Motores síncronos de ímã permanente Pumbaa (PMSM) para unidade de veículo elétrico Gen5 PML080

1. Motor de fio plano
A forma de enrolamento do motor transita gradualmente de fio redondo para fio plano, com alta taxa de enchimento de slot, extremidades curtas, alta densidade de potência e forte capacidade de dissipação de calor

2. Design de isolamento de alta tensão
O motor adota novos materiais e processos isolantes para atender aos requisitos de alta frequência de comutação dos controladores SiC para motores cada vez mais de alta velocidade

3. Rolamentos isolados de alta velocidade e serviço pesado
O design do motor usa rolamentos isolados, que podem atender aos requisitos de projeto de 24000rpm/min; E pode efetivamente inibir a geração de corrosão elétrica de rolamentos

4. Motor refrigerado a óleo
O motor adota uma estrutura refrigerada a óleo de alta velocidade, que reduz efetivamente a potência nominal após a redução do volume, o que não apenas melhora a eficiência, mas também melhora a vida útil do sistema do sistema

5. Excelente desempenho NVH
O rotor do motor adota uma estrutura de pólo inclinado segmentado, que otimiza efetivamente o NVH do sistema motor

5. Excelente desempenho NVH
O rotor do motor adota uma estrutura de pólo inclinado segmentado, que otimiza efetivamente o NVH do sistema motor

O motor elétrico sem escova (PMSM-RRB) usa um ímã permanente para fornecer excitação (excitação: o campo magnético sobre o qual o motor opera). Ele é sem escova e não requer corrente de excitação para melhorar a eficiência e a densidade de potência do motor.

Já na década de 1920, havia o primeiro motor do mundo, e essa parte do rotor do motor é um ímã permanente, usado para gerar excitação de campo. Mas o material de ímã permanente usado na época é o minério de magnetita natural (Fe3o4), a densidade de energia magnética é muito baixa, com ele feito de motor grande, logo substituído pelo motor de excitação elétrica. Com o desenvolvimento da tecnologia, existem muitas opções para materiais de ímã permanente, entre os quais os mais excelentes são os materiais de terras raras; portanto, o uso de materiais de ímã permanente de terras raras chamadas motores de ímã permanente de terras raras.

O motor síncrono pode ser dividido em dois tipos: motor não saliente e motor de pólo saliente. O 'núcleo de rotor de aço laminado' na Figura 18 deve ser o 'núcleo de estator de aço laminado'

Figura 19: Máquina síncrona de excitação externa de pole saliente (esquerda), máquina síncrona permanente de ímã permanente não saliente (PMSM/SMPMSM) (meio) e máquina de ímã permanente embutida no pólo (IPMSM) (direita) (6 ) Enrolamentos centralizados e distribuídos

Os enrolamentos do motor síncrono podem ser distribuídos ou centralizados. Quando os enrolamentos são centralizados, todos os fios estão em um slot e abrangem um poste, ou seja, a extensão é um poste, como pode ser visto na FIG. 18 e Fig. 20 (em cima). Os enrolamentos distribuídos têm uma extensão maior. No exemplo da Figura 19 (à direita), cada enrolamento abrange seis slots, enquanto na Figura 20 (inferior), a extensão é 3. Além disso, enrolamentos centralizados de diferentes fases não se sobrepõem, enquanto os enrolamentos distribuídos, como podem ser claramente Visto na Figura 20. Os enrolamentos centralizados usam menos cobre e têm enrolamentos finais mais curtos. Na Figura 20, as duas imagens à direita mostram até que ponto os enrolamentos finais de cobre são mais longos que o comprimento do rotor. Os enrolamentos distribuídos na imagem inferior direita mostram até que ponto a extremidade é aumentada. Devido ao pequeno número de slots cruzados no enrolamento centralizado, é necessário menos cobre para conectar os enrolamentos. Assim, os enrolamentos centralizados podem ser construídos de maneira mais compacta, usando menos cobre (e, portanto, mais barato).

Centralizado (em cima) enrolamento versus enrolamento distribuído (inferior)

No entanto, devido ao excelente desempenho dos enrolamentos distribuídos, esse tipo de enrolamento ainda é o principal tipo de enrolamento; Comparado aos enrolamentos centralizados, a otimização da forma de onda espacial do fluxo de excitação de enrolamentos distribuídos (quase sinusoidal), portanto, o conteúdo harmônico é baixo e o desempenho é excelente. O modo de enrolamento de enrolamento distribuído pode produzir o campo magnético do estator rotativo quase constante. À medida que o custo da fabricação de motor está aumentando, a pressão sobre os fabricantes também está aumentando. Como a fabricação de enrolamentos centralizados é mais simples e barata, a fabricação de enrolamentos centralizados está se tornando mais comum.

 O motor elétrico síncrono de ímã permanente é dividido em duas maneiras: um é controlar o motor por meio do governador de conversão de frequência para obter sincronização, uma é alcançar a sincronização através do modo de partida assíncrono.

OMotor elétrico sem escovaNão pode ser iniciado diretamente por CA trifásico. Devido à grande inércia do rotor, o campo magnético gira muito rápido e o rotor estacionário não pode iniciar e girar com o campo magnético.

Modo VVF: A fonte de alimentação do motor elétrico sem escova é fornecida pelo VF, e a frequência de saída do VF aumenta continuamente de 0 para a frequência de trabalho na inicialização, a velocidade do motor aumenta de forma síncrona com a frequência do inversor. A velocidade do motor pode ser alterada alterando a frequência do inversor.

