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O que é um motor de ímã permanente de terras raras? E quanto tempo dura a vida útil?

2023-03-09 11:13:05

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Motor de ímã permanente de terras raras – o futuro do motor



Motor de ímã permanente de terras raras é um novo tipo de motor de ímã permanente que apareceu no início dos anos 1970.


Devido às excelentes propriedades magnéticas dos materiais magnéticos permanentes de terras raras, eles podem estabelecer um forte campo magnético permanente sem energia externa após a magnetização.


O motor de ímã permanente de terras raras não só possui alta eficiência, mas também possui uma estrutura simples e operação confiável. Também pode ser pequeno em tamanho e leve.



Fabricados em motores especiais que podem atender a requisitos operacionais específicos, como motores de tração de elevadores, motores especiais para automóveis, etc.


A combinação de motores de ímã permanente de terras raras com tecnologia de eletrônica de potência e tecnologia de controle de microcomputador melhorou o desempenho do motor e do sistema de transmissão para um novo nível.


Melhorar o desempenho e o nível do equipamento técnico de suporte é uma importante direção de desenvolvimento para a indústria automobilística ajustar a estrutura industrial.


Motores de ímã permanente de terras raras são amplamente utilizados em quase todos os campos da aviação, aeroespacial, defesa nacional, fabricação de equipamentos, produção industrial e agrícola e na vida diária.


Inclui motores síncronos de ímã permanente, geradores de ímã permanente, motores CC, motores CC sem escova, servomotores CA de ímã permanente, motores lineares de ímã permanente, motores especiais de ímã permanente e sistemas de controle relacionados, cobrindo quase toda a indústria automotiva.


Apoio à política de motores de ímã permanente de terras raras


Em 22 de novembro de 2021, o Ministério da Indústria e Tecnologias de Informação e a Administração Estatal de Regulação dos Mercados emitiram em conjunto o “Plano de Melhoria da Eficiência Energética Motora (2021-2023)”, propondo que até 2023, a produção anual de produtos de alta eficiência e energia Os motores que economizam energia atingirão 170 milhões de quilowatts, e a proporção de motores de alta eficiência e economia de energia em serviço atingiu mais de 20%, e a economia anual de eletricidade foi de 49 bilhões de kWh.


O documento menciona claramente que “Para ventiladores, bombas, compressores, máquinas-ferramentas e outros equipamentos de uso geral, incentivar o uso de motores elétricos com nível de eficiência energética 2 e superior.


Para condições operacionais de carga variável, promova motores de ímã permanente de frequência variável com nível de eficiência energética 2 e superior.”


De acordo com a versão 2013 da norma “Motor Síncrono de Ímã Permanente”, a produção atual de motores de ímã permanente é distribuída nos intervalos de consumo de energia de primeiro e segundo níveis; combinado com os “Limites de eficiência energética do motor e graus de eficiência energética” (GB 18613-2020) e “Plano de melhoria da eficiência energética do motor”, apenas alguns motores de ímã permanente de terras raras NdFeB de alto desempenho podem atingir a eficiência de mais de 95% do padrão de consumo de energia de primeiro nível (correspondente ao IE5), e o restante dos motores de ímã permanente de terras raras pertencem ao padrão de consumo de energia de segundo nível.



Atualmente, os motores de ímã permanente de terras raras podem economizar mais de 10% de eletricidade e aumentar sua eficiência para mais de 95%.


Usando motor síncrono de ímã permanente de terras raras, a taxa de economia de energia da potência reativa pode chegar a 85%, e a taxa de economia de energia da potência ativa pode chegar a 23% ~ 25%. O efeito de economia de energia é notável.

Por que deveríamos desenvolver vigorosamente motores de economia de energia com ímãs permanentes de terras raras?


Os motores industriais são as áreas que mais consomem eletricidade na sociedade.



Em 2020, as participações automotivas da China serão de cerca de 4 bilhões de quilowatts e o consumo total de energia será de cerca de 4.8 trilhões de kWh, representando 64% do consumo total de eletricidade de toda a sociedade.


Entre eles, o consumo total de energia dos motores na área industrial será de 3.84 trilhões de kWh. Representando 75% do consumo de eletricidade industrial, cada aumento de 1% na eficiência energética dos motores na área industrial pode economizar cerca de 38.4 bilhões de kWh de eletricidade. por ano, e um aumento de 3% na eficiência energética é equivalente à geração anual de energia das Três Gargantas.


O Conselho de Estado emitiu o “Plano de Ação para o Pico do Carbono 2030”, que se concentra na promoção da conservação de energia e na melhoria da eficiência dos principais equipamentos consumidores de energia, com foco em motores, ventiladores, bombas, compressores, transformadores, trocadores de calor, caldeiras industriais e outros equipamentos para melhorar de forma abrangente o padrão de eficiência energética.


