Введение
Огромные достижения в области разработки постоянных магнитов синхронных машин имели место за последние два десятилетия, особенно в высокой эффективности внутреннего пространства с постоянными магнитами (IPM), двигатели и связанные с ними технологии привода. Внимательное изучение показывает, что различные технологические достижения и рыночные силы объединились, иногда случайные способы, чтобы ускорить развитие постоянными магнитами синхронных машин. В обычной синхронной машины, электромагнита производится постоянный ток, проходящий через обмотки размещены на ротор машины. В постоянных магнитов (ПМ) машин, электромагнитов заменяется современные жесткие постоянные магниты с хорошими магнитными свойствами, таких как неодим железо бор (NdBFe). Премьер-синхронной машины доступна как PM генераторы и двигатели PM. Благодаря их использованию в современной линии, начать, а также плавный пуск инвертора подачей переменного тока (переменного тока) приводов в интенсивном энергоемких устройств, таких как кондиционеры и электрических и гибридных электрических транспортных средств, а также тяжелых цикл вентиляторы и насосы, IPM синхронные двигатели легко пользу энергетический голод мир.
Магнит размещения
Постоянные магниты могут быть помещены в ротор в одном из трех способов: для поверхностного монтажа, вставка в роторе, или встроенный в ротор. Последний тип называется интерьера с постоянными магнитами (IPM) синхронной машины. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения дизайна, применения и эффективности. Поскольку относительная проницаемость для поверхностного монтажа типа почти равно, что в воздухе, он ведет себя как круглый ротор синхронной машины. Она производит электрическое напряжение и силу, когда машина работает как генератор, и крутящий момент, когда машина работает как двигатель. С другой стороны, ротора одного из двух других типов ведет себя, как будто это имеет свои полюса (то есть, как явнополюсной синхронной машины). Эти два других типа производят напряжение и двух компонентов питания (или момента) путем изменения индуктивности машины в воздушном зазоре. Один из компонентов разработанных крутящий момент называют магнит крутящего момента, и результаты постоянного магнита возбуждения. Второй компонент момент называется нежелание крутящий момент, и результаты изменения воздушного зазора reluctances. Круглый ротор машины производит только крутящий момент магнита или власти.
IPM конструкции двигателя
При запуске двигателя привлечь большие токи при подключении непосредственно через нормальное напряжение питания. Двигатели, как правило, начали использовать пониженном напряжении, в противном случае двигатель запускается непосредственно через поставки называется линией старта двигателя. На рисунке 1 показан ротор трехфазный, четыре полюса, линии старта, IPM двигателя.Одного квадранта сечение ИПМ ротора рис. 1, с набором парных неодимовый бор железа постоянных магнитов в формировании V, показана на рис. 2. Верхняя и нижняя проводящих материалов уменьшить INTERMAGNET поток рассеяния. Это V-формы ИПМ машина развивает две составляющие крутящего момента. Трехфазные распределенные обмотки катушки вставляется в пазы в статор. Таким образом, представляет собой начало статора распределенной катушки в фазе, и "это конец, что катушка, подобные обозначения для фазы б, в. Ротор двигателя ИПМ разработан с постоянными магнитами, расположенный ниже баров проводимости клетки. Магнит полярность ориентирован в частичной форме V в ИПМ ротора, что он создает изменения индуктивности машины по прямой (г) и квадратурной (Q) осей машины. Таким образом, машина ведет себя как с постоянными магнитами, взволнованный, явнополюсной машина синхронный, без физического изменения воздушных зазоров, что характерно для обычных основные синхронной машины.
Рис. 1 Ротор интерьера с постоянными магнитами (IPM) машины. (К. Курихара и М. А. Рахман, высокоэффективные линии старта интерьера постоянными магнитами, IEEE Trans. Пром Appl., 40 (3) :789-796, 2004)
Рис. 2 Сечение ИПМ машины с магнитами в формировании V. Стрелки на постоянных магнитах указывают направление намагниченности. Осевая длина машины составляет 70 мм (2,8 дюйма). (К. Курихара и М. А. Рахман, высокоэффективные линии старта интерьера постоянными магнитами, IEEE Trans. Пром Appl., 40 (3) :789-796, 2004)
Применение синхронных генераторов PM
Применение больших PM синхронных генераторов электрических инженерных систем по-прежнему ограничено, но эти генераторы широко используются для чрезвычайных ситуаций, в режиме ожидания, и изолированных источников питания. Существует последнее время тенденция использовать для поверхностного монтажа ротора PM в больших низкоскоростных ветряных генераторов. Преимущества поверхностного монтажа синхронных машин PM включают простой монтаж постоянных магнитов на роторе поверхности, где они могут быть проведены на месте с помощью клея или держатель из нержавеющей стали рукава. Постоянный магнит-генераторы переменного тока используются как стартер / генератор переменного тока в стандартной (бензиновых) автомобилей.
Рис. 3 IPM IPM двигателя и генератора гибридных электрических транспортных средств. (М. Камия, разработка двигателей тягового привода для системы Toyota гибрид, Труды международной конференции силовой электроники (ИПЕК 2005), Ниигата, Япония, 4-8 апреля 2005 года)
В настоящее время для исследования переходных режимов в электрических системах наиболее широко используются специализированные компьютерные программы (Mustang
; Корона
; СДО-6
; Анарэс
; Dakar
; Eurostag
; PSS/E
; SimPow
Netovac
и др.), а также универсальные пакеты моделирования с наборами приложений, например среда Matlab.
