لماذا تصبح المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم هي محركات الدفع الرئيسية؟

لماذا تصبح المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم هي محركات الدفع الرئيسية؟

يستطيع المحرك الكهربائي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، ونقل الطاقة الميكانيكية إلى العجلات من خلال نظام نقل الحركة لقيادة السيارة.إنه أحد أنظمة القيادة الأساسية لمركبات الطاقة الجديدة.في الوقت الحاضر، محركات الدفع الشائعة الاستخدام في مركبات الطاقة الجديدة هي بشكل أساسي المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم والمحركات غير المتزامنة ذات التيار المتردد.تستخدم معظم مركبات الطاقة الجديدة محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم.تشمل شركات السيارات التمثيلية BYD، وLi Auto، وما إلى ذلك. وتستخدم بعض المركبات محركات غير متزامنة تعمل بالتيار المتردد.تمثل المحركات الكهربائية شركات السيارات مثل تسلا ومرسيدس بنز.

يتكون المحرك غير المتزامن بشكل أساسي من عضو ثابت ودوار دوار.عندما يتم توصيل ملف الجزء الثابت بمصدر طاقة التيار المتردد، سوف يدور الدوار ويخرج الطاقة.المبدأ الرئيسي هو أنه عندما يتم تنشيط ملف الجزء الثابت (التيار المتردد)، فإنه سيشكل مجالًا كهرومغناطيسيًا دوارًا، ولف الجزء الدوار عبارة عن موصل مغلق يقطع بشكل مستمر خطوط الحث المغناطيسي للجزء الثابت في المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت.وفقًا لقانون فاراداي، عندما يقطع موصل مغلق خط الحث المغناطيسي، سيتولد تيار، وسيولد التيار مجالًا كهرومغناطيسيًا.في هذا الوقت، هناك مجالان كهرومغناطيسيان: أحدهما هو المجال الكهرومغناطيسي الثابت المتصل بالتيار المتردد الخارجي، والآخر يتم إنشاؤه عن طريق قطع خط الحث الكهرومغناطيسي للجزء الثابت.المجال الكهرومغناطيسي الدوار.وفقًا لقانون لينز، فإن التيار المستحث سيقاوم دائمًا سبب التيار المستحث، أي محاولة منع الموصلات الموجودة على الجزء المتحرك من قطع خطوط الحث المغناطيسي للمجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت.والنتيجة هي: الموصلات الموجودة في الجزء الدوار سوف "تلحق" بالجزء الثابت. ويعني المجال الكهرومغناطيسي الدوار أن الجزء المتحرك يطارد المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت، وفي النهاية يبدأ المحرك في الدوران.أثناء العملية، تكون سرعة دوران العضو الدوار (n2) وسرعة دوران الجزء الثابت (n1) غير متزامنتين (يبلغ فرق السرعة حوالي 2-6%).لذلك، يطلق عليه محرك التيار المتردد غير المتزامن.على العكس من ذلك، إذا كانت سرعة الدوران هي نفسها، فإنه يسمى محرك متزامن.

المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم هو أيضًا نوع من محركات التيار المتردد.الدوار مصنوع من الفولاذ مع مغناطيس دائم.عندما يعمل المحرك، يتم تنشيط الجزء الثابت لتوليد مجال مغناطيسي دوار لدفع الدوار للدوران."التزامن" يعني أن دوران الدوار أثناء عملية الحالة المستقرة تتم مزامنة السرعة مع سرعة دوران المجال المغناطيسي.تتمتع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بنسبة طاقة إلى وزن أعلى، وأصغر حجمًا، وأخف وزنًا، ولها عزم دوران أكبر، ولها سرعة حد ممتازة وأداء كبح ممتاز.ولذلك، أصبحت المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم هي السيارة الكهربائية الأكثر استخدامًا اليوم.من المحرك الكهربائي.ومع ذلك، عندما تتعرض مادة المغناطيس الدائم للاهتزاز ودرجة الحرارة المرتفعة والتيار الزائد، فقد تنخفض نفاذية المغناطيسية، أو قد تحدث إزالة المغناطيسية، مما قد يقلل من أداء محرك المغناطيس الدائم.بالإضافة إلى ذلك، تستخدم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم الأرضية النادرة مواد أرضية نادرة، وتكلفة التصنيع غير مستقرة.

