Warum werden Permanentmagnet-Synchronmotoren zu den Hauptantriebsmotoren?
Der Elektromotor kann elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln und die mechanische Energie über das Getriebesystem auf die Räder übertragen, um das Fahrzeug anzutreiben.Es ist eines der Kernantriebssysteme von New-Energy-Fahrzeugen.Derzeit sind die in Fahrzeugen mit neuer Energie am häufigsten verwendeten Antriebsmotoren hauptsächlich Permanentmagnet-Synchronmotoren und Wechselstrom-Asynchronmotoren.Die meisten New-Energy-Fahrzeuge verwenden Permanentmagnet-Synchronmotoren.Zu den repräsentativen Automobilherstellern gehören BYD, Li Auto usw. Einige Fahrzeuge verwenden Wechselstrom-Asynchronmotoren.Elektromotoren repräsentieren Autokonzerne wie Tesla und Mercedes-Benz.
Ein Asynchronmotor besteht im Wesentlichen aus einem stationären Stator und einem rotierenden Rotor.Wenn die Statorwicklung an die Wechselstromversorgung angeschlossen ist, dreht sich der Rotor und gibt Strom ab.Das Hauptprinzip besteht darin, dass die Statorwicklung bei Bestromung (Wechselstrom) ein rotierendes elektromagnetisches Feld bildet und die Rotorwicklung ein geschlossener Leiter ist, der die magnetischen Induktionslinien des Stators kontinuierlich im rotierenden Magnetfeld des Stators schneidet.Nach dem Gesetz von Faraday wird ein Strom erzeugt, wenn ein geschlossener Leiter die magnetische Induktionslinie durchschneidet, und dieser Strom erzeugt ein elektromagnetisches Feld.Zu diesem Zeitpunkt gibt es zwei elektromagnetische Felder: eines ist das elektromagnetische Feld des Stators, das mit dem externen Wechselstrom verbunden ist, und das andere wird durch Durchtrennen der elektromagnetischen Induktionsleitung des Stators erzeugt.Elektromagnetisches Rotorfeld.Gemäß dem Lenzschen Gesetz wird der induzierte Strom immer der Ursache des induzierten Stroms widerstehen, d. h. es wird versucht, zu verhindern, dass die Leiter am Rotor die magnetischen Induktionslinien des rotierenden Magnetfelds des Stators unterbrechen.Das Ergebnis ist: Die Leiter am Rotor „holen“ die des Stators ein. Das rotierende elektromagnetische Feld bedeutet, dass der Rotor dem rotierenden Magnetfeld des Stators folgt und schließlich der Motor zu rotieren beginnt.Während des Prozesses sind die Drehzahl des Rotors (n2) und die Drehzahl des Stators (n1) nicht synchron (der Drehzahlunterschied beträgt etwa 2-6 %).Daher wird er als asynchroner Wechselstrommotor bezeichnet.Ist die Drehzahl hingegen gleich, spricht man von einem Synchronmotor.
Der Permanentmagnet-Synchronmotor ist ebenfalls eine Art Wechselstrommotor.Sein Rotor besteht aus Stahl mit Permanentmagneten.Wenn der Motor läuft, wird der Stator mit Strom versorgt, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, das den Rotor in Drehung versetzt.„Synchronisation“ bedeutet, dass die Rotation des Rotors im stationären Betrieb mit der Drehzahl des Magnetfeldes synchronisiert wird.Permanentmagnet-Synchronmotoren haben ein höheres Leistungsgewicht, sind kleiner, leichter, haben ein größeres Ausgangsdrehmoment und verfügen über eine hervorragende Grenzgeschwindigkeit und Bremsleistung.Daher sind Permanentmagnet-Synchronmotoren heute das am weitesten verbreitete Elektrofahrzeug.des Elektromotors.Wenn das Permanentmagnetmaterial jedoch Vibrationen, hohen Temperaturen und Überlastströmen ausgesetzt ist, kann sich seine magnetische Permeabilität verringern oder es kann zu einer Entmagnetisierung kommen, was die Leistung des Permanentmagnetmotors beeinträchtigen kann.Darüber hinaus verwenden Seltenerd-Permanentmagnet-Synchronmotoren Seltenerdmaterialien und die Herstellungskosten sind nicht stabil.