Motores de alta eficiência e economia de energia referem-se a motores padrão de uso geral com alta eficiência


Em maio de 2020, a China anunciou o mais recente padrão de eficiência energética do motor “GB18613-2020 Limites de eficiência energética do motor e graus de eficiência energética”, o padrão foi implementado oficialmente em 1º de junho de 2021, e motores com eficiência energética abaixo do IE3 (padrão internacional) foram forçados para parar a produção.


Os tipos de motores incluem motores assíncronos trifásicos, motores de ímã permanente de terras raras, etc. Os motores assíncronos tradicionais podem ser aumentados aumentando os materiais (aumentando o diâmetro externo do núcleo de ferro, aumentando o tamanho da ranhura do estator, aumentando o peso dos fios de cobre , e utilizando chapas de aço silício com boa permeabilidade magnética).


No entanto, devido ao seu princípio básico de funcionamento, é difícil melhorar a eficiência dos motores assíncronos tradicionais. Por exemplo, alguns motores com eficiência energética IE4 e IE5 preferem usar o modo de ímã permanente.



Mais importante ainda, em comparação com os motores assíncronos, os motores de ímã permanente de terras raras têm vantagens naturais de economia de energia.


1) Economia de energia:


Diferente do motor assíncrono, o rotor do motor de ímã permanente não precisa de corrente de excitação e a economia de energia é de cerca de 15% a 20%.
2) Alta eficiência:


A eficiência dos motores de ímã permanente é de 2 a 19 pontos percentuais superior à dos motores tradicionais.
3) Sestrutura simples e baixa taxa de falhas.

4) Longa vida:


O rotor do motor de ímã permanente adota uma estrutura selada incorporada, que é benéfica para reduzir o atrito e a oxidação durante a rotação e melhorar a estabilidade e a vida útil do motor.


O ciclo de recuperação da substituição de motores de ímã permanente de terras raras é de cerca de 1 a 2 anos, e os benefícios econômicos são realmente óbvios.


As diferenças entre motores de ímã permanente de terras raras e motores tradicionais


Um motor de ímã permanente é um motor síncrono CC/CA no qual o estator é um ímã permanente e apenas o rotor é uma bobina. O estator de um motor comum é uma bobina (eletroímã).


A natureza do campo magnético.


Após a fabricação do motor de ímã permanente, ele pode manter seu campo magnético sem energia externa; os motores tradicionais precisam de corrente elétrica para ter um campo magnético.


Ocasiões aplicáveis.


Os motores tradicionais precisam acionar um mecanismo de redução para atingir alto torque, enquanto os motores de ímã permanente de terras raras podem substituir o mecanismo de redução para obter acionamento direto.


O motor de ímã permanente possui pequena vibração e boa estabilidade de funcionamento.


Alta densidade de potência e eficiência


Em comparação com os motores comuns, os motores de ímã permanente têm alta densidade de potência, o que significa principalmente que os motores de ímã permanente são pequenos em tamanho e grandes em geração ou saída de energia.


Comparado com motores comuns, a economia de energia pode chegar a 20% -40%. A estrutura do rotor do motor de ímã permanente é diferente daquela do motor comum.


Os pólos do ímã permanente são instalados no rotor do motor de ímã permanente; a bobina de excitação é instalada no rotor do motor comum e o campo magnético precisa ser alimentado com corrente.
Comparado com motores tradicionais, qualquer ponto de velocidade economiza energia, especialmente em baixas velocidades.


Tamanho pequeno, leve, aumento de baixa temperatura


O motor de ímã permanente possui uma estrutura simples.


Devido ao uso de ímãs permanentes de alto desempenho para fornecer o campo magnético, o campo magnético do entreferro do motor de ímã permanente é bastante aprimorado em comparação com motores comuns, enquanto o volume e o peso dos motores de ímã permanente são bastante reduzidos em comparação com motores comuns. .


Tamanhos e formas também são flexíveis. A excitação não elétrica do rotor significa que não há perda e geração de calor.


Portanto, o aumento de temperatura dos motores de ímã permanente é geralmente muito baixo.


Menor taxa de falhas, amplamente utilizada


Devido ao uso de materiais magnéticos permanentes de terras raras de alto desempenho para fornecer o campo magnético, a taxa de falhas é menor e o uso é mais comum.


Grande torque de partida e bom desempenho


Como o enrolamento do rotor não funciona quando o motor de ímã permanente funciona normalmente, o enrolamento do rotor pode ser projetado para atender totalmente aos requisitos de alto torque de partida, por exemplo, de 1.8 vezes a 2.5 vezes, ou até mais.


Quanto tempo dura a vida útil de um motor de ímã permanente de terras raras? O magnetismo enfraquecerá com o tempo?


A vida útil do motor de ímã permanente é geralmente de 15 a 20 anos, e a vida útil do motor depende principalmente da manutenção do usuário.


Além disso, a qualidade do ambiente de uso do motor de ímã permanente e fatores como eletricidade, magnetismo, calor, vibração e outros fatores que o motor recebe durante o uso afetarão a vida útil do motor síncrono de ímã permanente!