Modo de inicialização assíncrona: a inicialização e a operação do motor elétrico sem escova são causadas pela interação do campo magnético gerado pelo enrolamento do estator, enrolamento da gaiola do esquilo do rotor e ímã permanente. A fonte de alimentação elétrica trifásica direta é instalar o enrolamento da gaiola no rotor do ímã permanente, onde não é necessário ajuste de velocidade.

Para melhorar o desempenho do sistema de controle do motor síncrono de ímã permanente (PMSM), faça com que ele tenha uma velocidade de resposta mais rápida, maior precisão de velocidade e faixa de velocidade mais ampla, uma variedade de novas estratégias de controle é proposta para o controle permanente do motor síncrono (PMSM) . O controle do motor síncrono de ímã permanente (PMSM) inclui controle de vetores, controle direto de controle de torque e controle inteligente.

(1) A estratégia de controle vetorial do PMSM é diferente da do motor assíncrono. Como a velocidade do PMSM está em sincronização estrita com a frequência da fonte de alimentação, sua velocidade do rotor é igual à velocidade do campo magnético rotativo e o deslizamento é igual a zero. Portanto, é mais fácil realizar o controle vetorial no motor síncrono de ímã permanente.

(2) O controle direto de controle de torque de torque direto não requer controle de rotação complicado de controle vetorial e orientação do fluxo do rotor. O torque substitui a corrente como objeto controlado, e o vetor de tensão é a única entrada para o sistema de controle, o torque de controle direto e o fluxo aumentam ou diminuem, mas a ligação de torque e fluxo não são dissociados, o modelo do motor é simplificado, sem sinal PWM Gerador, estrutura de controle simples, pequeno impacto das alterações dos parâmetros do motor, é alcançado um excelente desempenho dinâmico.

(3) Para melhorar o desempenho do controle e a precisão do motor síncrono de ímã permanente (PMSM), o controle difuso e o controle da rede neural foram aplicados ao controle do PMSM. Na estrutura de controle de loop múltipla, o controlador inteligente atua como o controlador de velocidade no loop mais externo, o controle do PI e o controle direto de controle de torque ainda são usados ​​no controle da corrente de loop interno e controle de torque, a principal função do loop interno é modificar As características da planta para o controle do loop externo e o erro causado por vários distúrbios podem ser controlados ou restringidos pelo loop externo.

Na aplicação do controle inteligente no sistema Motor Síncrono de ímã permanente (PMSM), o método de controle tradicional não pode ser completamente abandonado.

(1) Atualmente, o motor síncrono permanente do ímã (PMSM) é amplamente utilizado em aplicações servo de baixa potência (0,1 kW a 10kW) em sistemas de automação, equipamentos e ferramentas mecânicas automáticas.

(2) Os motores síncronos de ímã permanente (PMSM) com potência de até 30-250kW são cada vez mais utilizados em veículos híbridos e totalmente elétricos.

(3) Motor síncrono de excitação elétrica e motor síncrono de ímã permanente (PMSM) têm sido utilizados em ferrovias de alta velocidade e ainda estão em uso. No entanto, os motores de indução também são amplamente utilizados como uma alternativa mais barata.

(4) Os motores síncronos de ímã permanente (PMSM) são usados ​​em áreas onde a eficiência e o peso são fundamentais, como a indústria aeroespacial.

(5) As unidades de PMSM têm a vantagem de baixas perdas de rotor, que são atraentes para aplicações em que o resfriamento do rotor é caro.

(1) fornece eficiência máxima na operação de velocidade base

(2) Forneça taxa máxima de torque/peso

(3) O tipo de material magnético utilizado tem um impacto maior no preço geral do motor

(4) Regiões magnéticas fracas requerem o uso de corrente adicional, o que geralmente resulta em menor eficiência em altas velocidades (em comparação com os motores de indução)

(1) Transmissão de alta eficiência (indústria aeroespacial, automotiva)

(2) Algumas aplicações domésticas usam ímãs de ferrita de baixo custo

(3) Em particular, o motor síncrono de ímã permanente (IPMSM) com enrolamentos centralizados é mais amplamente utilizado na indústria devido à sua complexidade de fabricação e menor custo. No entanto, em comparação com máquinas síncronas com enrolamentos distribuídos, o uso de enrolamentos centralizados pode degradar o desempenho.

Motor de caminhão elétrico

Os motores de caminhões elétricos são projetados especificamente para alimentar caminhões elétricos, fornecendo uma alternativa limpa e eficiente aos motores a diesel tradicionais. Esses motores utilizam tecnologia avançada de acionamento elétrico, permitindo entrega impressionante de torque e aceleração rápida, o que é crucial para aplicações para serviços pesados. Normalmente alimentado por baterias de alta capacidade, os motores de caminhões elétricos contribuem para redução das emissões de gases de efeito estufa e custos operacionais mais baixos. Com a crescente ênfase na sustentabilidade, muitos fabricantes estão investindo em motores de caminhões elétricos para atender aos requisitos regulatórios e demanda do consumidor por soluções de transporte mais ecológicas.

Motor híbrido

Os motores híbridos combinam motores de combustão interna e sistemas de propulsão elétrica, oferecendo as vantagens de ambas as tecnologias. Nos veículos híbridos, o motor pode alternar entre combustível a gasolina ou diesel e energia elétrica, otimizando a eficiência com base nas condições de condução. Essa versatilidade permite reduzir o consumo de combustível e as emissões mais baixas, enquanto ainda fornece o poder necessário para várias aplicações. Os motores híbridos são comumente usados ​​em veículos onde alcance mais longo e reabastecimento rápido são essenciais, tornando -os uma escolha popular para frotas comerciais e veículos pessoais. À medida que a indústria automotiva continua a evoluir, os motores híbridos representam uma tecnologia de transição para um futuro mais sustentável no transporte.