بالمقارنة مع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، تحتاج المحركات غير المتزامنة إلى امتصاص الطاقة الكهربائية للإثارة أثناء العمل، مما سيستهلك الطاقة الكهربائية ويقلل من كفاءة المحرك.تعد المحركات ذات المغناطيس الدائم أكثر تكلفة بسبب إضافة المغناطيس الدائم.

تميل النماذج التي تختار محركات التيار المتردد غير المتزامنة إلى إعطاء الأولوية للأداء والاستفادة من مخرجات الأداء ومزايا الكفاءة للمحركات غير المتزامنة ذات التيار المتردد بسرعات عالية.النموذج التمثيلي هو الطراز المبكر S. الميزات الرئيسية: عندما تقود السيارة بسرعة عالية، يمكنها الحفاظ على التشغيل عالي السرعة والاستخدام الفعال للطاقة الكهربائية، مما يقلل من استهلاك الطاقة مع الحفاظ على أقصى إنتاج للطاقة؛

تميل النماذج التي تختار المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم إلى إعطاء الأولوية لاستهلاك الطاقة والاستفادة من مخرجات الأداء والتشغيل الفعال للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بسرعات منخفضة، مما يجعلها مناسبة للسيارات الصغيرة والمتوسطة الحجم.خصائصه هي الحجم الصغير، الوزن الخفيف، وعمر البطارية الطويل.في الوقت نفسه، تتمتع بأداء جيد لتنظيم السرعة ويمكنها الحفاظ على كفاءة عالية عند مواجهة عمليات البدء والتوقف والتسارع والتباطؤ المتكررة.

تهيمن المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم.وفقًا لإحصائيات "قاعدة البيانات الشهرية لسلسلة صناعة مركبات الطاقة الجديدة" الصادرة عن معهد أبحاث الصناعة المتقدمة (GGII)، بلغت القدرة المركبة المحلية لمحركات مركبات الطاقة الجديدة من يناير إلى أغسطس 2022 حوالي 3.478 مليون وحدة، على أساس سنوي. - زيادة سنوية قدرها 101%.من بينها، بلغت القدرة المركبة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم 3.329 مليون وحدة، بزيادة سنوية قدرها 106%؛بلغت القدرة المركبة لمحركات التيار المتردد غير المتزامنة 1.295 مليون وحدة، بزيادة سنوية قدرها 22%.

أصبحت المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم هي محركات الدفع الرئيسية في سوق سيارات الركاب الكهربائية النقية.

انطلاقًا من اختيار المحركات للنماذج السائدة في الداخل والخارج، فإن مركبات الطاقة الجديدة التي أطلقتها شركة SAIC Motor المحلية، وGeely Automobile، وGuangzhou Automobile، وBAIC Motor، وDenza Motors، إلخ. جميعها تستخدم محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم.تستخدم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بشكل رئيسي في الصين.أولاً، لأن المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم تتمتع بأداء جيد عند السرعة المنخفضة وكفاءة تحويل عالية، وهي مناسبة جدًا لظروف العمل المعقدة مع عمليات التشغيل والتوقف المتكررة في حركة المرور في المناطق الحضرية.ثانيًا، بسبب المغناطيس الدائم لحديد النيوديميوم والبورون في المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم.تتطلب المواد استخدام الموارد الأرضية النادرة، وتمتلك بلدي 70% من موارد الأرض النادرة في العالم، ويصل إجمالي إنتاج المواد المغناطيسية NdFeB إلى 80% من العالم، لذا فإن الصين أكثر حرصًا على استخدام المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم.

تستخدم Tesla و BMW الأجنبية محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم ومحركات غير متزامنة تعمل بالتيار المتردد للتطوير بشكل تعاوني.من منظور هيكل التطبيق، يعد المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم هو الخيار السائد لمركبات الطاقة الجديدة.

