Двигатель с постоянными магнитами: Синхронный двигатель с постоянными магнитами

Содержание

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

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

асинхронный, синхронный или на постоянных магнитах?

Можно ли буксировать электромобили? Зависит от типа двигателя. Да, бывают разные. Если вы только собираетесь покупать электрокар, то знайте: до полной разрядки его лучше не доводить. И вот почему

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания допускают буксировку. Если у вас механическая коробка передач, то это самое простое дело: ставите нейтраль в коробке передач или выжимаете сцепление – и ваш мотор оказывается физически отключен от колес, а машина превращается в обычную телегу: тяни не хочу.

С автоматами чуть сложнее, в них полного разрыва связи между колесами и мотором не предусмотрено. Но и они в режиме N позволяют буксировать машину на короткие расстояния и с невысокой скоростью.

Однако в инструкциях к электромобилям вы прочтете, что буксировка или не допускается вовсе, или, как в случае с современными моделями Tesla, допускается со скоростью не более 5 км/ч на расстояние не более 10 метров: иными словами, вы в праве только оттолкать сломанную машину на обочину.

А может ли быть иначе? Да, старые модели Tesla такое позволяли. Как и GM EV1 – легенда электрокаров 90-х годов прошлого века. Так в чем же дело? В типе электрических двигателей. Или, если уж говорить совсем правильно, электрических машин, так как в электромобилях эти устройства служат не только двигателями, но и генераторами. И на современных типах электрокаров встречается три типа таких устройств. Но для начала немного истории.

В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей в своей статье впервые описал основные принципы преобразования электроэнергии в движение. Фарадей уже знал, что электрический ток, проходя через проволоку, создает магнитное поле. Закрученный в катушку, такой провод становится электромагнитом.

Он также знал, что противоположные полюса магнитов притягиваются, а одинаковые – отталкиваются. В электромагнитах же полярность зависит от направления движения тока, то есть ее можно быстро менять. И вот что придумал Фарадей. Берем магнит, который движется к другому. В последний момент полярность меняется, но рядом расположен третий магнит, к которому можно тянуться. Затем четвертый, пятый. Эти разнополярные магниты выстроены в линию. И если ее закольцевать, движение будет идти по кругу до тех пор, пока сквозь электромагниты идет ток и пока его направление не перестает меняться.

Чтобы понять, как это действует, представьте, что у вас в руках два школьных магнита в форме подковы или буквы U – помните, были такие. Если их повернуть друг к другу взаимоотталкивающимися полюсами, то они будут стремиться сделать полуоборот, чтобы снова друг к другу притянуться. А теперь представьте, что их полюса постоянно меняются местами: тогда они станут вертеться друг относительно друга. Это и есть электродвигатель.

Так впервые был описан принцип действия всех электромоторов в целом и самого древнего в частности: того, который работает от постоянного тока и использует с одной стороны постоянные магниты из намагниченного сплава, а с другой – переменные электромагниты. Это наш первый герой: мотор-генератор постоянного тока на перманентных магнитах.

Изобретения Фарадея были развиты его полседователями, в частности изобретателем электрической лампочки Томасом Эдисоном. Эдисон усовершенствовал генераторы постоянного тока и стал пионером в электрификации Нью-Йорка. В 1884 году на пороге его кабинета появился молодой сербский инженер. Звали иммигранта Никола Тесла.

Тесла предложил улучшить конструкцию Эдисона и попросил за работу 50 тысяч долларов – баснословная в те времена сумма. По легенде Эдисон согласился, но когда Тесла действительно существенно улучшил существующую модель, любимец Америки просто кинул безвестного сербского эмигранта.

Тесла рассердился и отправился к главному конкуренту, адепту переменного тока Джорджу Вестингаузу. Так началась «Война токов», окончательно проигранная постоянным током только в 2007 году, когда Нью-Йорк последним из городов перешел на ток переменный.

Генераторы Эдисона вырабатывали электричество с напряжением, близким к потребительскому: 100-200 вольт. Это удобно для домов, но его сложно передавать на большие расстояния из-за сопротивления проводов. Тут было два решения: увеличивать диаметр кабелей или повышать напряжение. Первый вариант позволял делать линии длинной 1,5 километра. Да, совсем немного. Второй вариант был невозможен из-за отсутствия в те годы эффективных способов повышения напряжения постоянного тока.

Однако еще в 1876 году русский ученый Павел Яблочков изобрел трансформатор, меняющий напряжение переменного тока. Подача энергии на большие расстояния перестала быть проблемой.

Но была другая проблема. Лампочкам Эдисона все равно от какого тока питаться: постоянного или переменного. А вот с электродвигателями сложнее: они в те годы требовали только постоянного. В 1888 году Тесла запатентовал в США асинхронный электрический двигатель переменного тока. Он же изобрел и синхронный генератор, впоследствии использованный и как двигатель. Это второй и третий герои нашей статьи.

Так поговорим же о них поподробнее

Если в детстве вам доводилось разбирать игрушечные электрические машинки, то вы должны помнить устройство их простейших двигателей. Для остальных напомним. Все применяемые в электромобилях моторы состоят из двух частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

В игрушечных машинах на статоре стоят постоянные магниты, а на роторе – электрические переменные. При вращении на них через специальные щетки подается постоянный ток от батареек, и их последовательное включение и обеспечивает движение.

Похожая конструкция встречается практически у всех электромобилей. С одним отличием: на роторе там стоят постоянные магниты, а на статоре, напротив, электрические и переменные. Так в том числе можно избавиться от щеток: одного из немногих элементов электродвигателя, который подвержен износу.

Преимущество моторов на постоянных машинах в том, что они легкие, компактные, мощные, эффективные, работают от вырабатываемого аккумуляторами постоянного тока… так, стоп! А какие недостатки?

Недостаток прост. Таким моторам не хватает тяги. Так перейдем же к асинхронным инверсионным моторам переменного тока.

Бородатый анекдот про умирающего мастера заваривать чай, который делился своим секретом словами «не жалейте заварки» – это прям притча про компанию Tesla. Вопреки расхожему мнению, ее основал не Илон Маск (он позже стал главным инвестором и владельцем), а Мартин Эберхард и его партнер Марк Тарпенинг.

Эти двое придумали немыслимое. Создать не тихоходный, эффективный и относительно дешевый электрокар, а дорогой, быстрый и клевый. Маск же первым идею оценил и быстро прибрал ее к рукам.

