехфазный переменный ток.Это происходит через преобразователь постоянного тока в переменный.

В асинхронных двигателях переменного тока необходимо учитывать скорость ротора относительно входящей частоты переменного тока. Первоначально это определяется так называемой синхронной скоростью. Для асинхронного двигателя переменного тока синхронная скорость рассчитывается следующим образом:

• Нс = 120 * частота / количество полюсов

(Помните, что Ns — это синхронная скорость. Число полюсов — это общее число полюсов на фазу, включая как северный, так и южный полюса.)

Для двухполюсного асинхронного двигателя переменного тока, работающего при 60 Гц, синхронная скорость двигателя будет 3600 об / мин. Однако, если бы в этой конфигурации ротор вращался со скоростью 3600 об / мин, у вас был бы нулевой крутящий момент от двигателя. В идеале должно быть некоторое проскальзывание ротора относительно частоты; обычно это около 5%. Таким образом, эти двигатели считаются асинхронными двигателями.

КПД трехфазных асинхронных двигателей может варьироваться от 85% до 96%. См. Таблицу ниже для зависимости крутящего момента отсоскальзывать.

(Типичный крутящий момент в зависимости от скольжения для асинхронных двигателей переменного тока — любезно предоставлено All About Circuits )

Асинхронные двигатели мощностью 50–100 л.с. для промышленного применения различаются массой от 700 до почти 1000 фунтов. Слишком тяжелый для автомобильного применения, не так ли?

Утверждается, что некоторые модели асинхронных двигателей Tesla весят всего 70 фунтов. и может генерировать 360 л.с. при 18 000 об / мин. Общий вес двигателя и инвертора составляет около 350 фунтов.- все еще намного легче, чем средний двигатель внутреннего сгорания.

Этот двигатель представляет собой трехфазный двигатель с восемью полюсами на фразу, что означает, что частота переменного тока, используемая для выработки этой мощности, составляет около 1200 Гц. На этих рабочих частотах вихретоковый нагрев ламинирующего материала будет довольно высоким. Этот автомобильный двигатель Tesla требует значительного охлаждения, чтобы не допустить его перегрева. Также немного иронично, что GM дебютировала в своем автомобиле EV1 в середине 90-х годов с асинхронным двигателем, который был ограничен тем фактом, что он использовал свинцово-кислотные батареи вместо литий-ионных батарей.

Стоимость асинхронных двигателей

Ключевым преимуществом асинхронных двигателей переменного тока для электромобилей является стоимость. Они относительно дешевы в постройке.

В индукционных конструкциях

переменного тока используются стальные листы как в статоре, так и в роторе; их можно штамповать почти одновременно из одного листа материала. Другими словами, процент брака намного ниже, чем у вашей средней работы по штамповке.

Однако уникальный дизайн автомобильного мотора Tesla немного дороже.Трудно найти точную цену в Интернете, но вариант с полным приводом для Tesla добавляет около 4000 долларов к общей стоимости автомобиля. Вы также должны учитывать повышенные требования к охлаждению на этих высоких частотах переменного тока.

Индукция против. Эффективность двигателя с постоянным магнитом: победитель …

Несмотря на преимущества использования магнитомягких материалов в двигателе с постоянными магнитами — SMC не являются фактором в индукционных конструкциях — выбор типа двигателя для вашей трансмиссии затруднен.У каждого есть свои преимущества и недостатки.

Несмотря на то, что асинхронный двигатель переменного тока был впервые разработан более 100 лет назад, он по-прежнему жизнеспособен благодаря повышению эффективности и производительности в 20-м и 21-м веках. Двигатель с постоянными магнитами — относительная новинка, но обещает более высокую производительность и, возможно, меньший вес.

Основным камнем преткновения для двигателей с постоянными магнитами является потенциально высокая стоимость магнитов. К счастью, на горизонте есть многообещающие разработки, которые могут устранить этот недостаток.

Мы пользуемся услугами уважаемого дизайнера двигателей, чтобы помочь клиентам с такими проектами. Если вам нужна помощь в разработке компонентов, чтобы в полной мере использовать весь потенциал порошковой металлургии для магнитных приложений переменного или постоянного тока, посетите наш новый ресурсный центр или свяжитесь с нами!

