Tại sao động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu trở thành động cơ dẫn động chính?
Động cơ điện có thể chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học và truyền năng lượng cơ học đến các bánh xe thông qua hệ thống truyền động để dẫn động xe.Đây là một trong những hệ thống truyền động cốt lõi của phương tiện sử dụng năng lượng mới.Hiện nay, động cơ dẫn động thường được sử dụng trên các phương tiện sử dụng năng lượng mới chủ yếu là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và động cơ không đồng bộ AC.Hầu hết các phương tiện sử dụng năng lượng mới đều sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.Các hãng ô tô đại diện bao gồm BYD, Li Auto, v.v. Một số xe sử dụng động cơ không đồng bộ AC.Động cơ điện đại diện cho các công ty ô tô như Tesla và Mercedes-Benz.
Động cơ không đồng bộ chủ yếu bao gồm một stato đứng yên và một rôto quay.Khi cuộn dây stato được nối với nguồn điện xoay chiều, rôto sẽ quay và phát ra công suất.Nguyên lý chính là khi cuộn dây stato được cấp điện (dòng điện xoay chiều) sẽ tạo thành một trường điện từ quay và cuộn dây rôto là một dây dẫn kín liên tục cắt các đường cảm ứng từ của stato trong từ trường quay của stato.Theo định luật Faraday, khi một dây dẫn kín cắt đường cảm ứng từ thì sẽ sinh ra một dòng điện và dòng điện đó sẽ sinh ra một trường điện từ.Tại thời điểm này, có hai trường điện từ: một là trường điện từ của stato được nối với dòng điện xoay chiều bên ngoài, và trường còn lại được tạo ra bằng cách cắt đường cảm ứng điện từ của stato.Trường điện từ rôto.Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng sẽ luôn chống lại nguyên nhân tạo ra dòng điện cảm ứng, tức là cố gắng ngăn cản các dây dẫn trên rôto cắt đường cảm ứng từ của từ trường quay của stato.Kết quả là: các dây dẫn trên rôto sẽ “bắt kịp” trường điện từ quay của stato nghĩa là rôto đuổi theo từ trường quay của stato và cuối cùng động cơ bắt đầu quay.Trong quá trình này, tốc độ quay của rôto (n2) và tốc độ quay của stato (n1) không đồng bộ (chênh lệch tốc độ khoảng 2-6%).Vì vậy, nó được gọi là động cơ xoay chiều không đồng bộ.Ngược lại, nếu tốc độ quay bằng nhau thì gọi là động cơ đồng bộ.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cũng là một loại động cơ xoay chiều.Rotor của nó được làm bằng thép với nam châm vĩnh cửu.Khi động cơ hoạt động, stato được cấp điện để tạo ra từ trường quay đẩy rôto quay."Đồng bộ hóa" có nghĩa là tốc độ quay của rôto trong quá trình hoạt động ở trạng thái ổn định Tốc độ được đồng bộ hóa với tốc độ quay của từ trường.Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao hơn, kích thước nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn, có mô-men xoắn đầu ra lớn hơn và có tốc độ giới hạn cũng như hiệu suất phanh tuyệt vời.Vì vậy, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đã trở thành loại xe điện được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.của động cơ điện.Tuy nhiên, khi vật liệu nam châm vĩnh cửu chịu rung động, nhiệt độ cao và dòng điện quá tải, tính thấm từ của nó có thể giảm hoặc xảy ra hiện tượng khử từ, điều này có thể làm giảm hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu.Ngoài ra, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đất hiếm sử dụng vật liệu đất hiếm, chi phí sản xuất không ổn định.
So với động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, động cơ không đồng bộ cần hấp thụ năng lượng điện để kích thích khi làm việc sẽ tiêu tốn năng lượng điện và làm giảm hiệu suất của động cơ.Động cơ nam châm vĩnh cửu đắt hơn do có thêm nam châm vĩnh cửu.
Các mô hình chọn động cơ không đồng bộ AC có xu hướng ưu tiên hiệu suất và tận dụng lợi thế về hiệu suất và hiệu suất của động cơ không đồng bộ AC ở tốc độ cao.Mẫu xe đại diện là Model S đời đầu. Đặc điểm chính: Khi xe chạy ở tốc độ cao, xe có thể duy trì vận hành ở tốc độ cao và sử dụng hiệu quả năng lượng điện, giảm tiêu hao năng lượng mà vẫn duy trì công suất đầu ra tối đa;
Các mẫu xe lựa chọn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có xu hướng ưu tiên tiêu thụ năng lượng và tận dụng công suất đầu ra cũng như hoạt động hiệu quả của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ở tốc độ thấp nên phù hợp với ô tô cỡ vừa và nhỏ.Đặc điểm của nó là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và tuổi thọ pin kéo dài.Đồng thời, nó có hiệu suất điều chỉnh tốc độ tốt và có thể duy trì hiệu quả cao khi phải đối mặt với các lần khởi động, dừng, tăng tốc và giảm tốc lặp đi lặp lại.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chiếm ưu thế.Theo số liệu thống kê từ "Cơ sở dữ liệu hàng tháng về Chuỗi ngành công nghiệp phương tiện năng lượng mới" do Viện nghiên cứu công nghiệp tiên tiến (GGII) công bố, công suất lắp đặt trong nước của động cơ dẫn động phương tiện sử dụng năng lượng mới từ tháng 1 đến tháng 8 năm 2022 là khoảng 3,478 triệu chiếc mỗi năm. -năm tăng 101%.Trong đó, công suất lắp đặt động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là 3,329 triệu chiếc, tăng 106% so với cùng kỳ năm ngoái;công suất lắp đặt động cơ không đồng bộ xoay chiều là 1,295 triệu chiếc, tăng 22% so với cùng kỳ năm ngoái.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đã trở thành động cơ truyền động chính trên thị trường xe du lịch chạy điện thuần túy.