Im Vergleich zu Permanentmagnet-Synchronmotoren müssen Asynchronmotoren beim Betrieb elektrische Energie zur Erregung absorbieren, was elektrische Energie verbraucht und den Wirkungsgrad des Motors verringert.Permanentmagnetmotoren sind aufgrund des Zusatzes von Permanentmagneten teurer.
Modelle, die sich für Wechselstrom-Asynchronmotoren entscheiden, legen in der Regel Wert auf Leistung und nutzen die Leistungs- und Effizienzvorteile von Wechselstrom-Asynchronmotoren bei hohen Drehzahlen.Das repräsentative Modell ist das frühe Model S. Hauptmerkmale: Wenn das Auto mit hoher Geschwindigkeit fährt, kann es einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb und eine effiziente Nutzung der elektrischen Energie aufrechterhalten, wodurch der Energieverbrauch gesenkt und gleichzeitig die maximale Leistungsabgabe aufrechterhalten wird;
Modelle, die sich für Permanentmagnet-Synchronmotoren entscheiden, legen in der Regel Wert auf den Energieverbrauch und nutzen die Leistungsabgabe und den effizienten Betrieb von Permanentmagnet-Synchronmotoren bei niedrigen Geschwindigkeiten, wodurch sie für kleine und mittlere Autos geeignet sind.Seine Merkmale sind geringe Größe, geringes Gewicht und eine längere Batterielebensdauer.Gleichzeitig verfügt es über eine gute Geschwindigkeitsregulierungsleistung und kann bei wiederholten Starts, Stopps, Beschleunigungen und Verzögerungen eine hohe Effizienz aufrechterhalten.
Es dominieren Permanentmagnet-Synchronmotoren.Laut Statistiken der „New Energy Vehicle Industry Chain Monthly Database“, die vom Advanced Industry Research Institute (GGII) veröffentlicht wurde, betrug die inländische installierte Kapazität von Antriebsmotoren für neue Energiefahrzeuge von Januar bis August 2022 etwa 3,478 Millionen Einheiten im Jahresvergleich Jahressteigerung von 101 %.Darunter betrug die installierte Kapazität von Permanentmagnet-Synchronmotoren 3,329 Millionen Einheiten, was einer Steigerung von 106 % gegenüber dem Vorjahr entspricht;Die installierte Leistung von AC-Asynchronmotoren betrug 1,295 Millionen Einheiten, was einer Steigerung von 22 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.
Permanentmagnet-Synchronmotoren haben sich zu den Hauptantriebsmotoren im rein elektrischen Pkw-Markt entwickelt.
Gemessen an der Auswahl der Motoren für Mainstream-Modelle im In- und Ausland verwenden New-Energy-Fahrzeuge, die von inländischen SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors usw. eingeführt wurden, allesamt Permanentmagnet-Synchronmotoren.Permanentmagnet-Synchronmotoren werden hauptsächlich in China eingesetzt.Erstens, weil Permanentmagnet-Synchronmotoren eine gute Leistung bei niedrigen Drehzahlen und einen hohen Umwandlungswirkungsgrad aufweisen, was sich sehr gut für komplexe Arbeitsbedingungen mit häufigen Starts und Stopps im Stadtverkehr eignet.Zweitens aufgrund der Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnete in Permanentmagnet-Synchronmotoren.Die Materialien erfordern den Einsatz von Seltenerdressourcen, und mein Land verfügt über 70 % der Seltenerdressourcen der Welt, und die Gesamtproduktion von NdFeB-Magnetmaterialien erreicht 80 % der Welt, sodass China stärker an der Verwendung von Permanentmagnet-Synchronmotoren interessiert ist.
Ausländische Tesla und BMW nutzen Permanentmagnet-Synchronmotoren und AC-Asynchronmotoren, um gemeinsam zu entwickeln.Aus Sicht der Anwendungsstruktur sind Permanentmagnet-Synchronmotoren die gängige Wahl für Fahrzeuge mit neuer Energie.
