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Motori a magneti permanenti risparmia l'uso di corrente di eccitazione reattiva, a differenza dei motori a induzione. Questo è un vantaggio nella sua efficienza poiché il motore non deve usare energia per fornire un campo magnetico.
Il fattore di potenza dei motori a magnete permanente è migliorato grazie all'eliminazione della corrente di eccitazione reattiva. L'implicazione è che una maggiore potenza elettrica in ingresso può essere convertita in potenza meccanica dal motore, il che è una misura di maggiore efficienza.
Poiché i motori a magnete permanente non hanno alcuna corrente di eccitazione, la corrente dello statore dei motori a magnete permanente è molto piccola. Una piccola corrente riduce le perdite negli avvolgimenti dello statore e aumenta l'efficienza dell'intero motore.
I motori a magnete permanente non hanno avvolgimenti del rotore e quindi non presentano perdite dovute alla resistenza degli avvolgimenti. Questo meccanismo di perdita si verifica nei motori a induzione a causa del flusso di corrente attraverso gli avvolgimenti del rotore, ma i motori a magnete permanente lo evitano completamente.
Poiché i motori a magnete permanente sono più efficienti e generano meno calore, la necessità di raffreddamento, come le ventole, si riduce. Ciò a sua volta riduce le perdite per attrito del vento, migliorando ulteriormente l'efficienza del motore.
In genere, i motori a magnete permanente sono più efficienti del 10-15% rispetto ai motori a induzione comparabili. Questo è dovuto alle perdite complessive inferiori nella progettazione del motore.
I motori sincroni a magnete permanente hanno mantenuto un'elevata efficienza e un fattore di potenza entro un'ampia gamma dal 25% al 120% del carico nominale. Sono particolarmente efficaci durante il funzionamento a carico leggero in quanto rimangono efficienti.
I magneti montati in superficie sono montati sulla superficie esterna del rotore. La costruzione è semplice ed economica; tuttavia, potrebbe avere un'efficienza inferiore ad alta velocità a causa delle elevate forze centrifughe.
I magneti permanenti incorporati o interni sono incorporati all'interno del rotore. Il tipo incorporato ha una migliore integrità meccanica e può funzionare a velocità più elevate in modo più efficiente.
Per le strutture radiali, il flusso magnetico è diretto dal rotore allo statore in modo radiale. Questa rappresenta forse la configurazione più comune e piuttosto semplice.
Le strutture tangenziali dirigeranno il flusso magnetico tangenzialmente. Con questo, c'è la possibilità di una maggiore area di eccitazione, da cui l'idoneità per motori multipolari che richiedono coppia elevata.
Le strutture ibride combinano le caratteristiche dei design radiali e tangenziali per ottimizzare le prestazioni per applicazioni specifiche. Questi sono meno comuni a causa della loro complessità.
Una struttura multipolare viene utilizzata per ridurre la velocità sincrona nominale aumentando il numero di poli. Ciò aiuta a raggiungere una coppia elevata a basse velocità, il che è vantaggioso per le applicazioni ad azionamento diretto.
La progettazione del motore, insieme a un numero appropriato di poli e di disposizioni dei magneti, deve essere ottimizzata per ogni applicazione, per garantire il raggiungimento di una coppia elevata a basse velocità senza correnti eccessive dell'inverter.
In genere, la frequenza di uscita dell'inverter SPWM dovrebbe essere ben al di sopra di 25 Hz per ottenere un intervallo di regolazione lineare ragionevole nel sistema di azionamento.
La velocità sincrona nominale del motore deve essere bassa perché la caratteristica di uscita dell'inverter deve corrispondere alla caratteristica del motore, per cui non è richiesta un'elevata corrente dell'inverter e ciò riduce al minimo i costi e le perdite del sistema.
Un magnete permanente dovrebbe fornire un'intensità di campo magnetico sufficientemente elevata. Le dimensioni del magnete e la sua disposizione sono ottimizzate per soddisfare i requisiti di coppia.
Questa struttura è particolarmente adatta ai motori multipolari perché la struttura tangenziale può offrire a ciascun polo un'area di eccitazione più ampia per fornire i potenti campi magnetici necessari per un'elevata coppia in uscita.
Per la selezione dell'abbinamento polo-slot, nel caso di applicazione di avvolgimenti a slot frazionari, il numero di slot per polo per fase Q deve essere inferiore a 1. Ciò fornisce alcuni vantaggi nelle prestazioni del motore.
Gli avvolgimenti a fessura frazionaria riducono l'ampiezza della coppia di cogging, riducendo le pulsazioni di coppia e garantendo una maggiore fluidità del motore.
Riducendo la coppia di cogging, gli avvolgimenti a fessura frazionaria aumentano la precisione della regolazione della velocità, rendendo quindi più preciso il funzionamento del motore.
La fluidità di funzionamento dovuta agli avvolgimenti a scanalatura frazionata si traduce in minori vibrazioni e livelli di rumore, rendendo il motore più silenzioso.
Gli avvolgimenti a fessura frazionaria migliorano la distribuzione dell'avvolgimento che agisce potenziando la natura sinusoidale della forza controelettromotrice indotta dal motore, EMF.
Una forza controelettromotrice sinusoidale più uniforme contribuirà alle prestazioni complessive del motore in termini di minore distorsione armonica e fluidità di funzionamento.
L'impiego di scanalature di dimensioni ridotte nello statore aumenta efficacemente l'area di utilizzo, consentendo così un uso efficiente del materiale dello statore.
Nel caso di avvolgimenti a fessura frazionaria, la lunghezza dell'estremità della bobina è ridotta, il che diminuisce il consumo di rame e riduce le perdite resistive.
Passo del motore pari a 1: ogni bobina è avvolta su un dente, rendendo l'avvolgimento più semplice e migliorando allo stesso tempo l'efficienza del motore.
Questa progettazione riduce la circonferenza e la lunghezza di estensione della bobina, contribuendo a ridurre le perdite di rame e a migliorare l'efficienza.
Gli avvolgimenti a fessura frazionaria contribuiscono a ridurre le perdite di rame poiché la lunghezza dell'avvolgimento è ridotta al minimo e viene utilizzato meno rame, migliorando così l'efficienza complessiva del motore.
Ciò rende gli avvolgimenti a fessura frazionari più economici da produrre rispetto agli avvolgimenti a fessura integrali, mentre il motore funziona con maggiore efficienza.
ENNENG è uno dei principali produttori di motori a magneti permanenti a trasmissione diretta sul mercato mondiale.
ENNENG è specializzata nello sviluppo e nella produzione di motori a trazione diretta a magneti permanenti. Rotori a magneti permanenti, questi motori sono stati ampiamente utilizzati in diversi campi, tra cui miniere d'oro, miniere di carbone, fabbriche di pneumatici, pozzi petroliferi e impianti di trattamento delle acque. I vantaggi dei motori a trazione diretta a magneti permanenti sono che hanno annullato il riduttore nei sistemi di motori tradizionali. I vantaggi sono rumore meccanico molto basso, piccole vibrazioni e basso tasso di guasti. Questi hanno un motore ad alta efficienza del 93-97% con un fattore di potenza fino a 0.99 per risparmi energetici e aumento della potenza attiva all'interno del sistema. Rispetto ai motori tradizionali con riduttori di velocità, i motori a trazione diretta a magneti permanenti hanno un'efficienza di trasmissione più elevata pur richiedendo meno manutenzione. Grazie al loro design compatto e alle prestazioni affidabili, i motori sono ideali per aree di applicazione a bassa velocità e alta potenza.
