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PMSM hanno una forte automazione industriale perché a tali motori sono associati un'elevata efficienza e affidabilità. Un bel po' di implementazioni, tra cui bracci robotici, nastri trasportatori e macchine CNC che utilizzano PMSM, forniscono una coppia precisa e costante e quindi preservano un funzionamento fluido e preciso. A questo proposito, ciò significa che il PMSM è molto efficiente. In quanto tale, il consumo di energia del PMSM consuma meno energia. Questo perché è un punto di forza industriale in cui tutto rimane continuo.
In generale, quelle caratteristiche di motori sincroni a magneti permanenti includono alta efficienza, alta densità di potenza, buona risposta dinamica e bassi costi di manutenzione. Ovviamente, dipende dai magneti permanenti. Il suo campo magnetico costante interagisce con il campo magnetico dell'indotto del motore per produrre coppia e rotazione. Nel frattempo, i magneti permanenti hanno un impatto diretto sull'efficienza e la stabilità del motore.
Alta efficienza
L'elevata efficienza per cui sono noti i motori sincroni a magneti permanenti, o PMSM, è dovuta al fatto che nei PMSM non c'è slittamento tra i campi magnetici del rotore e dello statore; quindi, il PMSM riduce le perdite di energia. L'elevata efficienza significa minori costi di funzionamento e minor consumo di energia, da qui le caratteristiche ecologiche dei PMSM in molte applicazioni.
Alta densità di potenza
Un altro grande vantaggio dei PMSM è che hanno un'elevata densità di potenza. Ciò significa che i PMSM possono produrre una notevole quantità di potenza in relazione alle loro dimensioni e al loro peso, una caratteristica che viene ampiamente applicata in applicazioni in cui i vincoli di spazio sono rigorosi. Possono farlo grazie alla presenza di potenti magneti permanenti in combinazione con un design del motore ottimizzato in modo da generare coppie elevate da fattori di forma compatti.
Buona risposta dinamica
I PMSM hanno eccellenti prestazioni dinamiche, il che significa che possono rispondere molto rapidamente alle variazioni di carico e velocità; quindi, è possibile ottenere un controllo molto preciso sul funzionamento del motore. Ciò diventa particolarmente importante nelle applicazioni che richiedono un controllo esatto e regolazioni rapide, ad esempio, robotica, macchine CNC e veicoli elettrici. Inoltre, la risposta rapida dei PMSM agli input di controllo li rende perfetti per applicazioni in cui sono richieste elevata precisione e agilità.
Bassi costi di manutenzione
I PMSM sono progettati in modo tale che i costi di manutenzione siano inferiori. Non ci sono spazzole e anelli collettori come in altri tipi di motori; quindi, l'usura dei componenti è minore. Il design brushless di queste macchine riduce la manutenzione e le sostituzioni frequenti, riducendo quindi i costi operativi a lungo termine. Inoltre, la costruzione robusta dei PMSM assicura una maggiore durata operativa e quindi costi ridotti.
Il processo di fabbricazione dei magneti permanenti è un aspetto importante nelle prestazioni dei motori sincroni a magneti permanenti. Sono necessari processi avanzati affinché i magneti presentino caratteristiche magnetiche desiderabili: elevata coercitività, elevato prodotto di energia magnetica e buona stabilità della temperatura. Queste sono caratteristiche molto importanti per garantire efficienza, affidabilità e durata di vita dei PMSM.
In questo caso, una cattiva pratica di fabbricazione determinerà molto probabilmente prestazioni di bassa qualità nei magneti, quindi motori di scarsa qualità con un maggiore consumo energetico e una vita operativa ridotta.
Tra i numerosi processi di fabbricazione esistenti per realizzare magneti permanenti, due sono i più noti: la sinterizzazione e la saldatura; ciascuno con vantaggi e applicazioni differenti, che danno origine a caratteristiche e prestazioni molto diverse nei magneti realizzati di conseguenza.
Processo di sinterizzazione
Panoramica e processo
Tra i vari metodi di produzione, la sinterizzazione è diventata uno dei modi principali per produrre materiali magnetici permanenti di elementi di terre rare. In questo processo, prima, la polvere di magnete permanente di terre rare si comprime in una forma desiderata; in seguito, subisce il trattamento termico a temperatura inferiore al suo punto di fusione in atmosfera controllata. In condizioni di trattamento termico, le particelle saranno unite insieme e formeranno un intero pezzo magnetico in un formato solido.
