Pumbaa Motores sincrónicos del imán permanente (PMSM) para la unidad de vehículos eléctricos Gen5 PML080

1. Motor de alambre plano
La forma de devanado del motor pasa gradualmente de alambre redondo a alambre plano, con alta velocidad de llenado de ranuras, extremos cortos, alta densidad de potencia y fuerte capacidad de disipación de calor

2. Diseño de aislamiento de alto voltaje
El motor adopta nuevos materiales y procesos aislantes para cumplir con los requisitos de alta frecuencia de conmutación de los controladores SIC para motores cada vez más de alta velocidad

3. Rodamientos aislados de alta velocidad y de alta resistencia
El diseño del motor utiliza rodamientos aislados, que pueden cumplir con los requisitos de diseño de 24000 rpm/min; Y puede inhibir efectivamente la generación de corrosión eléctrica de los rodamientos

4. Motor refrigerado por aceite
El motor adopta una estructura refrigerada por aceite de alta velocidad, que reduce efectivamente la potencia nominal después de que se reduce el volumen, lo que no solo mejora la eficiencia, sino que también mejora la vida útil del sistema

5. Excelente rendimiento de NVH
El rotor del motor adopta una estructura de polos inclinada segmentada, que optimiza efectivamente el NVH del sistema del motor

5. Excelente rendimiento de NVH
El rotor del motor adopta una estructura de polos inclinada segmentada, que optimiza efectivamente el NVH del sistema del motor

El motor eléctrico sin escobillas (PMSM-RRB） utiliza un imán permanente para proporcionar excitación (excitación: el campo magnético sobre el cual funciona el motor）. No tiene cepillo y no requiere corriente de excitación para mejorar la eficiencia y la densidad de potencia del motor.

Ya en la década de 1920 había el primer motor del mundo, y esta parte del rotor del motor es un imán permanente, utilizado para generar excitación de campo. Pero el material de imán permanente utilizado en ese momento es el mineral de magnetita natural (Fe3O4), la densidad de energía magnética es muy baja, con un motor grande, pronto reemplazado por un motor de excitación eléctrica. Con el desarrollo de la tecnología, hay muchas opciones para materiales de imán permanentes, entre las cuales lo más excelente son los materiales de tierras raras, por lo que el uso de materiales de imán permanentes de tierras raras llamados motores magnéticos permanentes de tierra rara.

El motor sincrónico se puede dividir en dos tipos: motor de polo no saliente y motor de polo sobresaliente. El 'núcleo del rotor de acero laminado' en la Figura 18 debe ser el 'núcleo del estator de acero laminado'

Figura 19: Máquina sincrónica de excitación externa de polo saliente (izquierda), máquina sincrónica de imán permanente de polo no saliente (PMSM/SMPMSM) (medio) y máquina magnética permanente incorporada de polo saliente (IPMSM) (derecha) (6 ) Devanados centralizados y distribuidos

Los devanados motores sincrónicos se pueden distribuir o centralizar. Cuando los devanados están centralizados, todos los cables están en una ranura y abarcan un poste, es decir, el tramo es un poste, como se puede ver en la fig. 18 y Fig. 20 (arriba). Los devanados distribuidos tienen un tramo más grande. En el ejemplo de la Figura 19 (derecha), cada devanado abarca seis ranuras, mientras que en la Figura 20 (abajo), el tramo es 3. Además, los devanados centralizados de diferentes fases no se superponen, mientras que los devanados distribuidos lo hacen, como pueden ser claramente Visto en la Figura 20. Los devanados centralizados usan menos cobre y tienen devanados de extremo más corto. En la Figura 20, las dos imágenes de la derecha muestran hasta qué punto los devanados del extremo de cobre son más largos que la longitud del rotor. Los devanados distribuidos en la imagen inferior derecha muestran hasta qué punto se amplía el final. Debido al pequeño número de ranuras cruzadas en el devanado centralizado, se requiere menos cobre para conectar los devanados. Por lo tanto, los devanados centralizados se pueden construir de una manera más compacta, utilizando menos cobre (y, por lo tanto, menos costosos).

Devanado centralizado (superior) versus devanado distribuido (inferior)

Sin embargo, debido al excelente rendimiento de los devanados distribuidos, este tipo de devanado sigue siendo el tipo principal de devanado; En comparación con los devanados centralizados, la optimización de la forma de onda espacial del flujo de excitación de los devanados distribuidos (casi sinusoidales), por lo tanto, el contenido armónico es bajo y el rendimiento es excelente. El modo de devanado del devanado distribuido puede producir un campo magnético del estator giratorio casi constante. A medida que aumenta el costo de la fabricación del motor, la presión en los fabricantes también está aumentando. Como la fabricación de devanados centralizados es más simple y más barato, la fabricación de devanados centralizados se está volviendo más común.

 El motor eléctrico síncrono del imán permanente se divide en dos maneras: una es controlar el motor a través del gobernador de conversión de frecuencia para lograr la sincronización, uno es lograr la sincronización a través del modo inicial asincrónico.

Elmotor eléctrico sin escobillasNo se puede iniciar directamente por AC trifásico. Debido a la gran inercia del rotor, el campo magnético gira demasiado rápido, y el rotor estacionario no puede comenzar y girar con el campo magnético en absoluto.

Modo VVF: el VF proporciona la fuente de alimentación del motor eléctrico sin escobillas, y la frecuencia de salida del VF aumenta continuamente de 0 a la frecuencia de trabajo al inicio, la velocidad del motor aumenta sincrónicamente con la frecuencia del inversor. La velocidad del motor se puede cambiar cambiando la frecuencia del inversor.