IPM синхронного двигателя приложений и производительность
В отличие от ограниченного объема ИПМ генераторы синхронные, IPM синхронных двигателей, используемых в энергоэффективных двигателей переменного тока. (Двигатель с аксессуарами аппаратного управления называется двигатель). Эти двигатели ИПМ становятся широко применяется в приложениях, требующих высокой производительности, чтобы добиться успеха на конкурентном рынке приводной двигатель для качества продукции и улучшения обслуживания. Это потому, что их выгоднее функций, таких как высокий крутящий момент к текущей ликвидности, высокой мощности к весу, высокой эффективности с высоким коэффициентом мощности, низкий уровень шума и надежности.
Эти двигатели очень популярны, потому что они преодолеть ограничения, как двигатель переменного тока индукции и обычных синхронных двигателей. Контроль ИПМ синхронных двигателей является относительно простым. Кроме того, он отвечает почти всем требованиям для современных высокопроизводительных промышленных приводов двигателя. Хотя есть некоторые проблемы в проектировании и эксплуатации двигателей ИПМ синхронные, они были успешно выполнены за последние 25 лет, что привело к появлению современных СИЗ двигателей.
Управления и эксплуатации современных систем IPM синхронный привод лежат в основе высокопроизводительной и эффективной технологии IPM двигателя для современных крупных промышленных приложений. Это потому, что IPM синхронный двигатель представляет собой гибрид машины, в которой общая двигатель развитой момент состоит из постоянного магнита компонент крутящего момента и компоненты нежелание крутящего момента. Это принципиально явнополюсной типа PM синхронного двигателя, а следовательно, она производит больше мощности. Это приводит к более крутящий момент. Производительность линии старта ИПМ синхронного двигателя на рис. 1 и 2 представлены в таблице. Сравнение выступления 4-полюсный, 3 фазы, 600-W-выход ИПМ синхронным двигателем и стандартной 4-полюсный, 3-фазный, короткозамкнутый асинхронный двигатель с тем же 600-Вт выходной мощности показывает, что IPM синхронный двигатель дает результаты превосходят индукционного двигателя в каждой категории, кроме развитой крутящего момента и максимальной мощности. Эффективности и эффективности, коэффициента мощности продукт ИПМ синхронного двигателя на 14% и 35% соответственно, чем у асинхронного двигателя. Кроме того, 30% улучшения коэффициента мощности двигателя ИПМ является весьма полезным для рейтингов преобразователь для мягкого исходным целям. Один из самых успешных применений ИПМ синхронных двигателей является их использование в компрессор насосы современных энергосберегающих кондиционеров.
На рисунке 3 показано применение ИПМ машин в коммерческих параллельных гибридных электрических транспортных средств и как тяговый двигатель и генератор подзарядки. На рисунке 4 показана особенность гибридных ИПМ синхронной машины в развивающихся нежелание крутящий момент в дополнение к постоянным магнитом крутящего момента. Нежелание крутящий момент составляет 54% от общего объема крутящий момент тяга требуется на единицу веса транспортного средства с максимальной скоростью 6000 оборотов в минуту для 2000 модели гибридных электрических транспортных средств и 60% от общего объема крутящий момент тяга на единицу веса автомобиля при максимальной скорости 13500 оборотов в минуту для модели 2010. Таким образом, отношение нежелание крутящий момент на постоянных магнитах крутящий момент увеличился с 1,17 до 1,50 для новых моделей параллельных гибридных электрических транспортных средств.
Рис. 4 Соотношение крутящего момента магнита и нежелание крутящий момент составит момент для гибридных электрических транспортных средств (Toyota Prius). (М. Камия, разработка двигателей тягового привода для системы Toyota гибрид, Труды международной конференции силовой электроники (ИПЕК 2005), Ниигата, Япония, 4-8 апреля 2005 года для модели 2000)
Список использованной литературы
M. Khan and M. A. Rahman, Implementation of new wavelet controller for interior permanent-magnet motor drives, IEEE Trans. Ind. Appl., 44(6):1957–1965, 2008 DOI:10.1109/TIA.2008.2006317
M. A. Rahman et al., Implementation of emotional controller for interior permanent magnet synchronous motor drive, IEEE Trans. Ind. Appl., 44(5):1466–1476, 2008 DOI:10.1109/TIA.2008.2002206
M. A. Rahman and M. A. Hoque, On-line adaptive artificial neural network based vector control of permanent magnet synchronous motors, IEEE Trans. Energ. Convers., 13(4):311–318, 1998 DOI:10.1109/60.736315
L. Zhong et al., A direct torque controller for permanent magnet synchronous motor drives, IEEE Trans. Energ. Convers., 14(3):637–642, 1999 DOI:10.1109/60.790928
P. Zhou, M. A. Rahman, and M. A. Jabbar, Field circuit analysis of permanent magnet synchronous motors, IEEE Trans. Magn., 30(4):1350–1359, 1994 DOI:10.1109/20.305531