Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Новые электродвигатели и приложения

Новые электродвигатели и приложения

Применение конструкций с постоянными магнитами с осевым, поперечным и радиальным потоками позволяет оптимизировать крутящий момент, мощность, эффективность, размер, вес и другие эксплуатационные параметры электродвигателей. В статье сделан обзор современных электродвигателей разного типа.

В настоящее время перед разработчиками электродвигателей стоит задача оптимизации крутящего момента двигателя/генератора, эффективности, размеров веса и других эксплуатационных параметров. На практике условия конкретных приложений диктуют, какие именно характеристики электродвигателей должны быть оптимизированы. Режимы работы практически всех двигателей могут быть разделены на три группы: с постоянной скоростью, с переменной скоростью или в режиме старт-стоп. Растущие требования к эффективности по мощности ведут к применению электронных приводов, обеспечивающих переменную скорость вращения двигателей, что позволяет увеличивать эффективность в более широком диапазоне по сравнению с режимами с постоянной скоростью. При разработке систем перемещения, где необходима высокая точность позиционирования, требуются, как правило, двигатели с высокими пиковыми значениями крутящих моментов, равномерной скоростью и плавным снижением момента при остановке. Силовые и управляющие электронные устройства обеспечивают контроль за перемещением и всей мехатронной системой, состоящей из двигателя, его привода и управляющих элементов.
Существует пять основных типов электродвигателей: универсальный щеточный электродвигатель постоянного тока, индукционный электродвигатель переменного тока, бесщеточный синхронный электродвигатель с электронным управлением, синхронный электродвигатель с постоянным магнитом (PM) и, наконец, — универсальный электродвигатель с двумя обмотками, который может управляться как постоянным, так и переменным входными напряжениями. Недостатком последнего электродвигателя является низкая эффективность по мощности. Щеточные электродвигатели постоянного тока с двумя обмотками и постоянным магнитом имеют ограниченный срок службы из-за механической коммутационной системы.
В новых технологических разработках используются в основном индукционные электродвигатели, двигатели с переменным или переключаемым магнитным сопротивлением и бесщеточные синхронные электродвигатели с постоянным магнитом. Иногда появляются разработки, в которых скомбинированы эти три технологии.

Электродвигатели с постоянным магнитом характеризуются самой высокой эффективностью по мощности и являются лидерами среди широкого круга современных двигателей. Бесщеточные синхронные электродвигатели с постоянным магнитом (PMSM) имеют несколько названий: бесщеточный электродигатель постоянного тока, бесщеточный PMAC-электродвигатель, а также электродвигатель с электронным управлением (ECM).
В настоящее время в PMSM, используемых в широком диапазоне приложений, магниты располагаются на цилиндрической поверхности ротора. Последние тенденции развития сервосистем позиционирования заключаются в создании IPM-конфигураций с внутренними и скрытыми в цилиндрических перекладинах постоянными магнитами. Такие конфигурации позволяют увеличивать крутящий момент или снижать размеры и вес различных прецизионных систем позиционирования. Сервоприводы данного типа находят применение в станках, роботах и различных полупроводниковых устройствах.

Транспортная индустрия (мопеды, скутеры, мотоциклы и автомобили) являются целевой аудиторией PMSM-технологии. Два замечательных примера систем с новым расположением магнитов — это PMSM с аксиальным и поперечным потоками. Показанный на рисунке 1 PMSM с аксиальным потоком имеет уникальную дисковую форму, позволяющую получить больший крутящий момент, чем традиционные PMSM цилиндрической формы с радиальным потоком. Такая уникальная конфигурация позволяет разместить электродвигатель в центре рулевого колеса практически любого транспортного средства. Электродвигатели с аксиальным потоком обеспечивают большой крутящий момент и низкую осевую скорость, что во многих приложениях устраняет необходимость применения дорогостоящих редукторов. Возрождающийся интерес к гибридным или электрическим транспортным средствам благоприятствует стремлению разработчиков применять электродвигатели с аксиальным потоком.
Существуют две основных конфигурации для создания аксиального потока: внутренний PM-ротор между двумя обмотками статора и тор с двумя роторами вокруг неподвижного статора. Конфигурация с внутренним PM-ротором является наиболее популярной.

Транспортные компании поддерживают исследования, проводимые в университетах по всему миру, направленные на оценку, разработку и использование электродвигателей этого типа. Китайские компании выпускают большое количество электродвигателей с аксиальным потоком для мопедов. Правда, многие молодые компании не смогли пережить недавний кризис, но тем не менее, KLD Energy Technologies, Austin, TX, предлагают производителям скутеров 5-кВт модель такого типа. Компании YASA Motors, Abington, UK разработали электродвигатели с аксиальным потоком для более крупных транспортных средств с беспазовым (slotless) статором. Эти электродвигатели производят более 60 Нм при 3600 об/мин (25 кВт) и имеют пиковую эффективность по мощности 96%. Практически все двигатели с аксиальным потоком используют сверхмощные постоянные магниты из неодим-ферробора.
Более уникальную конфигурацию PMSM с аксиальным потоком предлагает компания NovaTorque. Осевая длина ее PMSM больше радиального диаметра. Ротор двигателя NovaTorque содержит конические втулки, состоящие из ферритовых магнитов, встроенных в IPM-конфигурации в магнитно-мягкий материал. Такая конфигурация вкупе с недорогими ферритовыми магнитами позволяет достичь характеристик, превышающих аналогичные параметры, получаемые при использовании магнитов из редкоземельных материалов (ниодима). Втулки размещаются на каждом конце ротора, поэтому магнитный поток протекает прямо (параллельно оси) через аксиально ориентированные полюса статора. Поверхности конических втулок ротора формируют большую площадь воздушного зазора, что позволяет улучшить крутящий момент.
Первый электродвигатель такого типа — PremiumPlus+ компании Nova-Torque — PMSM-элек­тро­дви­гатель с ак­сиальным потоком мощностью 3 л.с.— развивает 18 Нм при 1800 об/мин. NovaTorque фокусирует свое внимание на вентиляторах, насосах и компрессорах, используемых в системах нагрева, вентиляции, кондиционирования и охлаждения (HVACR).