تمثل تكلفة المواد ذات المغناطيس الدائم حوالي 30% من تكلفة المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم.تشمل المواد الخام المستخدمة في تصنيع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بشكل أساسي بورون حديد النيوديميوم وصفائح الفولاذ السيليكونية والنحاس والألومنيوم.من بينها، يتم استخدام مادة المغناطيس الدائم النيوديميوم الحديد البورون بشكل رئيسي لصنع المغناطيس الدائم للدوار، وتكوين التكلفة حوالي 30٪؛تستخدم صفائح الفولاذ السيليكونية بشكل أساسي في التصنيع حسب الطلب. تبلغ تكلفة تكوين قلب الدوار حوالي 20٪ ؛تبلغ تكلفة تركيب الجزء الثابت حوالي 15٪ ؛تبلغ تكلفة عمود المحرك حوالي 5٪ ؛وتبلغ تكلفة هيكل المحرك حوالي 15%.

لماذاOSG محركات المغناطيس الدائم ضاغط الهواء اللولبيأكثر فعالية؟

يتكون المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم بشكل أساسي من مكونات الجزء الثابت والدوار والقشرة.مثل محركات التيار المتردد العادية، يحتوي قلب الجزء الثابت على هيكل مصفح لتقليل فقدان الحديد بسبب تأثيرات التيار الدوامي والتباطؤ عند تشغيل المحرك؛عادة ما تكون اللفات أيضًا هياكل متناظرة ثلاثية الطور، لكن اختيار المعلمة مختلف تمامًا.الجزء الدوار له أشكال مختلفة، بما في ذلك الجزء الدوار ذو المغناطيس الدائم مع قفص سنجابي البدء، والدوار ذو المغناطيس الدائم النقي المدمج أو المثبت على السطح.يمكن تحويل قلب الدوار إلى هيكل صلب أو مصفح.تم تجهيز الدوار بمادة مغناطيسية دائمة، والتي تسمى عادة المغناطيس.

في ظل التشغيل العادي للمحرك ذو المغناطيس الدائم، تكون المجالات المغناطيسية للعضو الدوار والجزء الثابت في حالة متزامنة.لا يوجد تيار مستحث في الجزء الدوار، ولا يوجد فقدان للنحاس في الجزء الدوار، أو تباطؤ، أو فقدان تيار إيدي.ليست هناك حاجة للنظر في مشكلة فقدان الدوار والتسخين.بشكل عام، يتم تشغيل محرك المغناطيس الدائم بواسطة محول تردد خاص وبطبيعة الحال لديه وظيفة بدء التشغيل الناعمة.بالإضافة إلى ذلك، فإن محرك المغناطيس الدائم هو محرك متزامن، والذي يتميز بخاصية ضبط عامل الطاقة من خلال شدة الإثارة، لذلك يمكن تصميم عامل الطاقة بقيمة محددة.

من وجهة نظر البداية، نظرًا لحقيقة أن محرك المغناطيس الدائم يتم تشغيله بواسطة مصدر طاقة متغير التردد أو عاكس داعم، فإن عملية بدء محرك المغناطيس الدائم سهلة للغاية؛إنه مشابه لبدء تشغيل محرك متغير التردد، ويتجنب عيوب بدء تشغيل المحركات غير المتزامنة ذات القفص العادي.

باختصار، يمكن أن تصل كفاءة وعامل الطاقة للمحركات ذات المغناطيس الدائم إلى مستويات عالية جدًا، والهيكل بسيط للغاية، وكان السوق ساخنًا جدًا في السنوات العشر الماضية.

ومع ذلك، فإن فقدان فشل الإثارة يمثل مشكلة لا يمكن تجنبها في المحركات ذات المغناطيس الدائم.عندما يكون التيار كبيرًا جدًا أو تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا، سترتفع درجة حرارة ملفات المحرك على الفور، وسيزداد التيار بشكل حاد، وسوف تفقد المغناطيسات الدائمة الإثارة بسرعة.في التحكم في محرك المغناطيس الدائم، يتم ضبط جهاز حماية التيار الزائد لتجنب مشكلة حرق الجزء الثابت للمحرك، ولكن فقدان الإثارة الناتج وإيقاف تشغيل المعدات أمر لا مفر منه.