1. Preparazione della polvere: i materiali delle terre rare, come il neodimio, vengono macinati fino a ottenere polveri fini.
2. Compattazione: la polvere viene compattata nella forma desiderata mediante un campo magnetico che allinea le particelle.
3. Sinterizzazione: la polvere compatta viene esposta ad alte temperature, in genere in un'atmosfera generata tra 1000° e 1200° del materiale.
4. Raffreddamento e ricottura: i magneti sinterizzati vengono lasciati raffreddare a temperatura ambiente e potrebbe essere eseguita la ricottura per alleviare le sollecitazioni interne e migliorare le proprietà magnetiche
5. Lavorazione e rivestimento: il magnete sinterizzato viene sottoposto a una lavorazione adeguata per raggiungere la dimensione esatta e talvolta viene fornito un rivestimento per proteggerlo dalla corrosione.
Vantaggi
I vantaggi della sinterizzazione sono dati come
Processo di incollaggio
Panoramica e funzionamento
Questo processo di legame è altrimenti chiamato legame a compressione. La polvere del magnete permanente, mescolandosi con il legante, sviluppa un materiale composito. Quindi questo materiale, pressato nella forma, forma quella desiderata dopo essere stato indurito.
1.Miscelazione: la polvere di magnete permanente viene miscelata, con l'ausilio di un legante come resina epossidica o gomma, fino a ottenere una miscela omogenea.
2. Compattazione: riempie lo stampo con la miscela e procede alla compattazione per ottenere la forma e la densità desiderate.
3. Polimerizzazione: la miscela compattata viene quindi polimerizzata a temperature spesso elevate affinché il legante si indurisca e formi un magnete solido.
4. Finitura: i magneti incollati possono essere trattati anche con altri processi di finitura, come lavorazione meccanica e rivestimento, a seconda delle esigenze.
Vantaggi
Il processo di incollaggio ha i suoi vantaggi.
Preparazione semplice: è un processo relativamente semplice e meno complicato della sinterizzazione, quindi facile da adottare e applicare.
Basso costo: il costo di produzione dell'incollaggio è relativamente basso e richiede attrezzature e processi semplici.
Campo magnetico permanente La ragione principale per cui i magneti permanenti sono di fondamentale importanza nella creazione di un campo magnetico costante nei PMSM è che, a differenza degli elettromagneti, che devono avere un flusso ininterrotto di energia elettrica per mantenere attivo il loro campo magnetico, i magneti permanenti producono un campo magnetico costante e invariabile senza alcun apporto continuo di energia.
Nei PMSM, il campo magnetico permanente è essenziale per la macchina: fornisce un'interazione stabilizzante con il campo magnetico dell'indotto, determinando quindi una generazione di coppia stabile.
Interazione dei campi magnetici del rotore e dello statore
La base del principio di funzionamento del PMSM è l'interazione del campo magnetico del magnete permanente con il campo magnetico dello statore dell'indotto motore. Quando una corrente elettrica passa attraverso gli avvolgimenti dell'indotto, ne deriva un campo magnetico, che interagisce con i magneti permanenti montati sul rotore e crea una forza elettromagnetica (EMF) che agisce come coppia per azionare il motore.
La forza e il corretto allineamento dei campi magnetici sono molto critici per l'ottimizzazione delle sue prestazioni; quindi, il posizionamento e la qualità dei magneti permanenti saranno una questione di interesse. In altre parole, una conoscenza approfondita della tecnologia dei magneti permanenti è un prerequisito per lo sviluppo e l'ottimizzazione dei PMSM. Ecco come la tecnologia all'avanguardia può stimolare la creazione di tali motori da parte di ingegneri in grado di soddisfare le applicazioni esigenti di oggi e aprire la strada all'innovazione di domani nell'automazione industriale, nei trasporti e nella conversione dell'energia. Questo è il futuro dei PMSM guidati dall'innovativa tecnologia dei magneti permanenti: prestazioni più elevate, maggiore efficienza e un potenziale di applicazione più ampio.