Имя компании Tesla не случайно. Одной из ее технических революций стало использование асинхронного двигателя без постоянных магнитов, работающего на переменном токе – того самого, который изобрел Никола Тесла. Эта конструкция дороже как сама по себе, так и благодаря необходимости в установке преобразователя постоянного тока от батареи в переменный для электродвигателя. Успешное решение данной задачи и стало первым из множества теперь уже легендарных прорывов «Теслы».

Благодаря мощному асинхронному мотору электрокары Tesla с самого начала были очень динамичным, что стало ключевой причиной роста их популярности. В таком моторе переменный ток в обмотке статора создает вращающееся магнитное поле. Оно вызывает индукцию в роторе, заставляя его вращаться чуть медленнее, чем вращение самого поля – поэтому двигатель и называется асинхронным. Если скорости вращения синхронизируются, поле перестает создавать в роторе индукцию, и он начинает замедляться, рассинхронизируясь обратно. Важно заметить, что собственно на ротор никакого электричества напрямую не подается.

Итак, есть еще третий тип электрического двигателя, который встречается в современных электромобилях: синхронный на электромагнитах. Он похож по устройству на двигатели с постоянными магнитами на роторе, только эти магниты – электрические. На них подается постоянный ток, так что полярность магнитов ротора остается неизменной. А вот полярность магнитов статора, напротив, меняется, что и обеспечивает вращение.

Такие синхронные моторы на электромагнитах славятся своей способностью обеспечивать стабильность оборотов и ставятся, обычно, на всякие установки вроде насосов. А еще… на электрокар Renault Zoe. Зачем? Честно сказать, найти быстрый ответ на этот вопрос не получилось. Можем лишь предположить, что это связано с лучшей способностью такого двигателя служить генератором, рекуперируя энергию торможения. Мотор на Zoe не самый мощный, а мощным генератором он быть обязан.

Так что же лучше? Большинство автоконцернов выбирает моторы на постоянных магнитах: они эффективнее. Tesla в первые годы настаивала на асинхронных моторах. Но потом… сделала ставку на двух моторную полнопривродную схему, в которой асинхронный мотор обеспечивает динамику, а двигатель на постоянных магнитах гарантирует низкий расход энергии при небольших нагрузках. И только Renault… ну вы поняли.

А теперь о том, что ждет нас дальше. При буксировке даже обесточенный двигатель на постоянных магнитах тут же начинает работать как генератор, что чревато перегревом и возгоранием энергосистемы электромобиля. В синхронных моторах Renault оставшейся магнетизм в роторе также способен вызвать индукцию в катушках статора, ну и пошло поехало – генерация тока, перегрев, пожар.

И только асинхронные двигатели, когда их статоры не под напряжением, не являются генераторами: их можно буксировать.

Так вот, современная тенденция такова. Моторы на постоянных магнитах становятся все мощнее и тяговитее, оставаясь самыми эффективными. Производители постепенно переходят на них. Но придумать, как машины с ними безопасно буксировать инженерам еще предстоит. Пока они декларируют принцип «Наши электромобили не ломаются и в буксировке не нуждаются». Но звучит не больно убедительно.

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.

Электромеханика: Электродвигатели Parker Hannifin | VSP-Co.org

Электродвигатели Parker Hannifin

Электродвигатели Parker Hannifin представлены двигателями постоянного тока, коллекторныыми двигателями с постоянными магнитами, и двигателями переменного тока, синхронными и асинхронными с короткозамкнутым ротором.

Синхронные двигатели

Серия GVM

Двигатели GVM являются синхронными серводвигателями переменного тока на постоянных магнитах. Достаточно большая величина крутящего момента, быстродействие и эффективность двигателей Parker Hannifin серии GVM обеспечивают требуемые условия для достижения впечатляющих рабочих характеристик во множестве платформ транспортных средств. Данные двигатели достаточно широко применяются в мотоциклах, скутерах, малотоннажных грузовиках, а также в электрогидравлических насосах.

Одним из знаковых применений двигателей серии GVM является использование в мотоциклах-прототипах фирмы Victory в гонке 2015 года на острове Мэн. Гонка на острове Мэн — самая длинная гонка для электромотоциклов в мире.

Двигатель Parker Hannifin серии GVM выдерживает очень высокие средние скорости порядка 200 км/ч
и обеспечивает длительную беспрерывную работу
в экстремальных температурных условиях.

Питание: 24 — 800 В DC.

Тип: синхронный, с редкоземельными магнитами.

Количество полюсов: 12.

Крутящий момент: до 376 Н·м.

Номинальная мощность: до 170 кВт.

Частота вращения: до 9800 Об/мин.

Обратная связь: резольвер, SinCos энкодер, бессенсорный.

Типоразмер: 142, 210.

Исполнение: IP67, IP6K9K (опц.).

Особенности: Отличное решения для мобильных приложений (электрокары, электромотоциклы и т.д.).

Серия NV

Серия NV — синхронные двигатели с постоянными магнитами разработанные для высокоскоростных приложений. Высокая точность, низкий уровень вибрации и долгий срок службы обеспечивают работу при максимальной скорости вращения до 17000 об/мин. Уровень защиты корпуса: IP64, IP65, IP67 (по запросу).

Питание: 230, 400-480 В AC.

Тип: синхронный, с постоянными магнитами.

Количество полюсов: 10.

Крутящий момент: 0,4 — 11,5 Нм.

Номинальная мощность: 0,7 — 11 кВт.

Частота вращения: 7000 — 17000 Об/мин.

Обратная связь: резольвер, абс. энкодер (EnDat, Hiperface), бессенсорный.

Типоразмер: 60, 80, 110, 130.

Исполнение: IP64, IP65 (опц.).

Особенности: Подходят для высокоскоростных приложений.

Серия SMB/H/E, MB/H/E, NX

Серии двигателей SMB/H/E, MB/H/E, NX представляют линейку синхронных двигателей с постоянными или редкоземельными магнитами.

Благодаря инновационной технологии «Salient Pole» (использование неодимового магнита — мощного постоянного магнита, состоящего из сплава редкоземельного элемента неодима, бора и железа) двигатели серии SMB/H/E, MB/H/E достигают высоких ускорений и выдерживают большие перегрузки без риска размагничивания или отрыва магнита. Совместимы со следующими сериями приводов: SLVD-N, TPD-M, HiDrive, ViX, TWIN-N/SPD-N.

