モーター&永久磁石

永久磁石モーターは、励起コイルや励起電流を必要とせずに、永久磁石を使用してモーターの磁場を生成します。 従来の電気励起モーターと比較して、高効率やシンプルな構造などの大きなメリットがあります。 永久磁石モーターの用途は非常に広く、航空宇宙、国防、工業および農業生産、日常生活のほぼすべての分野をカバーしています。 高性能永久磁石材料の開発と制御技術の急速な発展により、永久磁石モーターの用途はさらに広範になります。 今日は、永久磁石モーターと永久磁石材料の性能がモーターに与える影響を理解するためにあなたを連れて行きます。

永久磁石モーターの原理と構造

モーターにはさまざまな種類があることは誰もが知っていますが、基本的な原則は、電気エネルギーと運動エネルギーの変換を実現するための電磁気学と電磁誘導の適用です。 モーターの基本原理と構造についてもっと知りたい場合は、クリックして基本原理と基本構造を表示できます。 本日は、永久磁石DCモーターと永久磁石同期モーターを例にとり、永久磁石モーターについて簡単に紹介します。

  1. 永久磁石DCモーター

永久磁石DCモーターの動作原理と構造は、電流によって励起された磁極の代わりに永久磁石極が使用されることを除いて、通常のDCモーターと同様です。 転流方式はブラシモーターとブラシレスモーターに分けられます。 電子整流。

DCブラシモーターを例にとると、永久磁石の磁極は同じ円周上に配置されており、磁力の青い線はモーターの磁気回路を表しています。

永久磁石ブラシ付きDCモーターのローターは、ローターコア、ローター巻線、整流子、および一般的なDCモーターのローターと同じ回転シャフトで構成されています。 ローターとブラシアセンブリをステーターに挿入して、永久磁石DCモーターを形成します。

中小電力の永久磁石DCモーターは、電動自転車、電動バイク、スクーターに広く使用されています。

  1. 永久磁石同期モーター

近年、力率が高く効率が良い永久磁石同期電動機が急速に発展しています。 多くの場合、一般的に使用されているAC非同期モーターに徐々に取って代わっています。 その中でも、非同期始動永久磁石同期モーターは優れた性能を持ち、非常に優れた有望な省エネモーターです。 永久磁石同期モーターの固定子構造と動作原理は、AC非同期モーターと同じです。 通常の非同期モーターとの違いは、ローター構造にあります。 ローターには永久磁石ポールが装備されており、永久磁石はローターのさまざまな位置に配置されています。

永久磁石モーターの開発は、永久磁石材料の開発と密接に関連しています

1920年代に登場した世界初のモーターは、永久磁石から励起磁場を発生させる永久磁石モーターでした。 しかし、当時使用されていた永久磁石材料は天然磁鉄鉱(Fe3O4)であり、磁気エネルギー密度は非常に低かった。 それで作られたモーターはかさばり、すぐに電気励起モーターに置き換えられました。

さまざまなモーターの急速な発展と現在の磁化器の発明により、人々は永久磁性材料のメカニズム、組成、製造技術について徹底的な研究を行い、炭素鋼などのさまざまな永久磁性材料を次々と発見してきました。タングステン鋼、コバルト鋼。 。 特に1930年代に登場したアルミニウム-ニッケル-コバルト永久磁石と1950年代に登場したフェライト永久磁石は磁気特性を大幅に改善し、さまざまなマイクロおよび小型モーターが励起に永久磁石を使用しています。 ただし、アルニコ永久磁石の強制力は低く、フェライト永久磁石の残留密度は高くないため、モーターへの適用範囲が制限されます。 1960年代から1980年代にかけて、サマリウムコバルト永久磁石とネオジム鉄ホウ素永久磁石材料が相次いで登場しました。 それらの高い残留磁束密度、高い保磁力、高い磁気エネルギー積、および線形減磁曲線は、優れた磁気特性に特に適しています。 永久磁石モーターの開発が新しい歴史的時代に入ったように、モーターを製造しています。

磁性鋼の性能とモーターの性能の関係

  1. 残留磁気の影響

DCモーターの場合、同じ巻線パラメーターとテスト条件の下で、残留磁気が高くなるほど、無負荷速度が遅くなり、無負荷電流が小さくなります。 最大トルクが大きいほど、最高効率ポイントの効率が高くなります。 実際の試験では、一般的に無負荷速度のレベルと最大トルクの大きさを使用して、磁性鋼の残留基準を判断します。

