Mengapa motor sinkron magnet permanen menjadi motor penggerak utama?
Motor listrik dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan mentransfer energi mekanik tersebut ke roda melalui sistem transmisi untuk menggerakkan kendaraan. Ini adalah salah satu sistem penggerak inti kendaraan energi baru. Saat ini, motor penggerak yang umum digunakan pada kendaraan energi baru terutama adalah motor sinkron magnet permanen dan motor asinkron AC. Sebagian besar kendaraan energi baru menggunakan motor sinkron magnet permanen. Perusahaan mobil yang mewakili antara lain BYD, Li Auto, dll. Beberapa kendaraan menggunakan motor asinkron AC. Motor listrik mewakili perusahaan mobil seperti Tesla dan Mercedes-Benz.
Motor asinkron terutama terdiri dari stator stasioner dan rotor berputar. Ketika kumparan stator dihubungkan ke sumber daya AC, rotor akan berputar dan menghasilkan daya. Prinsip utamanya adalah ketika kumparan stator diberi energi (arus bolak-balik), ia akan membentuk medan elektromagnetik berputar, dan kumparan rotor adalah konduktor tertutup yang terus menerus memotong garis induksi magnetik stator dalam medan magnet berputar stator. Menurut hukum Faraday, ketika konduktor tertutup memotong garis induksi magnetik, arus akan dihasilkan, dan arus tersebut akan menghasilkan medan elektromagnetik. Pada saat ini, terdapat dua medan elektromagnetik: satu adalah medan elektromagnetik stator yang terhubung dengan arus bolak-balik eksternal, dan yang lainnya dihasilkan oleh pemotongan garis induksi elektromagnetik stator. Medan elektromagnetik rotor. Menurut hukum Lenz, arus induksi akan selalu melawan penyebab arus induksi, yaitu, berusaha mencegah konduktor pada rotor memotong garis induksi magnetik dari medan magnet berputar stator. Hasilnya adalah: konduktor pada rotor akan "mengejar" medan elektromagnetik berputar stator. Ini berarti rotor mengejar medan magnet berputar stator, dan akhirnya motor mulai berputar. Selama proses tersebut, kecepatan putaran rotor (n2) dan kecepatan putaran stator (n1) tidak sinkron (perbedaan kecepatannya sekitar 2-6%). Oleh karena itu, disebut motor AC asinkron. Sebaliknya, jika kecepatan putarannya sama, disebut motor sinkron.
Motor sinkron magnet permanen juga merupakan jenis motor AC. Rotornya terbuat dari baja dengan magnet permanen. Saat motor bekerja, stator diberi energi untuk menghasilkan medan magnet berputar yang mendorong rotor berputar. "Sinkronisasi" berarti bahwa putaran rotor selama operasi kondisi tunak disinkronkan dengan kecepatan putaran medan magnet. Motor sinkron magnet permanen memiliki rasio daya terhadap berat yang lebih tinggi, ukurannya lebih kecil, bobotnya lebih ringan, torsi keluarannya lebih besar, dan memiliki kecepatan batas dan kinerja pengereman yang sangat baik. Oleh karena itu, motor sinkron magnet permanen telah menjadi motor listrik yang paling banyak digunakan pada kendaraan listrik saat ini. Namun, ketika material magnet permanen terkena getaran, suhu tinggi, dan arus beban berlebih, permeabilitas magnetiknya dapat menurun, atau demagnetisasi dapat terjadi, yang dapat mengurangi kinerja motor magnet permanen. Selain itu, motor sinkron magnet permanen tanah jarang menggunakan material tanah jarang, dan biaya produksinya tidak stabil.
Dibandingkan dengan motor sinkron magnet permanen, motor asinkron perlu menyerap energi listrik untuk eksitasi saat bekerja, yang akan mengkonsumsi energi listrik dan mengurangi efisiensi motor. Motor magnet permanen lebih mahal karena penambahan magnet permanen.
Model yang memilih motor asinkron AC cenderung memprioritaskan performa dan memanfaatkan keunggulan output performa dan efisiensi motor asinkron AC pada kecepatan tinggi. Model yang mewakili adalah Model S generasi awal. Fitur utama: Saat mobil melaju dengan kecepatan tinggi, mobil dapat mempertahankan operasi kecepatan tinggi dan penggunaan energi listrik yang efisien, mengurangi konsumsi energi sambil mempertahankan output daya maksimum;
Model yang memilih motor sinkron magnet permanen cenderung memprioritaskan konsumsi energi dan memanfaatkan kinerja serta efisiensi operasional motor sinkron magnet permanen pada kecepatan rendah, sehingga cocok untuk mobil kecil dan menengah. Karakteristiknya adalah ukuran kecil, bobot ringan, dan masa pakai baterai yang lebih lama. Pada saat yang sama, motor ini memiliki kinerja pengaturan kecepatan yang baik dan dapat mempertahankan efisiensi tinggi saat menghadapi start, stop, akselerasi, dan deselerasi berulang.