Двигатели серии NX — компактные, с низкой пульсацией момента и плавным ходом, являются эффективной альтернативой традиционным индукционным двигателям. Бессенсорная версия двигателя была разработана в качестве альтернативного решения для минимизации затрат в сочетании с приводом Parker Hannifin AC650S.

Питание: 230, 400 — 480 В AC.

Тип: синхронный, с постоянными / редкоземельными магнитами.

Количество полюсов: 4 — 10.

Крутящий момент: 0,35 — 269 Нм.

Номинальная мощность: 0,2 — 67 кВт.

Частота вращения: 0 — 10000 Об/мин.

Обратная связь: резольвер, абс. энкодер (EnDat, Hiperface), инк. энкодер.

Типоразмер: 40, 42, 56, 60, 70, 82, 92, 100, 105, 115, 120, 142, 145, 155,170, 205, 265.

Исполнение: IP44, IP64, IP65, IP67.

Особенности: Компактные с низкой пульсацией момента и плавным ходом.

Серия AC M2n

Серия AC M2n — компактные синхронные электродвигатели для приложений, требующих быстрого ускорения. Благодаря использованию высокоэффективных магнитных материалов и тщательно оптимизированной конструкции ротора, двигатели обладают низким моментом инерции, а стабильность магнитов позволяет использовать максимальные токи четырехкратно превышающие номинальные. В качестве датчика обратной связи двигатели используют встроенный в конструкцию револьвер.

Питание: 230, 400 — 480 В AC.

Тип: синхронный, с постоянными магнитами.

Количество полюсов: 6.

Крутящий момент: 0,13 — 34 Нм.

Номинальная мощность: 0,04 — 8,37 кВт.

Частота вращения: 4000 — 6000 Об/мин.

Обратная связь: резольвер.

Типоразмер: 40, 55, 88, 105, 145.

Исполнение: IP45, IP65.

Особенности: Компактные с низкой инерцией.

Серия NK

Серия NK — встраиваемые компактные бескорпусные синхронные электродвигатели с постоянными магнитами для высокоскоростных приложений, обеспечивают работу при максимальной скорости вращения до 15000 об/мин.

Питание: 230, 400 — 480 В AC.

Тип: бескорпусной синхронный, с постоянными магнитами.

Количество полюсов: 10.

Крутящий момент: 0,4 — 90 Нм.

Номинальная мощность: 0,2 — 34 кВт.

Частота вращения: 1000 — 15000 Об/мин.

Обратная связь: резольвер, абс. энкодер (EnDat, Hiperface), бессенсорный.

Типоразмер: 42, 56, 62, 80, 110, 143.

Исполнение: IP00.

Особенности: Встраиваемые, компактные, для высокоскоростных приложений.

Серия TM/TK

Серии синхронных двигателей с постоянными магнитами TM/TK обладают высокой прочностью и обеспечивают работу в жестких условиях. Высокий крутящий момент на малых оборотах предоставляет пользователю решение для следующих приложений: прессы, миксеры, намоточные машины, экструдеры. Серия TM имеет бескорпусное исполнение.

Питание: 400 — 480 В AC.

Тип: синхронный, с постоянными магнитами / +бескорпусной.

Количество полюсов: 24 — 120.

Крутящий момент: 90 — 22100 Нм.

Номинальная мощность: 6,9 — 394 кВт.

Частота вращения: 29 — 2500 Об/мин.

Обратная связь: Endat энкодер, бессенсорный, резольвер (опц.).

Типоразмер, мм: 398, 600, 830 / 230, 385, 565, 795.

Исполнение: IP54 / IP00.

Особенности: Высокий крутящий момент на малых оборотах, для прессов, миксеров, намоточных машин, экструдеров.

Серия HKW/SKW

Серия HKW/SKW — бескорпусные синхронные электродвигатели с постоянными магнитами для высокоскоростных приложений мощностью до 230 кВт. Электродвигатели используются в приложениях, где высокий крутящий момент на низкой скорости и высокая скорость при постоянной мощности являются критичными характеристиками.

Питание: 400 — 480 В AC.

Тип: бескорпусной синхронный, с постоянными магнитами.

Количество полюсов: 4 — 16.

Крутящий момент: 3,5 — 1250 Нм.

Номинальная мощность: 2,0 — 230 кВт.

Частота вращения: 260 — 23200 Об/мин.

Обратная связь: бессенсорный, резольвер (опц.).

Типоразмер: 73, 82, 85, 91, 96, 108, 155.5, 195, 242, 310.

Исполнение: IP00.

Особенности: Встраиваемые, решения для высокоскоростных приложений.

Серия MGV

Синхронный двигатель MGV на постоянных магнитах обеспечивает работу при максимальной скорости вращения до 45000 об/мин, используется во многих компонентах автомобильных или авиационных испытательных установок.

Питание: 400 — 480 В AC.

Тип: синхронный, на постоянных магнитах.

Количество полюсов: 4 — 16.

Крутящий момент: 6,8 — 1500 Нм.

Номинальная мощность: 15 — 500 кВт.

Частота вращения: 5000 — 45000 Об/мин.

Обратная связь: резольвер.

Типоразмер: 430, 635, 840, 860, 950, 966, A50, B40, B50.

Исполнение: IP40.

Особенности: Для высокоскоростных приложений тестовых стендов.

Серия EX/EY

Синхронные электродвигатели EX/EY с постоянными магнитами обеспечивают работу в Зоне 2 при окружающей температуре от 40 ºC до 60 º. Оборудование соответствует стандартам ATEX, IECEx (Зона 1, 2).

Питание: 230, 400-480 В AC.

Тип: синхронный, с постоянными магнитами.

Количество полюсов: 10.

Крутящий момент: 1,75 — 41 Нм.

Номинальная мощность: до 6,3 кВт.

Частота вращения: 0 — 7600 Об/мин.

Обратная связь: резольвер, энкодер (опц.) (EnDat, Hiperface), бессенсорный.

Типоразмер:, 70, 92, 120, 121, 155.

Исполнение: IP64, IP65.

Особенности: ATEX, IECEx (зона 1, 2).

Коллекторные двигатели. Серия RS, RX / AXEM

Сервомоторы серии RS — малоинерционные двигатели с магнитом из редкоземельных металлов.

Серия RX представляет собой высокоинерционные двигатели с ферритовым магнитом, которые демонстрируют высокие характеристики при работе на холостом ходу. Двигатель RX является экономически эффективным решением для различных серво-приложений. Серия RX также обеспечивает работу маломощных систем в Чистых помещениях.