同じ巻線パラメータと電気パラメータの場合、残留電力が高いほど無負荷速度が遅くなり、無負荷電流が小さくなる理由は、実行中のモーターが比較的低速で十分な逆方向を持っているためです。生成された電圧は、巻線に加えられる起電力の代数的合計を減らします。

  1. 保磁力の影響

モーターの動作中は、常に温度と逆減磁の影響があります。 モーター設計の観点から、強制力が大きいほど磁石の厚み方向が小さくなり、強制力が小さいほど磁石の厚み方向が大きくなります。 しかし、磁性鋼が一定の強制力を超えた後は、モーターの他の部品がその温度で安定して動作することができないため、それは役に立たない。 強制力は需要を満たすのに十分です。 推奨実験条件での需要を基準として、資源を無駄にする必要はありません。

  1. 直角度の影響

直角度は、モーター性能テストの効率曲線の真直度にのみ影響します。 モーター効率曲線の真直度は重要な指標基準としてリストされていませんが、自然の道路条件下でのハブモーターの連続距離にとって非常に重要です。 重要。 道路状況が異なるため、モーターが常に最大効率点で動作するとは限りません。これが、一部のモーターの最大効率が高くなく、走行距離が遠い理由のXNUMXつです。 優れたハブモーターの場合、最大効率が高いだけでなく、効率曲線も可能な限り水平である必要があります。 効率低下の傾きが小さいほど良い。 インホイールモーターの市場、技術、規格が成熟するにつれ、これは徐々に重要な規格になります。

  1. パフォーマンスの一貫性の影響

一貫性のない残留磁気:特に高性能の個人でさえ良くありません。 各一方向磁場セクションの磁束の不整合により、トルクは非対称になり、振動が発生します。

強制力の不一致:特に、個々の製品の強制力が低すぎるため、逆減磁が発生しやすく、各磁性鋼の磁束の不一致やモーターの振動が発生します。 この効果は、ブラシレスモーターの場合により重要です。

磁性鋼の形状と公差がモーター性能に及ぼす影響

  1. 磁石の厚さの影響

内側または外側の固定磁気コイルの場合、厚みが増すとエアギャップが小さくなり、実効磁束が大きくなります。 明らかな性能は、同じ残留磁気が無負荷速度を低下させ、無負荷電流が減少し、モーターの最大効率が向上することです。 ただし、モーターの転流振動が大きくなるなどのデメリットもあり、モーターの効率曲線が比較的急になります。 したがって、振動を低減するために、モーターの磁石の厚さは可能な限り均一にする必要があります。

  1. 磁石幅の影響

密集したブラシレスモーターマグネットの場合、累積ギャップの合計は0.5mmを超えることはできません。 小さすぎると設置できません。 小さすぎると、モーターの振動や効率が低下します。 これは、磁石の位置を測定するホール素子の位置と磁気が一致しないためです。鋼の実際の位置は一致せず、幅の一貫性を保証する必要があります。そうしないと、モーターの効率が低く、振動が大きくなります。

ブラシ付きモーターの場合、磁性鋼の間に一定のギャップがあり、これは機械的転流遷移ゾーン用に予約されています。 ギャップはありますが、ほとんどのメーカーは、モーター磁性鋼の取り付け位置を確保するために、取り付け精度を確保するために厳格な磁性鋼の取り付け手順を採用しています。 磁性鋼の幅を超えると、取り付けられません。 磁性鋼の幅が小さすぎると、磁性鋼の位置がずれ、モーターの振動が大きくなり、効率が低下します。

  1. マグネット面取りサイズと非面取りの効果

面取りをしないと、モーターの磁場の端での磁場の変化率が大きくなり、モーターのパルス脈動が発生します。 面取りが大きいほど、振動は小さくなります。 ただし、面取りは一般に磁束がある程度失われます。 一部の仕様では、面取りが0.8に達すると、磁束損失は0.5〜1.5%になります。 ブラシ付きモーターの残留磁気が低い場合、面取りのサイズを適切に小さくすると、残留磁気を補うのに役立ちますが、モーターの脈動は増加します。 一般に、残留磁気が小さい場合は、長さ方向の公差を適切に大きくすることができ、実効磁束をある程度大きくすることができるため、モーターの性能は基本的に変わりません。