מדוע מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הופכים למנועי ההנעה העיקריים?

מדוע מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הופכים למנועי ההנעה העיקריים?

המנוע החשמלי יכול להמיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית, ולהעביר את האנרגיה המכנית לגלגלים דרך מערכת ההילוכים כדי להניע את הרכב.זוהי אחת ממערכות ההנעה המרכזיות של רכבי אנרגיה חדשים.כיום, מנועי ההנעה הנפוצים ברכבי אנרגיה חדשים הם בעיקר מנועים סינכרוניים מגנט קבוע ומנועים אסינכרוניים AC.רוב רכבי האנרגיה החדשים משתמשים במנועים סינכרוניים מגנט קבוע.חברות רכב מייצגות כוללות את BYD, Li Auto וכו'. רכבים מסוימים משתמשים במנועים אסינכרוניים AC.מנועים חשמליים מייצגים חברות רכב כמו טסלה ומרצדס-בנץ.

מנוע אסינכרוני מורכב בעיקר מסטאטור נייח ורוטור מסתובב.כאשר פיתול הסטטור מחובר לספק כוח AC, הרוטור יסתובב ויוציא כוח.העיקרון העיקרי הוא שכאשר פיתול הסטטור מופעל (זרם חילופין), הוא יוצר שדה אלקטרומגנטי מסתובב, ופיתול הרוטור הוא מוליך סגור שחותך ברציפות את קווי האינדוקציה המגנטיים של הסטטור בשדה המגנטי המסתובב של הסטטור.לפי חוק פאראדיי, כאשר מוליך סגור חותך את קו האינדוקציה המגנטי, ייווצר זרם, והזרם יפיק שדה אלקטרומגנטי.בשלב זה, ישנם שני שדות אלקטרומגנטיים: האחד הוא השדה האלקטרומגנטי של הסטטור המחובר לזרם החילופין החיצוני, והשני נוצר על ידי חיתוך קו האינדוקציה האלקטרומגנטי של הסטטור.שדה אלקטרומגנטי של הרוטור.על פי חוק לנץ, הזרם המושרה תמיד יתנגד לגורם לזרם המושרה, כלומר ינסה למנוע מהמוליכים על הרוטור לחתוך את קווי ההשראה המגנטיים של השדה המגנטי המסתובב של הסטטור.התוצאה היא: המוליכים על הרוטור "יתדביקו" עם השדה האלקטרומגנטי המסתובב אומר שהרוטור רודף אחרי השדה המגנטי המסתובב של הסטטור, ולבסוף המנוע מתחיל להסתובב.במהלך התהליך, מהירות הסיבוב של הרוטור (n2) ומהירות הסיבוב של הסטטור (n1) אינם מסונכרנים (הפרש המהירות הוא כ-2-6%).לכן, זה נקרא מנוע AC אסינכרוני.להיפך, אם מהירות הסיבוב זהה, זה נקרא מנוע סינכרוני.

המנוע הסינכרוני המגנט הקבוע הוא גם סוג של מנוע AC.הרוטור שלו עשוי מפלדה עם מגנטים קבועים.כאשר המנוע פועל, הסטטור מופעל כדי ליצור שדה מגנטי מסתובב כדי לדחוף את הרוטור להסתובב."סנכרון" פירושו שסיבוב הרוטור בזמן פעולה במצב יציב המהירות מסונכרנת עם מהירות הסיבוב של השדה המגנטי.למנועים סינכרוניים מגנט קבוע יש יחס הספק למשקל גבוה יותר, הם קטנים יותר בגודלם, קלים יותר במשקל, בעלי מומנט פלט גדול יותר, ובעלי מהירות מוגבלת וביצועי בלימה מצוינים.לכן, מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הפכו לרכב החשמלי הנפוץ ביותר כיום.של מנוע חשמלי.עם זאת, כאשר חומר המגנט הקבוע נתון לרטט, טמפרטורה גבוהה וזרם עומס יתר, החדירות המגנטית שלו עלולה לרדת, או להתרחש דה-מגנטיזציה, מה שעלול להפחית את הביצועים של מנוע המגנט הקבוע.בנוסף, מנועים סינכרוניים של מגנט קבוע לאדמה נדירה משתמשים בחומרי אדמה נדירים, ועלות הייצור אינה יציבה.