Сервомоторы RS/RX постоянного тока в сочетании с приводами серии RTS полностью подходят для применений, где требуется компактное решение или высокий динамический уровень.

Двигатели серии AXEM являются одними из самых распространенных серводвигателей во всем мире — парк установленного оборудования насчитывает более 2 000 000 единиц. Сервомотор обеспечивает высокую динамику и управление на низкой скорости, а также работу без шума и вибраций. Надежное и эффективное решение с низкими эксплуатационными расходами.

Питание: 14 — 178 В DC.

Тип: коллекторный с редкоземельными магнитами / с плоским ротором.

Количество полюсов: 4 / нет.

Крутящий момент: 0,05 — 19,2 Нм.

Номинальный ток: 1,5 — 28 А.

Частота вращения: 2000 — 4800 Об/мин.

Обратная связь: тахогенератор, энкодер, резольвер.

Типоразмер: 39, 52, 58, 68, 83, 84, 97, 100, 110, 120, 140, 160, 211, 278.

Исполнение: IP20, IP40, IP54.

Особенности: Отличное управление на низкой скорости вращения, компактность, для медицинских приложений.

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.

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

Двигатель на постоянных магнитах — схема синхронного устройства, принцип действия и изготовление своими руками

Двигатели на протяжении многих лет используются для преобразования электрической энергии в механическую различного типа. Эта особенность определяет столь высокую его популярность: обрабатывающие станки, конвейеры, некоторые бытовые приборы – электродвигатели различного типа и мощности, габаритных размеров используются повсеместно.

Основные показатели работы определяют то, какой тип конструкции имеет двигатель. Существует несколько разновидностей, некоторые пользуются популярностью, другие не оправдывают сложность подключения, высокую стоимость.

Двигатель на постоянных магнитах используют реже, чем асинхронный вариант исполнения. Для того, чтобы оценить возможности этого варианта исполнения, следует рассмотреть особенности конструкции, эксплуатационные качества и многое другое.

Устройство

устройство

Электродвигатель на постоянных магнитах не сильно отличается по виду конструкции.

При этом, можно выделить следующие основные элементы:

Снаружи используется электротехническая сталь, из которой изготавливается сердечник статора.
Затем идет стержневая обмотка.
Ступица ротора и за ней специальная пластина.
Затем, изготовленные из электротехнической стали, секции редечника ротора.
Постоянные магниты являются частью ротора.
Конструкцию завершает опорный подшипник.

Как любой вращающийся электродвигатель, рассматриваемый вариант исполнения состоит из неподвижного статора и подвижного ротора, которые при подаче электроэнергии взаимодействую между собой. Отличие рассматриваемого варианта исполнения можно назвать наличие ротора, в конструкцию которого включены магниты постоянного типа.

При изготовлении статора, создается конструкция, состоящая из сердечника и обмотки. Остальные элементы являются вспомогательными и служат исключительно для обеспечения наилучших условий для вращения статора.

Принцип работы

Принцип работы рассматриваемого варианта исполнения основан на создании центробежной силы за счет магнитного поля, которое создается при помощи обмотки. Стоит отметить, что работа синхронного электродвигателя схожа с работой трехфазного асинхронного двигателя.

К основным моментам можно отнести:

Создаваемое магнитное поле ротора вступает во взаимодействие с подаваемым током на обмотку статора.
Закон Ампера определяет создание крутящего момента, который и заставляет выходной вал вращаться вместе с ротором.
Магнитное поле создается установленными магнитами.
Синхронная скорость вращения ротора с создаваемым полем статора определяет сцепление полюса магнитного поля статора с ротором. По этой причине, рассматриваемый двигатель нельзя использовать в трехфазной сети напрямую.

В данном случае, нужно в обязательном порядке устанавливать специальный блок управления.

Виды

В зависимости от особенностей конструкции, существует несколько типов синхронных двигателей. При этом, они обладают разными эксплуатационными качествами.

По типу установки ротора, можно выделить следующие типы конструкции:

С внутренней установкой – наиболее распространенный тип расположения.
С внешней установкой или электродвигатель обращенного типа.

Постоянные магниты включены в конструкцию ротора. Их изготавливают из материала с высокой коэрцитивной силой.

Эта особенность определяет наличие следующих конструкций ротора:

Со слабо выраженным магнитным полюсом.
С ярко выраженным полюсом.

Равная индуктивность по перечным и продольным осям – свойство ротора с неявно выраженным полюсом, а у варианта исполнения с ярко выраженным полюсом подобной равности нет.

Кроме этого, конструкция ротора может быть следующего типа:

Поверхностная установка магнитов.
Встроенное расположение магнитов.

Кроме ротора, также следует обратить внимание и на статор.

По типу конструкции статора, можно разделить электродвигатели на следующие категории:

Распределенная обмотка.
Сосредоточенная обмотка.

По форме обратной обмотке, можно провести нижеприведенную классификацию:

Синусоида.
Трапецеидальная.

Подобная классификация оказывает влияние на работу электродвигателя.

Преимущества и недостатки

Рассматриваемый вариант исполнения имеет следующие достоинства:

Оптимальный режим работы можно получить при воздействии реактивной энергии, что возможно при автоматической регулировке тока. Эта особенность обуславливает возможность работы электродвигателя без потребления и отдачи реактивной энергии в сеть. В отличие от асинхронного двигателя, синхронный имеет небольшие габаритные размеры при той же мощности, но при этом КПД значительно выше.
Колебания напряжения в сети в меньшей степени воздействую на синхронный двигатель. Максимальный момент пропорционален напряжению сети.
Высокая перегрузочная способность. Путем повышения тока возбуждения, можно провести значительное повышение перегрузочной способности. Это происходит на момент резкого и кратковременного возникновения дополнительной нагрузки на выходном валу.
Скорость вращения выходного вала остается неизменной при любой нагрузке, если она не превышает показатель перегрузочной способности.

К недостаткам рассматриваемой конструкции можно отнести более сложную конструкцию и вследствие этого более высокую стоимость, чем у асинхронных двигателей. Однако в некоторых случаях, обойтись без данного типа электродвигателя невозможно.

Как сделать своими руками?

Провести создание электродвигателя своими руками можно только при наличии знаний в области электротехнике и наличия определенного опыта. Конструкция синхронного варианта исполнения должна быть высокоточной для исключения возникновения потерь и правильности работы системы.