Die Kosten für Permanentmagnetmaterialien machen etwa 30 % der Kosten für Permanentmagnet-Synchronmotoren aus.Zu den Rohstoffen für die Herstellung von Permanentmagnet-Synchronmotoren gehören hauptsächlich Neodym-Eisen-Bor, Siliziumstahlbleche, Kupfer und Aluminium.Unter diesen wird das Permanentmagnetmaterial Neodym-Eisen-Bor hauptsächlich zur Herstellung von Rotor-Permanentmagneten verwendet, und die Kostenzusammensetzung beträgt etwa 30 %;Siliziumstahlbleche werden hauptsächlich zur kundenspezifischen Herstellung verwendet. Die Kostenzusammensetzung des Rotorkerns beträgt etwa 20 %;der Kostenanteil der Statorwicklung beträgt etwa 15 %;die Kostenzusammensetzung der Motorwelle beträgt etwa 5 %;und die Kostenzusammensetzung des Motorgehäuses beträgt etwa 15 %.
Warum sindOSG-Permanentmagnetmotor-Schraubenluftkompressoreffizienter?
Der Permanentmagnet-Synchronmotor besteht hauptsächlich aus Stator-, Rotor- und Gehäusekomponenten.Wie bei gewöhnlichen Wechselstrommotoren verfügt der Statorkern über eine laminierte Struktur, um den Eisenverlust aufgrund von Wirbelströmen und Hystereseeffekten bei laufendem Motor zu reduzieren.Auch bei den Wicklungen handelt es sich meist um dreiphasige symmetrische Strukturen, allerdings ist die Parameterauswahl recht unterschiedlich.Der Rotorteil hat verschiedene Formen, darunter einen Permanentmagnetrotor mit Anlaufkäfig und einen eingebetteten oder oberflächenmontierten reinen Permanentmagnetrotor.Der Rotorkern kann massiv oder laminiert sein.Der Rotor ist mit Permanentmagnetmaterial ausgestattet, das allgemein als Magnet bezeichnet wird.
Im Normalbetrieb des Permanentmagnetmotors befinden sich die Magnetfelder von Rotor und Stator in einem synchronen Zustand.Es gibt keinen induzierten Strom im Rotorteil und es gibt keinen Rotorkupferverlust, keine Hysterese oder keinen Wirbelstromverlust.Das Problem des Rotorverlusts und der Rotorerwärmung muss nicht berücksichtigt werden.Generell wird der Permanentmagnetmotor über einen speziellen Frequenzumrichter angetrieben und verfügt selbstverständlich über eine Sanftanlauffunktion.Darüber hinaus handelt es sich bei dem Permanentmagnetmotor um einen Synchronmotor, der die Eigenschaft hat, den Leistungsfaktor durch die Intensität der Erregung anzupassen, sodass der Leistungsfaktor auf einen bestimmten Wert ausgelegt werden kann.
Aus Startsicht ist der Startvorgang des Permanentmagnetmotors sehr einfach, da der Permanentmagnetmotor über eine Stromversorgung mit variabler Frequenz oder einen unterstützenden Wechselrichter gestartet wird.Es ähnelt dem Starten eines Motors mit variabler Frequenz und vermeidet die Startfehler gewöhnlicher Käfig-Asynchronmotoren.
Kurz gesagt, der Wirkungsgrad und der Leistungsfaktor von Permanentmagnetmotoren können sehr hoch sein, der Aufbau ist sehr einfach und der Markt war in den letzten zehn Jahren sehr heiß.
Allerdings ist der Ausfall der Erregung ein unvermeidbares Problem bei Permanentmagnetmotoren.Wenn der Strom zu groß oder die Temperatur zu hoch ist, steigt die Temperatur der Motorwicklungen schlagartig an, der Strom steigt stark an und die Permanentmagnete verlieren schnell die Erregung.Bei der Steuerung von Permanentmagnetmotoren ist eine Überstromschutzvorrichtung installiert, um das Problem des Durchbrennens der Statorwicklung des Motors zu vermeiden. Der daraus resultierende Erregungsverlust und die Abschaltung der Ausrüstung sind jedoch unvermeidlich.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Dezember 2023