Modo de arranque asincrónico: el arranque y el funcionamiento del motor eléctrico sin escobillas son causadas por la interacción del campo magnético generado por el devanado del estator, el devanado de la jaula de la ardilla del rotor y el imán permanente. La fuente de alimentación eléctrica trifásica directa es instalar el devanado de la jaula en el rotor del imán permanente donde no se requiere ajuste de velocidad.

Para mejorar el rendimiento del sistema de control del motor sincrónico del imán permanente (PMSM), haga que tenga una velocidad de respuesta más rápida, una mayor precisión de velocidad y un rango de velocidad más amplio, se propone una variedad de nuevas estrategias de control para el control sincrónico de Magnet Magnet (PMSM) . El control del motor sincrónico del imán permanente (PMSM) incluye el control del vector, el control de torque directo y el control inteligente.

(1) La estrategia de control vectorial de PMSM es diferente de la del motor asíncrono. Debido a que la velocidad del PMSM está en estricta sincronización con la frecuencia de la fuente de alimentación, su velocidad del rotor es igual a la velocidad del campo magnético giratorio, y el deslizamiento es igual a cero. Por lo tanto, es más fácil realizar el control del vector en el motor síncrono de imán permanente.

(2) El control de par de torque directo no requiere control de vectores de transformación de coordenadas de rotación complicada y orientación del flujo del rotor. El par reemplaza la corriente como objeto controlado, y el vector de voltaje es la única entrada al sistema de control, el torque de control directo y el aumento o disminución del flujo, pero el enlace de torque y flujo no están desacoplados, el modelo del motor se simplifica, sin señal PWM Generador, estructura de control simple, pequeño impacto de los parámetros del motor, se logra un excelente rendimiento dinámico.

(3) Para mejorar el rendimiento de control y la precisión del motor sincrónico de imán permanente (PMSM), el control difuso y el control de la red neuronal se han aplicado al control de PMSM. En la estructura de control de múltiples bucles, el controlador inteligente actúa como el controlador de velocidad en el bucle más externo, el control de PI y el control de torque directo todavía se usan en el control de corriente de bucle interno y el control de torque, la función principal del bucle interno es modificar es modificarse Las características de la planta para el control del circuito exterior, y el error causado por varias perturbaciones puede ser controlada o restringida por el bucle externo.

En la aplicación de control inteligente en el sistema de motor sincrónico de imán permanente (PMSM), el método de control tradicional no puede abandonarse por completo.

(1) En la actualidad, el motor sincrónico de imán permanente (PMSM) se usa ampliamente en servo aplicaciones de baja potencia (0.1 kW a 10kW) en sistemas de automatización, equipos y herramientas mecánicas automáticas.

(2) Los motores sincrónicos de imán permanente (PMSM) con una potencia de hasta 30-250kW se utilizan cada vez más en vehículos híbridos y totalmente eléctricos.

(3) Excitación eléctrica Motor sincrónico y motor síncrono de imán permanente (PMSM) se han utilizado en ferrocarril de alta velocidad y todavía están en uso. Sin embargo, los motores de inducción también se usan ampliamente como una alternativa más barata.

(4) Los motores sincrónicos de imán permanente (PMSM) se utilizan en áreas donde la eficiencia y el peso son primordiales, como la industria aeroespacial.

(5) Las unidades PMSM tienen la ventaja de las bajas pérdidas del rotor, que son atractivas para aplicaciones donde el enfriamiento del rotor es costoso.

(1) proporciona la máxima eficiencia en la operación de velocidad base

(2) Proporcione una relación de torque/peso máximo

(3) El tipo de material magnético utilizado tiene un mayor impacto en el precio general del motor

(4) Las regiones magnéticas débiles requieren el uso de corriente adicional, lo que generalmente resulta en una eficiencia más baja a altas velocidades (en comparación con los motores de inducción)

(1) Transmisión de alta eficiencia (industria aeroespacial, automotriz)

(2) Algunas aplicaciones domésticas usan imanes de ferrita de bajo costo

(3) En particular, el motor sincrónico de imán permanente de polo saliente (IPMSM) con devanados centralizados se usa más ampliamente en la industria debido a su complejidad de fabricación y menor costo. Sin embargo, en comparación con las máquinas sincrónicas con devanados distribuidos, el uso de devanados centralizados puede degradar el rendimiento.

Motor de camión eléctrico

Los motores de camiones eléctricos están diseñados específicamente para alimentar camiones eléctricos, proporcionando una alternativa limpia y eficiente a los motores diesel tradicionales. Estos motores utilizan tecnología avanzada de accionamiento eléctrico, lo que permite una impresionante entrega de torque y aceleración rápida, lo cual es crucial para aplicaciones de servicio pesado. Típicamente alimentado por baterías de alta capacidad, los motores de camiones eléctricos contribuyen a una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y a los menores costos operativos. Con el creciente énfasis en la sostenibilidad, muchos fabricantes están invirtiendo en motores de camiones eléctricos para cumplir con los requisitos reglamentarios y la demanda de los consumidores de soluciones de transporte más ecológicas.

Motor híbrido

Los motores híbridos combinan tanto los motores de combustión interna como los sistemas de propulsión eléctrica, que ofrecen las ventajas de ambas tecnologías. En los vehículos híbridos, el motor puede cambiar entre gasolina o combustible diesel y energía eléctrica, optimizando la eficiencia en función de las condiciones de conducción. Esta versatilidad permite un consumo reducido de combustible y emisiones más bajas, al tiempo que proporciona la potencia necesaria para varias aplicaciones. Los motores híbridos se usan comúnmente en vehículos donde el rango más largo y el reabastecimiento de combustible rápido son esenciales, lo que los convierte en una opción popular para flotas comerciales y vehículos personales por igual. A medida que la industria automotriz continúa evolucionando, los motores híbridos representan una tecnología de transición hacia un futuro más sostenible en el transporte.