Двигатели с постоянными магнитами

В отличие от трехфазных асинхронных двигателей, двигатели с постоянными магнитами не имеют обмотки ротора, однако, что очевидно из их названия, оснащены постоянными магнитами. В частности, если взять наиболее простой случай, статор имеет такую же форму, что и асинхронный двигатель. Производители двигателей этого типа также работают над оптимизацией конструкции устройств.

Двигатели с постоянными магнитами являются синхронными, что указывает на отсутствие скольжения между вращающимися полями ротора и статора, что отличает их от трехфазных асинхронных двигателей. Постоянные магниты обеспечивают необходимую намагниченность ротора без соответствующих потерь, что повышает эффективность этого типа двигателя по сравнению с асинхронным. Эта технология применяется уже давно для производства сервоприводов. Теперь размер устройства соответствует стандарту IEC. Поскольку для производства магнитов необходимы дорогостоящие материалы, до недавнего времени цена таких двигателей была очень высокой, к тому же, спрос значительно превышал предложение. Тем не менее, в течение последних двух лет наблюдается значительное снижение цен. Отчасти это связано с открытием новых источников необходимого сырья.

В режиме работы при пониженной скорости двигатели с постоянными магнитами являются более эффективными, чем асинхронные двигатели. На практике современный двигатель с постоянными магнитами достигает классы эффективности от IE3 до IE4.

По сравнению с асинхронным двигателем аналогичного класса эффективности, например, IE3, размер двигателя с постоянными магнитами в два раза меньше стандартного. Двигатели данного типа могут работать с помощью одного только преобразователя частоты, при условии, что он оснащен соответствующей системой управления. Действительно, работа двигателя с постоянными магнитами осуществляется, как правило, с применением электронного контроллера. Типы двигателей с пуском под нагрузкой пуском также имеют короткозамкнутые роторы. Такой эффект затухания оказывает негативное влияние на запуск и эффективность двигателя во время работы с преобразователем частоты.

Существенным недостатком двигателей с постоянными магнитами является необходимость использования преобразователя частоты или контроллера. Контроллер должен также принимать сигнал позиционной обратной связи для того, чтобы оптимально адаптировать магнитное поле и генерировать вращение. Вот почему такие системы часто оснащены энкодером. Тем не менее, некоторые производители (в том числе Danfoss), предлагают технические решения, позволяющие управлять двигателями этого типа без использования энкодера.

К остальным двум недостаткам этих двигателей относятся риск размагничивания при высоких значениях тока и температуры, что, однако, редко встречается на практике; а также проблемы, связанные с ремонтом двигателя. Вследствие наличия сильных магнитов в роторе процесс извлечения ротора из статора является сложным и требует применения специальных инструментов.

91 Гистерезисные двигатели.

Гистерезисный двигатель (ГД) — вид электрических машин, в основе работы которых лежит эффект магнитного гистерезиса. В гистерезисных двигателях вращающий момент возникает за счёт гистерезиса при перемагничивании ротора из магнитотвёрдого материала полем статора.

Гистерезисное преобразование энергии, в отличие от любого другого электромеханического преобразования, является универсальным, то есть синхронно — асинхронным. В асинхронном режиме оно, как и индукционное преобразование, имеет необходимым условием потери скольжения в подвижном элементе. Однако здесь потери скольжения пропорциональны лишь первой степени частоты, а не второй, как при индукционном преобразовании. Этим фактором обусловлены главным образом особенности характеристик гистерезисного преобразователя в асинхронном режиме.

В отличие от магнитоэлектрического преобразования энергии здесь допускается перемещение намагниченности подвижного элемента относительно его геометрических осей (пространственное перемагничивание). Эта особенность не позволяет распространять на синхронный режим общие закономерности магнитоэлектрического преобразования.

По сравнению с электромагнитным преобразованием отличие состоит в том, что проводимости подвижного элемента (ротора) по его геометрическим осям неоднозначны: они зависят от предыстории магнитного состояния ротора.

Совокупность этих особенностей приводит на практике к принципиальным отличиям в характеристиках, алгоритмах и средствах управления, выделяющим гистерезисный электропривод в самостоятельный класс электроприводов.

стройство гистерезисного двигателя (а) и схема, иллюстрирующая возникновение гистерезисного момента (б)