Зная то, как должна выглядеть конструкция, проводим следующую работу:

Создается или подбирается выходной вал. Он не должен иметь отклонений или других дефектов. В противном случае, возникающая нагрузка может привести к искривлению вала.
Наибольшей популярностью пользуются конструкции, когда обмотка находится снаружи. На посадочное место вала устанавливается статор, который имеет постоянные магниты. На валу должно быть предусмотрено место для шпонки для предотвращения прокручивания вала при возникновении серьезной нагрузки.
Ротор представлен сердечником с обмоткой. Создать самостоятельно ротор достаточно сложно. Как правило, он неподвижен, крепится к корпусу.
Механической связи между статором и ротором нет, так как в противном случае, при вращении будет создавать дополнительная нагрузка.
Вал, на котором крепится статор, также имеет посадочные места для подшипников. В корпусе имеется посадочные места для подшипников.

Большая часть элементов конструкции создать своими руками практически невозможно, так как для этого нужно иметь специальное оборудование и большой опыт работы. Примером можно назвать как подшипники, так и корпус, статор или ротор. Они должны иметь точные размеры. Однако, при наличии необходимых элементов конструкции, сборку можно провести и самостоятельно.

Электродвигатели имеют сложную конструкцию, питание от сети 220 Вольт обуславливает соблюдение определенных норм при их создании. Именно поэтому, для того, чтобы быть уверенным в надежной работе подобного механизма, следует покупать варианты исполнения, созданные на заводах по выпуску подобного оборудования.

В научных целях, к примеру, в лаборатории для проведения испытаний по работе магнитного поля часто создают собственные двигатели. Однако они имеют небольшую мощность, питаются от незначительно напряжения и не могут быть применены в производстве.

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 постоянным запуском от сети (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 с одинаковой угловой скоростью. 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 с соседними объектами. 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 заметность 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 усилителя и согласованного 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 ФЭ 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 с магнитным полем 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 заставляет требуемый 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 стороне 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 выводах 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). Благодаря своей магнитной значимости, двигатель IPM может генерировать крутящий момент, используя как магнитные, так и реактивные компоненты крутящего момента двигателя (см. Рисунок 4).

Моторные конструкции ПМ

Моторные конструкции

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 осей 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. Таким образом, большинство ссылок на угол возбуждения уже учитывают разницу 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

Выработка мощности 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 ослабнуть, 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 возбуждение. 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 «самообнаруживать» и отслеживать положение магнита двигателя. Система с обратной связью обычно использует канал z-импульса для оптимизации производительности. Посредством 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 лучше , чем асинхронный двигатель.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 сплошной 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 делать из листовой электротехнической стали! Ротор из порошкового металла может иметь прорези, которые вы видите на изображении выше, спроектированные 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 у слоистого железа с 3% кремния, 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 наиболее распространенным.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 трехфазное. 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 трехфазную конструкцию 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 пластины 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!

Электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора.Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Основы работы асинхронного двигателя можно разработать, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора.На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t ₁ на рисунке, ток в фазе a является максимальным положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу.В момент времени t ₂ на рисунке (т. Е. Одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и фазе a составляет половину значения. положительный. Результатом, как показано на рисунке для t ₂, снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для t ₃, t ₄, t ₅ и t ₆ показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование в каждом из них напряжения, пропорционального величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора закорочены друг с другом на каждом конце, в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. На этом рисунке показана диаграмма токов ротора для моментов времени t ₁. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (т.е.е. крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение снижается, что приводит к пропорциональному уменьшению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