Двигатель с постоянным магнитом — обзор

6.5.3 Шаговый двигатель

Шаговый двигатель или шаговый двигатель производит вращение на равные углы, так называемые шаги , для каждого цифрового импульса, подаваемого на его вход.Например, если с таким двигателем 1 входной импульс производит вращение на 1,8 °, то 20 входных импульсов будут производить вращение на 36,0 °, 200 входных импульсов — на один полный оборот на 360 °. Таким образом, его можно использовать для точного углового позиционирования. При использовании двигателя для привода непрерывного ремня угловое вращение двигателя преобразуется в линейное движение ремня и, таким образом, может быть достигнуто точное линейное позиционирование. Такой двигатель используется с компьютерными принтерами, плоттерами x — y , роботами, станками и широким спектром инструментов для точного позиционирования.

Существует два основных типа шаговых двигателей: тип с постоянным магнитом, тип с ротором с постоянным магнитом и тип с регулируемым магнитным сопротивлением, тип с ротором из мягкой стали. На рисунке 6.35 показаны основные элементы типа постоянного магнита с двумя парами полюсов статора.

Рисунок 6.35. Основные принципы работы шагового двигателя с постоянными магнитами (2-фазный) с шагом 90 °.

Каждый полюс двигателя с постоянными магнитами активируется током, проходящим через соответствующую обмотку возбуждения, причем катушки устроены так, что противоположные полюса образуются на противоположных катушках.Ток подается от постоянного тока. источник к обмоткам через переключатели. Когда токи переключаются через катушки таким образом, чтобы полюса были такими, как показано на рис. 6.35, ротор переместится в линию со следующей парой полюсов и остановится там. Для рисунка 6.35 это будет угол 45 °. Если затем переключить ток так, чтобы полярность поменялась, ротор переместится на шаг, чтобы выровняться со следующей парой полюсов под углом 135 °, и остановится на этом. Полярности, связанные с каждым шагом:

9047 9047 Юг 9047 Юг Юг Юг 9047 9047 Южный 9047

Шаг	Полюс 1	Полюс 2	Полюс 3	Полюс 4
1	Север	Юг
2	Юг	Север	Юг	Север
3	Юг	Север	Север	Юг
4
4
4
5	Повторение шагов 1–4

Таким образом, в этом случае есть четыре возможных положения ротора: 45 °, 135 °, 225 ° и 315 °.

На рис. 6.36 показан базовый вид шагового двигателя с переменным сопротивлением типа . В этой форме ротор сделан из мягкой стали и не является постоянным магнитом. Ротор имеет несколько зубцов, меньшее, чем количество полюсов статора. Когда противоположная пара обмоток на полюсах статора коммутирует ток, создается магнитное поле с силовыми линиями, которые проходят от полюсов статора через ближайший набор зубцов на роторе. Поскольку силовые линии можно рассматривать скорее как эластичную нить, которая всегда пытается укоротиться, ротор будет двигаться до тех пор, пока зубья ротора и полюса статора не совпадут.Это называется положением минимального сопротивления. Таким образом, переключая ток на последовательные пары полюсов статора, ротор можно заставить пошагово вращаться. При количестве полюсов и зубцов ротора, показанном на рисунке 6.36, угол между каждым последующим шагом будет 30 °. Угол можно уменьшить, увеличив количество зубцов на роторе.

Рисунок 6.36. Основные принципы работы трехфазного шагового двигателя с переменным сопротивлением.

Существует еще одна версия шагового двигателя — гибридный шаговый двигатель .Он сочетает в себе особенности двигателей с постоянным магнитом и электродвигателя с переменным сопротивлением. У них есть ротор с постоянным магнитом, заключенный в железные колпачки, на которых есть зубья. Ротор устанавливается в положение с минимальным сопротивлением в ответ на включение пары катушек статора.

Ниже приведены некоторые из терминов, обычно используемых при описании шаговых двигателей:

1.

Фаза

Это количество независимых обмоток на статоре, например.грамм. четырехфазный мотор. Требуемый ток для каждой фазы, ее сопротивление и индуктивность будут указаны таким образом, чтобы был указан коммутационный выход контроллера. На рис. 6.35 показан пример двухфазного двигателя, такие двигатели, как правило, используются в легких условиях. Рисунок 6.36 представляет собой пример трехфазного двигателя. Четырехфазные двигатели обычно используются для приложений с более высокой мощностью.