בהשוואה למנועים סינכרוניים מגנט קבוע, מנועים אסינכרוניים צריכים לספוג אנרגיה חשמלית לצורך עירור בזמן העבודה, דבר שיצרוך אנרגיה חשמלית ותפחית את יעילות המנוע.מנועי מגנט קבוע יקרים יותר בגלל תוספת של מגנטים קבועים.

דגמים הבוחרים במנועים אסינכרוניים AC נוטים לתת עדיפות לביצועים ולנצל את יתרונות תפוקת הביצועים והיעילות של מנועים אסינכרוניים AC במהירויות גבוהות.הדגם המייצג הוא דגם S המוקדם. מאפיינים עיקריים: כאשר המכונית נוסעת במהירות גבוהה, היא יכולה לשמור על פעולה מהירה ושימוש יעיל באנרגיה חשמלית, הפחתת צריכת האנרגיה תוך שמירה על תפוקת הספק מקסימלית;

דגמים הבוחרים במנועים סינכרוניים מגנט קבוע נוטים לתעדף את צריכת האנרגיה ולנצל את תפוקת הביצועים והתפעול היעילה של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע במהירויות נמוכות, מה שהופך אותם למתאימים למכוניות קטנות ובינוניות.המאפיינים שלו הם גודל קטן, משקל קל וחיי סוללה ארוכים.יחד עם זאת, יש לו ביצועי ויסות מהירות טובים והוא יכול לשמור על יעילות גבוהה כאשר הוא מתמודד עם התחלות, עצירות, האצות והאטות חוזרות ונשנות.

מנועים סינכרוניים מגנט קבוע שולטים.על פי נתונים סטטיסטיים מ"מסד הנתונים החודשי של שרשרת רכבי האנרגיה החדשה" שפורסם על ידי המכון לחקר התעשייה המתקדמת (GGII), הקיבולת המותקנת המקומית של מנועי הנעה חדשים לרכבי אנרגיה מינואר עד אוגוסט 2022 הייתה כ-3.478 מיליון יחידות, בשנה שעברה. עלייה שנתית של 101%.ביניהם, הקיבולת המותקנת של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע עמדה על 3.329 מיליון יחידות, גידול של 106% משנה לשנה;הקיבולת המותקנת של מנועי AC אסינכרוניים הייתה 1.295 מיליון יחידות, עלייה של 22% משנה לשנה.

מנועים סינכרוניים מגנט קבוע הפכו למנועי ההנעה העיקריים בשוק המכוניות החשמליות הטהורות.

אם לשפוט על פי מבחר המנועים לדגמי מיינסטרים בבית ובחו"ל, רכבי אנרגיה חדשים שהושקו על ידי SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors וכו' כולם משתמשים במנועים סינכרוניים מגנט קבוע.מנועים סינכרוניים מגנט קבוע משמשים בעיקר בסין.ראשית, מכיוון שלמנועים סינכרוניים מגנט קבוע יש ביצועים טובים במהירות נמוכה ויעילות המרה גבוהה, המתאימים מאוד לתנאי עבודה מורכבים עם התנעות ועצירות תכופות בתנועה עירונית.שנית, בגלל הנאודימיום ברזל בורון מגנטים קבועים במנועים סינכרוניים מגנט קבוע.החומרים דורשים שימוש במשאבי אדמה נדירים, ובמדינה שלי יש 70% ממשאבי כדור הארץ הנדירים בעולם, והתפוקה הכוללת של חומרים מגנטיים NdFeB מגיעה ל-80% מהעולם, כך שסין מעוניינת להשתמש במנועים סינכרוניים מגנט קבוע.