Motor sinkron magnet permanen mendominasi. Menurut statistik dari "Basis Data Bulanan Rantai Industri Kendaraan Energi Baru" yang dirilis oleh Lembaga Penelitian Industri Lanjutan (GGII), kapasitas terpasang motor penggerak kendaraan energi baru di dalam negeri dari Januari hingga Agustus 2022 mencapai sekitar 3,478 juta unit, meningkat 101% dibandingkan tahun sebelumnya. Di antaranya, kapasitas terpasang motor sinkron magnet permanen adalah 3,329 juta unit, meningkat 106% dibandingkan tahun sebelumnya; kapasitas terpasang motor asinkron AC adalah 1,295 juta unit, meningkat 22% dibandingkan tahun sebelumnya.
Motor sinkron magnet permanen telah menjadi motor penggerak utama di pasar mobil penumpang listrik murni.
Dilihat dari pemilihan motor untuk model-model utama di dalam dan luar negeri, kendaraan energi baru yang diluncurkan oleh perusahaan domestik seperti SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, dll., semuanya menggunakan motor sinkron magnet permanen. Motor sinkron magnet permanen terutama digunakan di Tiongkok. Pertama, karena motor sinkron magnet permanen memiliki kinerja kecepatan rendah yang baik dan efisiensi konversi yang tinggi, yang sangat cocok untuk kondisi kerja yang kompleks dengan seringnya start dan stop dalam lalu lintas perkotaan. Kedua, karena magnet permanen neodymium iron boron (NdFeB) pada motor sinkron magnet permanen. Material tersebut membutuhkan penggunaan sumber daya tanah jarang, dan negara kita memiliki 70% sumber daya tanah jarang dunia, dan total produksi material magnetik NdFeB mencapai 80% dari dunia, sehingga Tiongkok lebih tertarik menggunakan motor sinkron magnet permanen.
Perusahaan asing seperti Tesla dan BMW menggunakan motor sinkron magnet permanen dan motor asinkron AC untuk pengembangan kolaboratif. Dari perspektif struktur aplikasi, motor sinkron magnet permanen adalah pilihan utama untuk kendaraan energi baru.
Biaya material magnet permanen mencakup sekitar 30% dari biaya motor sinkron magnet permanen. Bahan baku untuk pembuatan motor sinkron magnet permanen terutama meliputi neodymium besi boron, lembaran baja silikon, tembaga, dan aluminium. Di antaranya, material magnet permanen neodymium besi boron terutama digunakan untuk membuat magnet permanen rotor, dan komposisi biayanya sekitar 30%; lembaran baja silikon terutama digunakan untuk membuat inti rotor sesuai pesanan, dengan komposisi biaya sekitar 20%; komposisi biaya kumparan stator sekitar 15%; komposisi biaya poros motor sekitar 5%; dan komposisi biaya cangkang motor sekitar 15%.
MengapaKompresor udara ulir motor magnet permanen OSGlebih hemat?
Motor sinkron magnet permanen terutama terdiri dari komponen stator, rotor, dan cangkang. Seperti motor AC biasa, inti stator memiliki struktur berlapis untuk mengurangi kehilangan besi akibat arus eddy dan efek histeresis saat motor beroperasi; gulungannya juga biasanya berupa struktur simetris tiga fasa, tetapi pemilihan parameternya cukup berbeda. Bagian rotor memiliki berbagai bentuk, termasuk rotor magnet permanen dengan sangkar tupai sebagai starter, dan rotor magnet permanen murni yang tertanam atau terpasang di permukaan. Inti rotor dapat dibuat menjadi struktur padat atau berlapis. Rotor dilengkapi dengan material magnet permanen, yang umumnya disebut magnet.
Dalam pengoperasian normal motor magnet permanen, medan magnet rotor dan stator berada dalam keadaan sinkron. Tidak ada arus induksi di bagian rotor, dan tidak ada kehilangan tembaga rotor, histeresis, atau kehilangan arus eddy. Tidak perlu mempertimbangkan masalah kehilangan dan pemanasan rotor. Umumnya, motor magnet permanen ditenagai oleh konverter frekuensi khusus dan secara alami memiliki fungsi start lunak. Selain itu, motor magnet permanen adalah motor sinkron, yang memiliki karakteristik pengaturan faktor daya melalui intensitas eksitasi, sehingga faktor daya dapat dirancang ke nilai tertentu.
Dari sudut pandang awal, karena motor magnet permanen dihidupkan oleh catu daya frekuensi variabel atau inverter pendukung, proses penghidupan motor magnet permanen sangat mudah; mirip dengan penghidupan motor frekuensi variabel, dan menghindari cacat penghidupan motor asinkron sangkar biasa.
Singkatnya, efisiensi dan faktor daya motor magnet permanen dapat mencapai sangat tinggi, strukturnya sangat sederhana, dan pasarnya sangat ramai dalam sepuluh tahun terakhir.
Namun, hilangnya eksitasi merupakan masalah yang tak terhindarkan pada motor magnet permanen. Ketika arus terlalu besar atau suhu terlalu tinggi, suhu lilitan motor akan meningkat seketika, arus akan meningkat tajam, dan magnet permanen akan dengan cepat kehilangan eksitasi. Dalam kontrol motor magnet permanen, perangkat proteksi arus berlebih dipasang untuk menghindari masalah terbakarnya lilitan stator motor, tetapi hilangnya eksitasi dan matinya peralatan yang diakibatkannya tidak dapat dihindari.
Waktu posting: 12 Desember 2023