2.

Угол шага

Это угол, на который ротор поворачивается за одно переключение для катушек статора.

3.

Удерживающий момент

Это максимальный крутящий момент, который может быть приложен к двигателю с приводом, не перемещая его из исходного положения и вызывая вращение шпинделя.

4.

Момент втягивания

Это максимальный крутящий момент, с которым двигатель запускается при заданной частоте импульсов и достигает синхронизма без потери шага.

5.

Момент отрыва

Это максимальный крутящий момент, который может быть приложен к двигателю, работающему с заданной частотой шагов, без потери синхронизма.

6.

Скорость втягивания

Это максимальная частота переключения или скорость, с которой нагруженный двигатель может запускаться без потери шага.

7.

Скорость отрыва

Это частота переключения или скорость, с которой нагруженный двигатель будет оставаться в синхронном состоянии, поскольку частота переключения уменьшается.

8.

Диапазон поворота

Это диапазон скоростей переключения между втягиванием и отрывом, в котором двигатель работает синхронно, но не может запускаться или реверсировать.

На рисунке 6.37 показаны общие характеристики шагового двигателя.

Рисунок 6.37. Характеристики шагового двигателя.

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением не содержит магнита, что помогает сделать его более дешевым и легким, а также более быстрым ускорением. Однако отсутствие магнита означает, что когда на него не подается питание, ничто не удерживает ротор в фиксированном положении. Двигатель с постоянными магнитами обычно имеет больший угол шага, 7,5 ° или 15 °, чем двигатель с регулируемым магнитным сопротивлением.Гибридный двигатель обычно имеет 200 зубцов ротора и вращается с шагом 1,8 °. Они обладают высоким статическим и динамическим крутящим моментом и могут работать с очень высокой частотой шагов. Как следствие, они очень широко используются.

Для приведения в действие шагового двигателя, чтобы он действовал шаг за шагом для обеспечения вращения, требуется, чтобы каждая пара катушек статора включалась и выключалась в требуемой последовательности, когда вход представляет собой последовательность импульсов (рисунок 6.38). Имеются схемы драйверов, обеспечивающие правильную последовательность и рисунок 6.39 показан пример SAA1027 для четырехфазного униполярного шагового двигателя. Двигатели называются униполярными, , если они подключены так, что ток может течь только в одном направлении через любой конкретный вывод двигателя, биполярный , если ток может течь в любом направлении через любой конкретный вывод двигателя. Шаговый двигатель будет вращаться на один шаг каждый раз, когда вход триггера переходит с низкого на высокий. Двигатель вращается по часовой стрелке при низком входном вращении и против часовой стрелки при высоком.Когда установленный вывод становится низким, выход сбрасывается. В системе управления эти входные импульсы могут подаваться микропроцессором.

Рисунок 6.38. Вход и выход для системы привода шагового двигателя.

Рисунок 6.39. Схема драйвера SAA1027 для 4-фазного шагового двигателя 12 В.

Некоторые приложения требуют очень малых углов шага. Хотя угол шага можно сделать небольшим за счет увеличения количества зубцов ротора и / или количества фаз, обычно более четырех фаз и 50–100 зубцов не используются.Вместо этого используется метод, известный как мини-шаг , при котором каждый шаг делится на ряд подшагов равного размера с использованием разных токов в катушках, так что ротор перемещается в промежуточные положения между нормальными положениями шага. Например, этот метод можно использовать для разделения шага 1,8 ° на 10 равных шагов.

В разделе 4.4.2 показано применение шагового двигателя для управления положением инструмента. Данные производителя для шагового двигателя включают: 12 В 4-фазный, униполярный, угол шага 7.5 °, подходящий драйвер SAA1027.

Пример

Шаговый двигатель должен использоваться для привода каретки принтера через систему ремня и шкива (рис. 6.40). Ремень должен перемещать массу в 500 г, которая должна набирать скорость 0,2 м / с за время 0,1 с. Трение в системе означает, что для перемещения каретки требуется постоянное усилие в 2 Н. Шкивы имеют эффективный диаметр 40 мм. Определите требуемый момент втягивания.