טסלה וב.מ.וו זרות משתמשות במנועים סינכרוניים מגנט קבוע ובמנועי AC אסינכרוניים כדי להתפתח בשיתוף פעולה.מנקודת המבט של מבנה היישום, מנוע סינכרוני מגנט קבוע הוא הבחירה המרכזית עבור רכבי אנרגיה חדשים.

עלות חומרי מגנט קבוע מהווה כ-30% מעלותם של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע.חומרי הגלם לייצור מנועים סינכרוניים מגנט קבוע כוללים בעיקר ניאודימיום ברזל בורון, יריעות פלדת סיליקון, נחושת ואלומיניום.ביניהם, חומר המגנט הקבוע ניאודימיום ברזל בורון משמש בעיקר לייצור מגנטים קבועים רוטור, והרכב העלות הוא כ-30%;יריעות פלדת סיליקון משמשות בעיקר לייצור מותאם אישית הרכב העלות של ליבת הרוטור הוא כ-20%;הרכב העלות של מתפתל הסטטור הוא כ-15%;הרכב העלות של פיר המנוע הוא כ-5%;והרכב העלות של מעטפת המנוע הוא כ-15%.

למהמנועי מגנט קבוע של OSG מדחס אוויר בורגיותר יעיל?

המנוע הסינכרוני של המגנט הקבוע מורכב בעיקר ממרכיבי סטטור, רוטור וקונכייה.כמו מנועי AC רגילים, לליבת הסטטור יש מבנה למינציה כדי להפחית אובדן ברזל עקב השפעות זרם מערבולת והיסטרזיס כאשר המנוע פועל;גם הפיתולים הם בדרך כלל מבנים סימטריים תלת פאזיים, אך בחירת הפרמטרים שונה למדי.לחלק הרוטור צורות שונות, כולל רוטור מגנט קבוע עם כלוב סנאי התחלתי, ורוטור מגנט קבוע טהור מוטבע או מותקן על פני השטח.ניתן להפוך את ליבת הרוטור למבנה מוצק או למינציה.הרוטור מצויד בחומר מגנט קבוע, המכונה בדרך כלל מגנט.

בפעולה רגילה של מנוע המגנט הקבוע, השדות המגנטיים של הרוטור והסטטור נמצאים במצב סינכרוני.אין זרם מושרה בחלק הרוטור, ואין אובדן נחושת הרוטור, היסטרזיס או אובדן זרם מערבולת.אין צורך לשקול את הבעיה של אובדן רוטור וחימום.בדרך כלל, מנוע המגנט הקבוע מופעל על ידי ממיר תדרים מיוחד ובאופן טבעי יש לו פונקציית התחלה רכה.בנוסף, מנוע המגנט הקבוע הוא מנוע סינכרוני, בעל מאפיין של התאמת מקדם ההספק באמצעות עוצמת העירור, כך שניתן לתכנן את מקדם ההספק לערך מוגדר.

מנקודת מבט ההתחלה, בשל העובדה שמנוע המגנט הקבוע מופעל על ידי ספק כוח בתדר משתנה או מהפך תומך, תהליך ההתנעה של מנוע המגנט הקבוע הוא קל מאוד;זה דומה להתנעה של מנוע בתדר משתנה, ומונע את פגמי ההתנעה של מנועים אסינכרוניים רגילים בכלוב.

בקיצור, היעילות ומקדם ההספק של מנועי מגנט קבוע יכולים להגיע גבוה מאוד, המבנה פשוט מאוד, והשוק היה חם מאוד בעשר השנים האחרונות.

עם זאת, אובדן כשל עירור הוא בעיה בלתי נמנעת במנועי מגנט קבוע.כאשר הזרם גדול מדי או הטמפרטורה גבוהה מדי, הטמפרטורה של פיתולי המנוע תעלה באופן מיידי, הזרם יגדל בחדות והמגנטים הקבועים יאבדו במהירות את העירור.בבקרת מנוע המגנט הקבוע, התקן הגנה מפני זרם יתר מוגדר כדי למנוע את הבעיה של שריפה של פיתול הסטטור של המנוע, אך אובדן העירור וכתוצאה מכך השבתת הציוד הם בלתי נמנעים.