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

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.
Британская энциклопедия, Inc.
Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Полный ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электроэнергии. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.
Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.
За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.
В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле вращается на один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже полевой скорости (часто называемой синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.
Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, передаваемый от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.
Новое открытие может привести к коммерческому производству двигателей с постоянными магнитами
Ряд читателей усомнились в правдивости технологии, представленной в этой статье. Чтобы решить их проблемы, мы провели дополнительную информацию, которую можно найти здесь.
Постоянные магниты являются неотъемлемой частью многих двигателей, в которых используются преимущества достижений в получении мощных и стабильных магнитных материалов.
Сегодня редкоземельные магниты, содержащие элементы лантаноидов, такие как неодим и самарий, обладают большим магнитным моментом.Например, неодимовый (NdFeB) магнит, состоящий из неодима, железа и бора и имеющий размеры всего 10,16 см X 10,16 см X 5,08 см, может иметь Brmax 14,800, поверхностное поле Gauss в 4,933, тяговое усилие 557 кг и стабильно при 176ºF. Если магнит не будет перегрет или физически поврежден, он потеряет менее 1% своей силы за 10 лет.
Чтобы увидеть влияние постоянных магнитов, мы должны взглянуть на типичный электродвигатель. Когда внешний источник энергии проходит через поле ротора, он служит электромагнитом, который притягивается к постоянному магниту, заставляя двигатель вращаться (рис.1А). Для продолжения вращения электромагнит позволяет полю ротора изменять полярность его магнитного поля (рис. 1B), вызывая отталкивание. Сила отталкивания между полюсами отталкивает электромагнит по его пути движения. Если полярность ротора не меняется, сила притяжения, притягивающая электромагнит к постоянному магниту, будет препятствовать выходу электромагнита и заставит его вернуться и остановиться напротив постоянного магнита.
Электродвигатель, в котором используются постоянные магниты, не имеет обмоток возбуждения, которые служат электромагнитами на раме статора.Вместо этого постоянные магниты на раме статора создают магнитные поля, которые взаимодействуют с полем ротора, создавая крутящий момент. Это устраняет необходимость в питании статора, тем самым снижая потребление электроэнергии.
Электродвигатели, с использованием постоянных магнитов или без них, производят вращение из повторяющейся последовательности притяжения с последующим отталкиванием, что требует изменения полярности. Было предпринято множество попыток сконструировать двигатель, использующий только постоянные магниты для создания магнитных полей как для статора, так и для ротора, но они не увенчались успехом.
Такой двигатель будет приводиться в действие только собственными магнитными полями, создаваемыми постоянными магнитами. Представленное здесь открытие позволяет постоянным магнитам последовательно притягиваться и отталкиваться, создавая непрерывное движение, как у электродвигателя, без изменения полярности или использования внешнего источника энергии.
Большинство из нас имели дело с постоянными магнитами и испытывали силы притяжения и отталкивания, возникающие между ними. Легко представить, что магниты работают на нас.Например, сила притяжения между двумя достаточно сильными постоянными магнитами может перемещать объект, когда магниты сближаются. Однако, чтобы магниты повторили эту работу, их нужно разобрать.
Количество работы или механической энергии, необходимой для разрыва магнитов, аналогично количеству механической энергии, генерируемой магнитами, когда они сближаются. Соответственно, постоянные магниты не могут работать непрерывно самостоятельно без внешнего источника механической энергии, многократно разъединяющего их.
На рис. 2 показаны типичные силовые линии между противоположными полюсами двух постоянных магнитов, которые создают обычно наблюдаемую силу притяжения, действующую в полярной (вертикальной) плоскости. Сила притяжения, создаваемая достаточно сильными магнитами, может стягивать магниты на расстоянии, пока они не придут в контакт друг с другом. Сила притяжения между противоположными полюсами также может стягивать магниты вместе вдоль экваториальной (горизонтальной) плоскости, пока они не остановятся напротив друг друга.На рис. 3 показаны силовые линии, ответственные за это горизонтальное притяжение.
Обычно силы притяжения и отталкивания существуют между двумя магнитами с противоположными полюсами, как показано на рис. 4. Однако сила отталкивания в полярной плоскости обычно очень мала по сравнению с силой притяжения в той же плоскости, вызывая результирующую сила быть притяжением. Мы создали уникальное состояние, в котором поля двух постоянных магнитов с противоположными полюсами одновременно создают результирующую силу притяжения между ними в экваториальной плоскости и результирующую силу отталкивания в полярной плоскости.
На рис. 5 показаны силовые линии, ответственные за одновременное экваториальное притяжение (синие стрелки) и полярное отталкивающее (красные стрелки) силы, возникающие между парой постоянных магнитов. Необычное результирующее отталкивание в полярной плоскости является результатом формы магнитов и их положения и возникает между одинаковыми полюсами, даже если магниты имеют свои противоположные полюса, обращенные друг к другу.
Результирующая сила притяжения, действующая в экваториальной плоскости, может использоваться для стягивания магнитов вместе по горизонтали.Результирующая сила отталкивания, действующая в полярной плоскости, может, в свою очередь, использоваться, чтобы раздвигать магниты по вертикали без изменения полярности или использования другой энергии. Таким образом, два постоянных магнита притягиваются друг к другу под действием силы притяжения, а затем раздвигаются без помощи внешней силы или другой энергии.
Обычно необходимо приложить внешнюю силу, чтобы разделить два постоянных магнита, которые стянулись вместе с их силой притяжения.До сих пор мы не наблюдали, чтобы два постоянных магнита последовательно притягивались и отталкивались без посторонней помощи. Эта последовательность притяжения с последующим отталкиванием подобна последовательности притяжения-отталкивания, которая возникает в электродвигателе между постоянным магнитом и электромагнитом.
Демо-версия Attract-Repel
Мы сконструировали прибор, чтобы продемонстрировать одновременное результирующее притяжение в экваториальной плоскости и результирующее отталкивание в полярной плоскости между двумя постоянными магнитами с противоположными полюсами, обращенными друг к другу.Для уменьшения трения при движении постоянные магниты были прикреплены к тележкам с восемью колесами. На каждой тележке размещено по четыре постоянных магнита.
Магниты были изготовлены из неодима (NdFeB) марки 52 и имели длину 5,08 см, ширину 2,54 см и толщину 1,27 см. Они были намагничены на всю толщину 1,27 см. Каждый магнит имеет Brmax 14 800 Гаусс и тяговое усилие 41,28 кг. Чтобы минимизировать магнитные помехи, тележки и рельсы были изготовлены из алюминиевого сплава, а винты и гайки — из латуни.
Результирующие силы притяжения и отталкивания были измерены с помощью цифрового датчика силы IMADA модели DS2-110. Результирующие силы, приложенные к тележкам, измерялись с интервалом 3,18 мм по горизонтальной и вертикальной траекториям движения. Были проведены измерения результирующей силы притяжения в экваториальной плоскости, ответственной за горизонтальное движение, как показано на рис. 6. Были также проведены измерения результирующей силы отталкивания в полярной плоскости, ответственной за вертикальное движение (рис.7).
Суммарные значения силы притяжения в экваториальной плоскости и силы отталкивания в полярной плоскости представлены на рис. 8. Избыток механической энергии доступен из общей силы (механической энергии), доступной во время фаз притяжения и отталкивания. Этот излишек энергии можно использовать для работы, например, для привода электрогенератора. Приведенные здесь данные предназначены только для иллюстрации явления и не представляют оптимальных условий для максимального выхода энергии.
Соображения по конструкции двигателя
Повторение описанной здесь последовательности притяжения и отталкивания требует, чтобы магниты вернулись в свои исходные положения. Однако короткое расстояние, пройденное описанными здесь магнитами, оставляет их в пределах полей притяжения и отталкивания, ответственных за их первоначальное движение. Следовательно, возвращению магнитов в их исходное положение будут препятствовать эти остаточные силы притяжения и отталкивания, соответственно.
Значительное количество механической энергии должно быть потрачено на преодоление этих сил при возврате магнитов. Эти противоположные остаточные силы и затраты энергии на их преодоление могут быть значительно уменьшены за счет увеличения расстояния, пройденного магнитами H и V. Например (рис. 9), если магнит V перемещается по вертикали на 15,24 см вместо 6,35 см, После этого магнит H мог бы вернуться в горизонтальное положение в исходное положение, не встречая значительного сопротивления со стороны силы притяжения в полярной плоскости.
При увеличенных расстояниях перемещения результирующая сила притяжения в экваториальной плоскости изначально будет слишком слабой, чтобы тянуть магнит H горизонтально. На рис. 9 показано, как пары магнитов могут быть связаны друг с другом для буксировки друг друга на участке их пути. Сила отталкивания между магнитами V1 и h2 достаточно велика, чтобы магнит V1 тянул магнит h3 ближе к магниту V2, где силы притяжения сильнее. В свою очередь, сила притяжения между магнитами V2 и h3 может тянуть магнит V1 дальше от магнита h2.Движение, создаваемое двумя парами магнитов, соединенных вместе, показано на рис. 9.
Это соединение пар магнитов в различных фазах последовательности притяжения и отталкивания похоже на расположение поршней в двигателе внутреннего сгорания, в котором такт сгорания одного поршня приводит в действие такт выпуска другого поршня. Другое сходство заключается в том, что и магниты, и поршни движутся по линейным путям, поскольку они обеспечивают механическую энергию.