Рисунок 6.40. Пример.

Сила F , необходимая для ускорения массы, составляет

F = ma = 0,500 × (0,2 / 0,1) = 1,0 Н.

Общая сила, которую необходимо преодолеть, складывается из вышеуказанной силы и силы трения. Таким образом, общая сила, которую необходимо преодолеть, составляет 1,0 + 2 = 3 Н.

Эта сила действует в радиусе 0,020 м, поэтому крутящий момент, который необходимо преодолеть для запуска, то есть крутящий момент втягивания, составляет

крутящий момент = сила × радиус = 3 × 0,020 = 0,06 Нм

Двигатели с постоянными магнитами ABB — Двигатели с высокими рабочими характеристиками ABB (двигатели низкого напряжения IEC)

Диапазон двигателей с постоянными магнитами расширяет эффективный диапазон номинальной скорости тяжелых промышленных рабочих лошадок до 100 — 850 об / мин.Двигатели могут упростить приводные системы, эффективно устраняя необходимость в устройствах снижения скорости. Они предназначены исключительно для питания преобразователей частоты, где обеспечивают высокую точность скорости даже без датчиков скорости, поскольку являются синхронными двигателями без скольжения ротора.

Характеристики

• Диапазон крутящего момента от 1000 до 50 000 Нм
• Конструкция на основе стандартной конструкции асинхронного двигателя
• Намагничивание ротора постоянными магнитами
• Полностью закрытая конструкция со степенью защиты IP 55
• С воздушным или жидкостным охлаждением

Наиболее распространенные приводные системы, которые может заменить двигатель с постоянными магнитами:

• Комбинация традиционного двигателя переменного тока, преобразователя частоты и коробки передач
• Традиционный низкоскоростной двигатель переменного тока, обычно 10-16-полюсный или медленнее с преобразователем частоты
• Регулируемый привод постоянного тока с коробкой передач

Выходная мощность	0 — 220 об / мин, 17 — 1120 кВт при 220 об / мин 0 — 300 об / мин, 25 — 1600 кВт при 300 об / мин 0 — 430 об / мин, 38 — 2240 кВт при 430 об / мин мин 0 — 600 об / мин, 57 — 2500 кВт при 600 об / мин
Типоразмеры	IEC 280-400
Материал рамы	Чугун / Сварная сталь
Напряжения	Все напряжения
Защита	IP 55
Охлаждение	Воздух или жидкость

Типы двигателей | Renesas

Матовый двигатель постоянного тока

Поскольку этот тип двигателя приводится в действие источником постоянного тока, его также называют просто двигателем постоянного тока.Чтобы отличить его от синхронного двигателя с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока), мы будем называть его щеточным двигателем постоянного тока. Поскольку щеточный двигатель постоянного тока сравнительно экономичен и прост в управлении, он используется в широком спектре применений.

Щеточный двигатель постоянного тока генерирует крутящий момент путем механического переключения направления тока в координации с вращением с помощью коммутатора и щеток. Недостатки щеточного двигателя постоянного тока включают необходимость технического обслуживания из-за износа щеток и возникновения электрических и механических шумов.Коэффициент заполнения ШИМ можно регулировать с помощью микроконтроллера и т. Д. Для изменения приложенного напряжения, что позволяет контролировать скорость вращения и положение.

Приложения

• Игрушки
• Электроинструменты
• Автомобильные электронные компоненты

---

Синхронный двигатель с постоянным магнитом (бесщеточный двигатель постоянного тока)

Уберите коллектор и щетки, которые являются недостатками щеточного двигателя постоянного тока, и вы получите синхронный двигатель с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока).

Из-за отсутствия щеток бесщеточный двигатель постоянного тока имеет длительный срок службы и низкий уровень шума. Кроме того, он может обеспечить высокую эффективность, поэтому он используется в широком спектре приложений, включая энергосберегающие бытовые приборы и длительные промышленные приложения.

Есть два основных типа конструкции, различающиеся тем, как магнит установлен на роторе.