Os ímãs gerais têm vida útil. Quando usado por um certo número de anos, o magnetismo enfraquecerá, mas as propriedades magnéticas dos materiais magnéticos permanentes NdFeB mudam muito pouco com o tempo, e os ímãs permanentes de terras raras estão dentro da vida útil projetada do motor (10-20 anos).


A atenuação do desempenho magnético é inferior a 3%. Sob o projeto do motor existente e a tecnologia de controle eletrônico, isso tem pouco impacto no desempenho geral do motor.


Razões para desmagnetização de motores de ímã permanente:


Seleção inadequada de classes de aço magnético


Se o cálculo do projeto do motor não for suficientemente preciso e um grau inferior for selecionado incorretamente, como o ímã permanente de 180°C deveria ser selecionado, mas 155°C foi selecionado incorretamente, pode haver tal situação: o teste inicial O índice de registro do processo de teste é muito bom. À medida que o motor tende gradualmente a ser termicamente estável, os indicadores relevantes do motor começam a se deteriorar e a se desviar cada vez mais das expectativas do projeto. Num determinado momento, a corrente aumenta acentuadamente, o inversor para rapidamente e um código de sobrecorrente é exibido. Teste novamente as características sem carga do motor, indicando que o motor perdeu seu magnetismo e o aço magnético deve ser substituído.


Superaquecimento o problema de desmagnetização


A perda de magnetismo por superaquecimento é um tema delicado, e a diminuição nas propriedades magnéticas dos ímãs também pode levar a problemas de sobrecorrente e superaquecimento. Se for excluída a influência das propriedades magnéticas do aço magnético e apenas o fator térmico for considerado, pode-se determinar que existem duas situações em que ocorrerá o fenômeno de superaquecimento e desmagnetização: primeiro, o caminho de ventilação de circulação no motor é irracional, que viola a lei natural da condução do frio e do calor, resultando em acúmulo localizado de calor; segundo, a carga de calor do enrolamento é muito alta e a geração de calor excede o nível de troca de calor do sistema de troca de calor do motor.


O problema da corrente excessiva de desmagnetização


Quando o motor estiver funcionando, quando a corrente de carga exceder a capacidade antidesmagnetização do ímã, causará a desmagnetização irreversível do ímã, o que aumentará ainda mais a corrente de carga e agravará a desmagnetização irreversível do ímã. Esta reciprocidade acelera a desmagnetização irreversível até a desmagnetização.


Como evitar a desmagnetização de motores de ímã permanente?


Seleção correta da potência do motor de ímã permanente:


A desmagnetização está relacionada à seleção de potência dos motores de ímã permanente. A seleção correta da potência do motor PM pode impedir ou atrasar a desmagnetização. A principal razão para a desmagnetização do motor síncrono de ímã permanente é que a temperatura está muito alta e a sobrecarga é a principal razão para a alta temperatura. Portanto, uma certa margem deve ser deixada ao selecionar a potência do motor de ímã permanente. De acordo com a situação real da carga, geralmente cerca de 20% é mais adequado.

Evite partidas com carga pesada e partidas frequentes:



Os motores síncronos de ímã permanente tentam evitar partida direta ou partida frequente de cargas pesadas. Durante o processo de partida, o torque de partida oscila e, na seção vale do torque de partida, o campo magnético do estator desmagnetiza o pólo magnético do rotor. Portanto, tente evitar a carga pesada e partidas frequentes do motor síncrono de ímã permanente.


Melhore o design:


(1) Aumente adequadamente a espessura do ímã permanente:


Da perspectiva de motor síncrono de ímã permanente projeto e fabricação, a relação entre reação da armadura, torque eletromagnético e desmagnetização do ímã permanente deve ser considerada.


Sob a ação combinada do fluxo magnético produzido pela corrente do enrolamento de torque e do fluxo magnético produzido pelo enrolamento de força radial, os ímãs permanentes na superfície do rotor causam facilmente a desmagnetização.


Sob a condição de que o entreferro do motor permaneça inalterado, para garantir que o ímã permanente não seja desmagnetizado, o método mais eficaz é aumentar adequadamente a espessura do ímã permanente.


(2) Existe um circuito de ranhura de ventilação dentro do rotor para reduzir o aumento de temperatura do rotor:


Se a temperatura do rotor for muito alta, o ímã permanente causará perda irreversível de magnetismo. No projeto estrutural, o circuito de ventilação interno do rotor pode ser projetado para resfriar diretamente o aço magnético. Não só reduz a temperatura do aço magnético, mas também melhora sua eficiência.

Os dias de escolher entre lucros ou meio ambiente acabaram. Enneng é um fornecedor líder de motores e geradores de ímã permanente na China. Com o Produtos da Enneng, os utilizadores estão a descobrir que a poupança de energia e a condução e produção com baixas emissões de carbono custam menos do que as práticas convencionais para a sua indústria. Num futuro próximo, esperamos que motores e geradores verdes de ímã permanente com economia de energia sejam mais utilizados em vários campos.

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