Механическую энергию можно сохранить, заставив магниты работать на обоих концах своего пути.Таким образом, энергия не тратится на возвращение магнитов в исходное положение для повторения цикла. Подключение четырех пар магнитов завершает цикл, обеспечивая непрерывное движение, полностью управляемое постоянными магнитами.
Здесь отмечается, что статор и ротор в обычном электродвигателе требуют нескольких пар магнитов для достижения непрерывного движения. Последовательность притяжения и отталкивания между одним магнитом статора и электромагнитом (ротором) не может создать достаточную инерцию, чтобы повернуть ротор на один полный оборот и повторить цикл.Аналогичным образом, описанный здесь метод требует использования нескольких пар постоянных магнитов для увеличения расстояния перемещения и завершения цикла.
Коммерческое приложение
Метод, описанный здесь, иллюстрирует, как одни только постоянные магниты могут быть использованы для создания непрерывного движения и обеспечения излишка механической энергии, которая может использоваться для других целей, таких как приведение в действие электрического генератора.
По многим причинам электромагнитная энергия постоянных магнитов является очень практичным, чистым и богатым источником энергии.Было подсчитано, что электромагнитная сила на 39 порядков сильнее гравитационной силы, и ее внутренний источник многочислен. Количество энергии, необходимое для создания постоянных магнитов, незначительно по сравнению с количеством электромагнитной энергии, фактически доступной от них после их намагничивания. Железо, наиболее распространенное ферромагнитное вещество, является вторым по распространенности металлом на Земле.
Мощные магниты, содержащие неодим и самарий, не требуются для выработки практического количества чистой механической энергии с использованием описанного здесь метода.Могут использоваться другие более слабые постоянные магниты. Стабильность (коэрцитивная сила) и сила (магнитный момент) постоянных магнитов сегодня чрезвычайно высоки. Величина электромагнитных сил, возникающих между парами магнитов для генерации механической энергии, как описано здесь, ниже значения коэрцитивной силы магнитов. Следовательно, магниты останутся стабильными при нормальных условиях эксплуатации.
Будущее
Создан двигатель с постоянными магнитами, который проходит испытания.Кроме того, на двигатель подана заявка на патент, и его детали не будут доступны до тех пор, пока патент не будет выдан.
Одна особенность, которую еще предстоит определить, — это лучший способ включения и выключения двигателя. С обычным электродвигателем вы просто используете переключатель для включения питания, чтобы активировать двигатель, а затем выключите питание, чтобы остановить двигатель. Вы не можете этого сделать с двигателем, состоящим из постоянных магнитов. Рассматриваются несколько методов прерывания. Один из подходов — использовать электромагнит для торможения.Электромагнит будет запитан только во время торможения и отключен, когда двигатель работает.
Список литературы
1. Уленбек Г. Э., Гоудсмит С. Спиновые электроны и структура спектров. Природа. 117, 264-265 (1926).
2. Фоли Х., Куш П. О собственном моменте электрона. Physical Review 73, 412-412 (1948).
3. Фейнман Р. Электромагнетизм. Лекции Фейнмана по физике. 2, Глава 1 (1962).
4.М. Е. Пескин, Д. В. Шредер, Введение в квантовую теорию поля (Westview Press, Нью-Йорк, 1995).
5. Р. Пенроуз, Новый разум императора: о компьютерах, разуме и законах физики (Oxford University Press, Oxford, 1989).
6. У. Л. Эрик, Магнетизм: вводный обзор (Courier Dover Publications, Нью-Йорк, 1963).
Асинхронные двигатели
переменного тока и синхронные двигатели с постоянными магнитами
* Изображение предоставлено компанией New Energy and Fuel.com
Авторы : Стив Бистак, региональный менеджер по продажам — NE, департамент приводов переменного тока / HMI, Fuji Electric Corp. of America, и Сунь Ю. Ким (Шон), старший региональный менеджер, ACDR / HMI, Fuji Electric Corp of America
Большинство насосов и вентиляторов, работающих в промышленных и коммерческих целях, в настоящее время приводится в действие асинхронными двигателями переменного тока. «ACIM», что означает «асинхронный двигатель переменного тока», представляет собой асинхронный тип двигателя, который использует электрический ток для вращения ротора.Крутящий момент создается электрическим током в роторе. Электрический ток создается за счет электромагнитной индукции магнитного поля обмоток статора. В ACIM ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем магнитное поле. «PMSM», что означает «синхронный двигатель с постоянными магнитами», полагается на магниты, вращающие ротор, который вращается с той же скоростью, что и внутреннее вращающееся магнитное поле PMSM.
Есть несколько ключевых различий между асинхронными двигателями переменного тока и синхронными двигателями с постоянными магнитами.
Двигатели с постоянными магнитами ДОЛЖНЫ работать с приводом.
Асинхронные двигатели
переменного тока могут использоваться без частотно-регулируемого привода для привода насоса или вентилятора, но часто устанавливаются с частотно-регулируемыми приводами (VFD) в насосных или вентиляционных системах, чтобы повысить эффективность системы. Синхронным двигателям с постоянными магнитами для работы требуется привод. PMSM не могут работать без привода. ЧРП необходим для точного управления скоростью PMSM в соответствии с требованиями приложения к давлению, расходу, объему и т. Д.Некоторые новые частотно-регулируемые приводы уже поставляются с опциями управления двигателем с постоянными магнитами в качестве стандартной функции, что позволяет операторам управлять двигателем с постоянными магнитами для более эффективного управления вентилятором и / или насосом.
Двигатели с постоянными магнитами обеспечивают значительное повышение эффективности по сравнению с асинхронными двигателями переменного тока.
Эффективность полной нагрузки двигателя с постоянными магнитами выше, чем у асинхронного двигателя переменного тока. На рисунке 1 ниже показаны диапазоны эффективности между двумя стандартами асинхронных двигателей переменного тока и известными опубликованными двигателями с постоянными магнитами.
Рисунок 1 . Эффективность двигателя с постоянными магнитами на мощности частотно-регулируемого привода. ACIM на синусоиде. Двигатели ACIM теряют 0,5–1,5 балла кпд при работе с частотно-регулируемым приводом.
Важно отметить, что частотно-регулируемые приводы не повышают КПД двигателя; ЧРП помогают повысить эффективность системы в диапазонах рабочих скоростей, поскольку большинство систем не работают на максимальных скоростях все время. Добавление частотно-регулируемого привода помогает повысить эффективность вашей системы, поскольку он имеет возможность замедлять двигатель и вентилятор или насос, а не поворачивать клапан для дросселирования насоса или закрывать заслонку, чтобы блокировать поток воздуха.
Взгляните на рисунок 2, на котором сравнивается 10-сильный синхронный двигатель с постоянным магнитом 1800 об / мин и двигатель NEMA Premium, работающий с переменной нагрузкой по крутящему моменту в диапазоне скоростей от 3 до 1. Вы можете видеть, что в обоих случаях эффективность обоих типов двигателей падает. КПД двигателя NEMA Premium падает с примерно 90% до примерно 72% при 600 об / мин, а ECPM падает примерно с 94% до 83%. Хотя работа системы влияет на эффективность оборудования, было доказано, что двигатели с постоянными магнитами демонстрируют более высокий КПД по сравнению с асинхронными двигателями переменного тока.
Рисунок 2 . Сравнение относительной эффективности двигателя PMSM и ACIM с диапазоном изменения 3: 1.
Преимущества и недостатки двигателей с постоянными магнитами
Хотя асинхронные двигатели переменного тока чаще встречаются в системах с моторным приводом, они часто больше по размеру и менее эффективны, чем двигатели с постоянными магнитами. Хотя решения с двигателями с постоянными магнитами обычно имеют более высокую начальную стоимость, они могут предлагать меньший размер для более компактных механических блоков и, что более важно, более высокую эффективность.
Двигатели с постоянными магнитами обычно дороже, чем асинхронные двигатели переменного тока, и, как известно, их труднее запускать, чем асинхронные двигатели переменного тока. Однако преимущества двигателей с постоянными магнитами включают более высокий КПД (как обсуждалось выше), меньшие размеры (двигатели с постоянными магнитами могут составлять до одной трети от большинства размеров двигателей переменного тока, что значительно упрощает установку и обслуживание) и способность PMSM поддерживать полный крутящий момент на низких оборотах.
Тенденция меняется
Использование PMSM в сочетании с VFD не новость; однако инженеры-конструкторы и владельцы оборудования начинают устанавливать больше двигателей с постоянными магнитами для вентиляторов и насосов из-за их меньшего размера и более высокой эффективности.До этого момента частотно-регулируемые приводы требовали специальной формулы для управления двигателем с постоянными магнитами; Сейчас на рынке доступно несколько новых частотно-регулируемых приводов, которые имеют встроенную стандартную функцию для управления двигателями с постоянными магнитами без дополнительных затрат.
По мере того, как все больше производителей частотно-регулируемых приводов начинают добавлять функции для более эффективного управления модулями управления двигателем, владельцы и операторы приобретают тенденцию к установке систем двигателей, которые работают более эффективно, в меньших корпусах и с меньшими затратами.
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 вызывает 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 постоянным магнитом (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 на этом. 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, следующие:
907 907 907 31 Юг Юг 907 907 907 Север 907 Юг 907
Шаг Полюс 1 Полюс 2 Полюс 3 Полюс 4
1 Север Юг Юг Юг Юг Юг
2 Юг Север Юг Север
3 Юг Север Север Юг
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.г. 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 приложениях. 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 синхронизме, поскольку частота переключения уменьшается.
8.
Диапазон поворота
Это диапазон скоростей переключения между втягиванием и выдвиганием, 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 это отсутствие магнита означает, что, когда на него не подается питание, нет ничего, что могло бы удерживать ротор в фиксированном положении. Двигатель с постоянным магнитом обычно имеет больший угол шага, 7,5 ° или 15 °, чем двигатель с переменным 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 таким образом, 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

Энергоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами Dyneo

асинхронный, синхронный или на постоянных магнитах?

Статья о шаговых двигателях с постоянными магнитами

Электромеханика: Электродвигатели Parker Hannifin | VSP-Co.org

Коллекторный двигатель постоянного тока | АВИ Солюшнс

Как работает коллекторный двигатель?

Возможные варианты и специальные случаи

Отличия от других типов двигателей

Когда нужен коллекторный двигатель?

Синхронные электродвигатели Toshiba на постоянных магнитах. Официальный сайт.

Описание

Двигатель на постоянных магнитах — схема синхронного устройства, принцип действия и изготовление своими руками

Устройство

Принцип работы

Виды

Преимущества и недостатки

Как сделать своими руками?

Рекомендации

Control Engineering | Понимание двигателей с постоянными магнитами

Индукция против. КПД двигателя с постоянным магнитом

КПД двигателя с постоянным магнитом

Использование материалов двигателя с постоянным магнитом

Применение постоянных магнитов в двигателях

Стоимость против. Производительность

КПД трехфазного асинхронного двигателя переменного тока

КПД асинхронного двигателя переменного тока на практике

Стоимость асинхронных двигателей

Индукция против. Эффективность двигателя с постоянным магнитом: победитель …

Электродвигатель | Британника

Новое открытие может привести к коммерческому производству двигателей с постоянными магнитами

переменного тока и синхронные двигатели с постоянными магнитами

Двигатель с постоянным магнитом — обзор

6.5.3 Шаговый двигатель

Пример

Добавить комментарий Отменить ответ

Энергоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами Dyneo

асинхронный, синхронный или на постоянных магнитах?

Статья о шаговых двигателях с постоянными магнитами

Электромеханика: Электродвигатели Parker Hannifin | VSP-Co.org

Коллекторный двигатель постоянного тока | АВИ Солюшнс

Как работает коллекторный двигатель?

Возможные варианты и специальные случаи

Отличия от других типов двигателей

Когда нужен коллекторный двигатель?

Синхронные электродвигатели Toshiba на постоянных магнитах. Официальный сайт.

Описание

Двигатель на постоянных магнитах — схема синхронного устройства, принцип действия и изготовление своими руками

Устройство

Принцип работы

Виды

Преимущества и недостатки

Как сделать своими руками?

Рекомендации

Control Engineering | Понимание двигателей с постоянными магнитами

Индукция против. КПД двигателя с постоянным магнитом

КПД двигателя с постоянным магнитом

Использование материалов двигателя с постоянным магнитом

Применение постоянных магнитов в двигателях

Стоимость против. Производительность

КПД трехфазного асинхронного двигателя переменного тока

КПД асинхронного двигателя переменного тока на практике

Стоимость асинхронных двигателей

Индукция против. Эффективность двигателя с постоянным магнитом: победитель …

Электродвигатель | Британника

Новое открытие может привести к коммерческому производству двигателей с постоянными магнитами

переменного тока и синхронные двигатели с постоянными магнитами

Двигатель с постоянным магнитом — обзор

6.5.3 Шаговый двигатель

Пример

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