• Поверхностный постоянный магнит (SPM): у этого типа постоянный магнит прикреплен к внешней стороне ротора, а магнитная проницаемость постоянна во всех положениях.
• Внутренний постоянный магнит (IPM): этот тип имеет постоянный магнит, встроенный в ротор, и, поскольку магнитная проницаемость изменяется в зависимости от положения, можно использовать реактивный момент.

Поскольку не существует структуры для механического переключения направления тока, это необходимо выполнять электронным способом с использованием схемы инвертора. При возбуждении схемы инвертора с помощью микроконтроллера и т. Д. К статору прикладывается трехфазное напряжение переменного тока, создавая вращающееся магнитное поле.

Формы сигналов

можно разделить на следующие два основных типа.

• Привод с трапецеидальной (прямоугольной) формой волны.
• Привод синусоидальной волны: Приводится путем подачи напряжения синусоидальной формы для подавления вибрации, шума и пульсации крутящего момента, которые возникают при использовании привода с трапецеидальной волной. Во многих случаях векторное управление (управление, ориентированное на поля) используется для линейно независимого управления крутящим моментом и фазой.Поскольку крутящий момент пропорционален приводному току, высокоскоростное и высокоточное управление положением и скоростью возможно за счет добавления датчиков положения и скорости.

Для эффективного движения необходимо определить положение ротора (магнита). Датчики Холла, энкодеры и резольверы используются для определения положения. Из-за температурных ограничений датчиков и соображений стоимости бывают случаи, когда положение ротора (магнита) оценивается по трехфазному току или наведенному напряжению без использования датчиков (оценка положения без датчиков).

В целом, в промышленных системах в основном используется сенсорный метод, а в бытовых приборах — бессенсорный метод оценки положения.

Приложения

• Кондиционеры
• Стиральные машины
• Холодильники
• Электроинструменты
• Сервоприводы
• Роботы
• Компрессоры
• Жесткие диски (HDD)
• Автомобильные электронные компоненты

---

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель, приводимый в действие трехфазным источником переменного тока.Вращающееся магнитное поле создается путем пропускания трехфазного переменного тока через статор, а индуцированный ток создается в роторе за счет электромагнитной индукции. Это вращающееся магнитное поле и индуцированный ток создают электромагнитную силу, которая заставляет ротор вращаться. Поскольку магнитное поле должно перемещаться относительно ротора, чтобы генерировать индуцированный ток, скорость вращения ротора всегда ниже, чем синхронная скорость вращающегося магнитного поля.Разница между частотой вращающегося магнитного поля и частотой, эквивалентной скорости вращения, называется частотой скольжения. Создаваемый крутящий момент пропорционален частоте скольжения.

Трехфазный асинхронный двигатель имеет простую и прочную конструкцию. Поскольку он прост в использовании для двигателей большой мощности и имеет относительно хороший КПД, он часто используется в промышленных сегментах. Однако из-за вышеупомянутой частоты скольжения он не подходит для управления положением.

Во многих случаях трехфазный переменный ток, используемый на заводах и т. Д., Вводится напрямую для привода двигателя с постоянной скоростью. Для энергосберегающих приложений с регулируемой скоростью, которые ценят эффективность, двигатель может иметь инверторный привод для управления крутящим моментом и скоростью вращения.

---

Однофазный асинхронный двигатель

Однофазные асинхронные двигатели — это тип асинхронных двигателей, которые, как следует из названия, работают от однофазного источника переменного тока.Поскольку самозапуск невозможен при однофазном переменном токе, двигателю требуется способ запуска.

Однофазные асинхронные двигатели можно разделить на следующие три основных типа, в зависимости от способа их запуска.

• Конденсатор: Конденсатор разделяет фазы для создания двухфазного переменного тока для получения пускового момента.
• Разделенная фаза: Катушка стартера с низкой индуктивностью используется для получения пускового момента.
• Затененный полюс: Затененный полюс производит наведенный ток, который используется для получения пускового момента.

Во многих случаях однофазный переменный ток, используемый в домах и т. Д., Вводится напрямую для приведения в действие двигателя с постоянной скоростью. Фазой переменного напряжения можно управлять с помощью симистора для управления скоростью вращения.

