Perché i motori a magneti permanenti stanno diventando sempre più popolari

mar 27,2024

Negli ultimi anni, il settore dei motori elettrici di più alto profilo è senza dubbio quello dei motori a magneti permanenti, che sta diventando sempre più popolare. La ragione di un effetto così sensazionale non risiede solo nella forza trainante del risparmio energetico e dell'ambiente...

Negli ultimi anni, il settore dei motori elettrici di più alto profilo è senza dubbio quello dei motori a magneti permanenti, che sta diventando sempre più popolare. La ragione di un effetto così sensazionale non risiede solo nella forza trainante dei modelli di sviluppo economico a risparmio energetico e rispettosi dell’ambiente, ma anche nelle caratteristiche intrinseche dei motori a magneti permanenti.

Gli ultimi risultati ottenuti nei materiali a magneti permanenti ad alta energia, nei materiali magnetici forti e nella tecnologia dell'elettronica di potenza hanno notevolmente promosso i campi di applicazione dei motori a magneti permanenti, come robot, aerospaziale, utensili elettrici, generatori, nuova energia, varie apparecchiature mediche ed elettrici o veicoli ibridi. I motori a magneti permanenti sono ovunque e, senza eccezioni, si dichiara il fatto che i motori a magneti permanenti presentano vantaggi che superano i motori CC con commutazione senza spazzole. Ci sono molti vantaggi rispetto ai motori tradizionali come i motori sincroni e i motori a induzione.

(1) La perdita di rame del rotore è pari a zero, con conseguente maggiore efficienza naturale;

(2) L'elevata coppia motrice e la potenza di uscita per unità di volume rendono possibili soluzioni di progettazione compatte;

(3) L'eliminazione degli anelli collettori, dei convertitori di fase, delle spazzole di carbone, ecc. semplifica la struttura e la manutenzione del motore;

(4) La densità del flusso magnetico del traferro è relativamente elevata rispetto ai motori tradizionali, con conseguente migliore prestazione dinamica;

(5) Può funzionare con un fattore di potenza elevato;

(6) Una semplice sorgente di tensione di commutazione a sei fasi può ottenere un controllo preciso di coppia, velocità e posizione.

Il motore sincrono a magnete permanente è composto principalmente da vari componenti come il rotore, il coperchio terminale e lo statore. La struttura dello statore dei motori sincroni a magneti permanenti è molto simile a quella dei normali motori a induzione. La più grande differenza tra la struttura del rotore e i motori asincroni è che sul rotore sono posizionati poli magnetici permanenti di alta qualità. A seconda della posizione del magnete permanente sul rotore, i motori elettrici sincroni a magnete permanente sono generalmente suddivisi in struttura del rotore superficiale e struttura del rotore integrato.

Il posizionamento dei magneti permanenti ha un impatto significativo sulle prestazioni dei motori elettrici. Struttura del rotore di tipo superficiale: il magnete permanente si trova sulla superficie esterna del nucleo del rotore. Questo tipo di struttura del rotore è semplice, ma produce una coppia asincrona molto piccola, adatta solo a situazioni con bassi requisiti di avviamento e utilizzata raramente. Struttura del rotore integrata: il magnete permanente si trova nel nucleo di ferro tra la barra di guida della gabbia di scoiattolo e l'albero, con buone prestazioni di avviamento. La stragrande maggioranza dei motori sincroni a magneti permanenti adotta questa struttura.

L'avviamento e il funzionamento di un motore sincrono a magnete permanente sono formati dall'interazione del campo magnetico generato dall'avvolgimento dello statore, dall'avvolgimento della gabbia di scoiattolo del rotore e dal magnete permanente. Quando il motore è fermo, una corrente trifase simmetrica viene applicata all'avvolgimento dello statore, generando un campo magnetico rotante dello statore. Il campo magnetico rotante dello statore genera corrente nell'avvolgimento della gabbia rispetto alla rotazione del rotore, formando un campo magnetico rotante del rotore. La coppia asincrona generata dall'interazione tra il campo magnetico rotante dello statore e il campo magnetico rotante del rotore provoca l'accelerazione del rotore da fermo. Durante questo processo, la velocità del campo magnetico permanente del rotore e del campo magnetico rotante dello statore sono diverse, determinando una coppia alternata.

Quando il rotore accelera ad una velocità prossima alla velocità sincrona, la velocità del campo magnetico permanente del rotore e del campo magnetico rotante dello statore sono quasi uguali. La velocità del campo magnetico rotante dello statore è leggermente superiore a quella del campo magnetico permanente del rotore e la loro interazione genera una coppia per portare il rotore in funzionamento sincrono. Nel funzionamento sincrono non viene generata corrente nell'avvolgimento del rotore. In questo momento, solo il magnete permanente sul rotore genera un campo magnetico, che interagisce con il campo magnetico rotante dello statore per generare la coppia motrice. Si può dedurre che il motore sincrono a magnete permanente viene avviato dalla coppia asincrona dell'avvolgimento del rotore. Dopo l'avvio, l'avvolgimento del rotore non è più funzionante e la coppia motrice viene generata dall'interazione del campo magnetico generato dal magnete permanente e dall'avvolgimento dello statore.

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