Đánh giá từ việc lựa chọn động cơ cho các mẫu xe phổ thông trong và ngoài nước, các loại xe năng lượng mới do SAIC Motor trong nước, Geely Automobile, Quảng Châu Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, v.v. tung ra thị trường đều sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chủ yếu được sử dụng ở Trung Quốc.Thứ nhất, do động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có hiệu suất hoạt động tốt ở tốc độ thấp và hiệu suất chuyển đổi cao, rất phù hợp với điều kiện làm việc phức tạp, thường xuyên khởi động và dừng khi tham gia giao thông đô thị.Thứ hai, do nam châm vĩnh cửu boron sắt neodymium trong động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.Vật liệu yêu cầu sử dụng tài nguyên đất hiếm và đất nước tôi chiếm 70% tài nguyên đất hiếm của thế giới và tổng sản lượng vật liệu từ tính NdFeB đạt 80% trên thế giới, vì vậy Trung Quốc quan tâm hơn đến việc sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.
Tesla và BMW nước ngoài sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và động cơ không đồng bộ AC để hợp tác phát triển.Từ góc độ cấu trúc ứng dụng, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là lựa chọn chủ đạo cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới.
Giá thành vật liệu nam châm vĩnh cửu chiếm khoảng 30% giá thành động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.Nguyên liệu thô để sản xuất động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chủ yếu bao gồm boron sắt neodymium, tấm thép silicon, đồng và nhôm.Trong số đó, vật liệu nam châm vĩnh cửu boron sắt neodymium chủ yếu được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu rôto, và cơ cấu chi phí khoảng 30%;tấm thép silicon chủ yếu được sử dụng để tùy chỉnh. Thành phần chi phí của lõi rôto là khoảng 20%;thành phần chi phí của cuộn dây stato là khoảng 15%;thành phần chi phí của trục động cơ là khoảng 5%;và thành phần chi phí của vỏ động cơ là khoảng 15%.
Tại saoMáy nén khí trục vít động cơ nam châm vĩnh cửu OSGhiệu quả hơn?
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chủ yếu bao gồm các bộ phận stato, rôto và vỏ.Giống như động cơ điện xoay chiều thông thường, lõi stato có cấu trúc nhiều lớp để giảm tổn thất sắt do dòng điện xoáy và hiệu ứng trễ khi động cơ chạy;các cuộn dây cũng thường có cấu trúc đối xứng ba pha, nhưng việc lựa chọn tham số khá khác nhau.Phần rôto có nhiều dạng khác nhau, bao gồm rôto nam châm vĩnh cửu có lồng sóc khởi động và rôto nam châm vĩnh cửu thuần túy được nhúng hoặc gắn trên bề mặt.Lõi rôto có thể được chế tạo thành một cấu trúc vững chắc hoặc nhiều lớp.Rôto được trang bị vật liệu nam châm vĩnh cửu, thường được gọi là nam châm.
Trong hoạt động bình thường của động cơ nam châm vĩnh cửu, từ trường rôto và stato ở trạng thái đồng bộ.Không có dòng điện cảm ứng trong phần rôto và không có tổn thất đồng, độ trễ hoặc tổn thất dòng điện xoáy của rôto.Không cần phải xem xét vấn đề mất rôto và sưởi ấm.Nói chung, động cơ nam châm vĩnh cửu được cung cấp năng lượng bởi một bộ biến tần đặc biệt và đương nhiên có chức năng khởi động mềm.Ngoài ra, động cơ nam châm vĩnh cửu là động cơ đồng bộ, có đặc tính điều chỉnh hệ số công suất thông qua cường độ kích thích nên có thể thiết kế hệ số công suất theo một giá trị xác định.
Theo quan điểm ban đầu, do động cơ nam châm vĩnh cửu được khởi động bằng nguồn điện có tần số thay đổi hoặc bộ biến tần hỗ trợ nên quá trình khởi động động cơ nam châm vĩnh cửu rất dễ dàng;nó tương tự như việc khởi động một động cơ có tần số thay đổi và tránh được các lỗi khởi động của động cơ không đồng bộ lồng thông thường.
Nói tóm lại, hiệu suất và hệ số công suất của động cơ nam châm vĩnh cửu có thể đạt rất cao, cấu trúc rất đơn giản và thị trường rất nóng trong mười năm qua.
Tuy nhiên, mất khả năng kích thích là vấn đề không thể tránh khỏi trong động cơ nam châm vĩnh cửu.Khi dòng điện quá lớn hoặc nhiệt độ quá cao, nhiệt độ cuộn dây động cơ sẽ tăng lên tức thời, dòng điện sẽ tăng mạnh và nam châm vĩnh cửu sẽ nhanh chóng mất đi sự kích thích.Trong điều khiển động cơ nam châm vĩnh cửu, một thiết bị bảo vệ quá dòng được thiết lập để tránh sự cố cuộn dây stato động cơ bị cháy, nhưng việc mất kích thích và tắt thiết bị là không thể tránh khỏi.
Thời gian đăng: 12-12-2023