Приложения

• Холодильники
• Вентиляторы
• Пылесосы
• Компрессоры

Рекомендуемые аналоговые устройства и устройства питания

---

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель изменяет положение ротора ступенчато, переключая диаграмму напряжения, которая прикладывается к обмотке статора.Поскольку количество переключений диаграммы напряжения и угол поворота диаграммы напряжения находятся в точной пропорции, положение можно контролировать без какой-либо обратной связи. К недостаткам шагового двигателя относятся небольшой крутящий момент, неспособность справляться с резкими изменениями нагрузки и подверженность вибрации, которая снижает эффективность.

Шаговые двигатели

можно разделить на следующие три основных типа.

• Переменное сопротивление (VR): Также называется реактивным электродвигателем с регулируемым сопротивлением (электродвигатель SR).Это низкая стоимость, потому что нет магнита, но недостатком является низкая эффективность.
• Постоянный магнит (PM): Поскольку используется постоянный магнит, крутящий момент и эффективность относительно высоки. Кроме того, положение можно удерживать, даже когда ток не течет.
• Hybrid (HB): объединяет типы VR и PM для двигателя с хорошим разрешением, относительно крутящим моментом и эффективностью.

Существует четыре основных типа вождения.

• Однофазное возбуждение: Приводит в действие, пропуская ток через любую однофазную обмотку по порядку.
• Двухфазное возбуждение: Управляет, пропуская ток через любую двухфазную обмотку по порядку.
• Однофазное возбуждение: объединяет однофазное возбуждение и двухфазное возбуждение для увеличения угла шага в два раза.
• Microstep: управляет ступенчатым углом с высоким разрешением за счет синусоидального изменения величины тока, подаваемого на каждую фазу.

Приложения

• Аппаратура автоматизации делопроизводства
• Камеры
• Промышленное оборудование

Двигатели с постоянными магнитами | Магнитные приложения

Магниты для двигателей с постоянными магнитами

Bunting предлагает заказчикам широкий спектр индивидуальных магнитов для двигателей с постоянными магнитами (двигателей с постоянными магнитами) для различных применений.Многие из важнейших вещей в нашей жизни — наши автомобили, бытовая техника и промышленное оборудование, на которое мы полагаемся, чтобы вести современный образ жизни, — зависят от двигателей как их ключевых компонентов. Bunting помогает нашим клиентам создавать лучшие двигатели для своих приложений. Наша команда опытных инженеров работает с клиентами от начала проекта до его завершения.

Используйте мощность двигателей с постоянными магнитами — настраиваемое магнитное приложение от Bunting

Наиболее распространенным типом двигателей с постоянными магнитами являются бесщеточные электродвигатели постоянного тока (BLDC), в которых используются постоянные магниты, а не обмотка, для создания поля которой требуется электрический ток.Поскольку для поля ротора не требуется электрический ток, результатом является значительная экономия энергии и повышение эффективности по сравнению с асинхронными двигателями. Двигатели с постоянными магнитами имеют множество общих преимуществ, в том числе:

• Устойчивое магнитное поле: Двигатели с постоянными магнитами создают постоянное постоянное магнитное поле по сравнению со стандартными синхронными двигателями.
• Экологичность: двигатели с постоянными магнитами обеспечивают высокую эффективность, безмасляную работу без выбросов.Они позволяют избежать использования менее экологически чистого оборудования, такого как генераторы ископаемого топлива. Количество энергии, необходимое для создания этих двигателей, незначительно по сравнению с тем, сколько электромагнитной энергии они способны в конечном итоге произвести. Двигатели с постоянными магнитами находятся на переднем крае непрерывного развития приложений зеленой энергии.
• Размер: Постоянные магниты легкие и компактные, что означает, что они требуют меньше места для установки при сохранении высокой мощности.
• Крутящий момент: По сравнению со стандартными синхронными двигателями, двигатели с постоянными магнитами демонстрируют значительное улучшение крутящего момента.
• Температура: Двигатели с постоянными магнитами обычно работают при более низких температурах по сравнению с другими двигателями, но обеспечивают улучшенный привод и производительность.
• Инвестиции: двигатели с постоянным магнитом надежны, долговечны и доступны по цене.
• Применения: Автомобильные вспомогательные двигатели, робототехника, автоматизация производства, кондиционеры, компьютерные дисководы, нагнетатели, приборы и т. Д.

Bunting: лучший производитель магнитов для двигателей с постоянными магнитами В двигателях

с постоянными магнитами используются все типы постоянных магнитов, и компания Bunting предлагает обширную цепочку поставок всех магнитных материалов. Мы будем работать, чтобы определить, какой материал лучше всего подходит для вашего применения, и наш набор доступных материалов включает алнико, феррит, самарий, кобальт и, конечно же, неодим. Наша команда инженеров разработает и изготовит магниты на заказ из материала, который лучше всего подходит для ВАШЕГО уникального применения.

Чего можно ожидать от овсянки:

• 2D и 3D магнитное моделирование вашей конструкции
• Быстрое прототипирование конструкций
• Возможность производства магнитов и магнитных узлов в любом количестве
• Обширные проверки качества продукта
• Своевременная доставка

В компании Bunting мы разрабатываем магниты на заказ в соответствии с вашими потребностями. Мы сочетаем изобретательность, глубокий опыт и специализированный ассортимент оборудования, чтобы предоставить вам именно тот продукт, который вам нужен, без ущерба для качества проектирования и разработки.

Поговорите с одним из наших экспертов по магнитам сегодня. Свяжитесь с нами здесь.

Двигатели с постоянными магнитами с высокой мощностью и долговечностью

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, обеспечивающие высокую мощность и долговечность

От электродвигателей требуются те же условия, что и от ваших продуктов заказчики: рентабельность, эффективность и надежность. Nidec Motor Corporation гордится производством двигателей постоянного тока с постоянными магнитами, которые демонстрируют все три этих качества.Мы поставляем первоклассные двигатели с постоянным током постоянного тока различных известных брендов, идеально подходящие для применений, в которых требуется высокий крутящий момент, а также постоянный крутящий момент на различных скоростях. Наши опытные инженеры могут специально спроектировать двигатели в соответствии с вашими уникальными требованиями.

Марка HURST

Клиенты доверяют исключительным продуктам, производимым под маркой HURST®, с 1950 года, когда в Принстоне, штат Индиана, открылась семейная инструментальная мастерская.Эта репутация превосходного качества сохраняется на протяжении трех поколений семьи Херст. Теперь, как часть крупнейшего производителя электродвигателей в мире, бренд HURST продолжает поставлять надежные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами и первоклассное обслуживание клиентов.

Марка LEROY-SOMER

Марка LEROY-SOMER ™ создает высокопроизводительные и энергоэффективные двигатели в рамках всемирно известной корпорации Nidec Motor Corporation. Этот бренд радует покупателей с 1919 года, когда он был основан во Франции.Наши двигатели PMDC марки LEROY-SOMER, высоко ценимые во всем мире, обеспечивают точность процессов клиентов. Если вам нужны долговечность и эффективность, вам не нужно больше искать.

Марка MERKLE-KORFF

Наша марка MERKLE-KORFF ™ начала производство качественных двигателей в 1911 году, начав с производства небольших двигателей и мотор-редукторов. Этот бренд известен созданием первого небольшого мотор-редуктора в 1920-х годах, а затем инновациями в простом мотор-редукторе, который сыграл решающую роль в автоматизации машин для производства безалкогольных напитков.Сегодня, под эгидой Nidec Motor Corporation, MERKLE-KORFF предлагает полный спектр надежных двигателей с постоянным током постоянного тока, которые отличаются исключительной стоимостью и долговечностью. Наши двигатели с постоянным постоянным током под этой торговой маркой известны тем, что выдерживают высокие требования, такие как приводы дверей, транспортировка материалов и системы обработки денег.

Марка США MOTORS

Двигатели марки

U.S. MOTORS® сходят с наших сборочных линий с 1908 года. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами этой марки идеально подходят для использования в таких приложениях, как нагнетатели, компрессоры, насосы, вентиляторы и оборудование с прямым подключением, а также многие другие.Наши двигатели с постоянным постоянным током обеспечивают клиентов большой мощностью в небольшом корпусе, обеспечивая высокий уровень крутящего момента и поддерживая крутящий момент в диапазоне различных скоростей. Энергоэффективные и долговечные, вы можете положиться на наши двигатели, которые позволят вашим процессам работать как можно дольше.

.