Читать еще:  Что такое шунт двигателя

Двигатели с поперечным потоком (см. рис. 2) имеют сложную магнитную схему. Если для двигателей с радиальным и аксиальным потоками можно построить двумерную модель либо методом анализа конечного элемента (FEA), либо другими прямыми математическими методами, то для электродвигателей с поперечным потоком требуется трехмерное (3D) моделирование методом FEA, поскольку трехмерными являются их магнитные схемы.

В таких двигателях U-образные магнитные элементы расположены вокруг обмотки статора кольцевой формы. Электродвигатели с поперечным потоком были изобретены еще в 1896 г., но разработка приложений, где востребованы их улучшенные характеристики, задерживалась из-за сложной структуры и высокой стоимости. Появление магнитов из ниодима и мягких магнитных композитных материалов позволило швейцарской компании Landert Motoren разработать небольшие электродвигатели с поперечным потоком серии MDD1 с номинальным крутящим моментом 3,3…10 Нм при 300 об/мин (100…300 Вт). Такие двигатели могут быть использованы во вращающихся столах и других промышленных приложениях.
Компания Electric ResearchInstitute (Южная Корея) выпускает электродвигатели с поперечным потоком уже более 10 лет. Причем в этой компании разработаны версии как для линейного, так и для вращательного движения. Эти транспортные системы способны достигать 1120 фунт-сила (5000 Н). Электродвигатели с поперечным потоком могут развивать очень высокий крутящий момент и плотность мощности, но отличаются довольно высокой стоимостью. В настоящее время их применение ограничено специальными приложениями.

Цилиндрические электродвигатели с радиальным потоком — это тоже перспективное направление разработок. Здесь используются сразу две технологии двигателей: двигатели с постоянным магнитом (PM) и переменным магнитным сопротивлением (VR) и индукционные двигатели переменного тока с постоянным магнитом (PM). Лучший пример такого объединения продемонстрировала компания QM Power. Новая технология QM Power — ParallelPath Magnetic Technology (PPMT) — объединяет VR- и PM-технологии. Два магнитных потока протекают по одним и тем же магнитным элементам электродвигателя: один поток формируется двумя PM, а другой — VR-обмоткой ротора-статора. Магнитная сила может быть увеличена в три раза, что приводит к росту плотности мощности на 30% и аналогичному возрастанию пиковой эффективности, как утверждает QM Power. Диапазон мощности составляет от 100 Вт до сотен кВт.
PPMT предназначены для работы в приложениях как с постоянной, так и с переменной скоростью вращения, включая тяговые приводы. PPMT характеризуются высокой эффективностью по мощности при высоких нагрузках. Они демонстрируют очень хорошие характеристики при использовании ферритовых магнитов.
Другой пример гибридных двигателей — линейный индукционный двигатель переменного тока, объединяющий короткозамкнутый ротор и PM-магнит (обычно ферритовый), что позволяет значительно улучшить эффективность электродвигателя. Компания Lafert Corp. (Италия) выпускает семейство промышленных и коммерческих линейных PPMT-двигателей переменного тока мощностью 1…15 кВт с увеличенной пиковой эффективностью на 5–8%.

Моментные двигатели

Момент: 659, 907 Nm
Скорость вращения: 96, 138 rpm
Диаметр: 385, 485 mm

. QTL-A 385 и QTL-A 485 поставляются в двух вариантах высоты — 85 и 105 мм. При использовании встроенного охлаждающего кольца, пригодного для водяного охлаждения, может быть достигнут непрерывный диапазон крутящего момента от 407 до 907 .

Момент: 0 Nm — 778 Nm
Мощность: 0 kW — 15 kW
Скорость вращения: 0 rpm — 870 rpm

. Серия двигателей QTL-A выпускается в четырех диаметрах (210-230-290-310 мм) и трех высотах (65-85-105 мм). Они поставляются с охлаждающим кольцом или без него. Двигатель отличается улучшенным тепловым управлением благодаря каналам охлаждения, .

Момент: 0,29, 1,08, 2,31, 0,66 Nm
Скорость вращения: 1 030, 2 840, 3 730, 6 130 rpm
Диаметр: 65 mm

Читать еще:  Accent лучшее масло двигатель

. QTR-A-65 — самый маленький моментный двигатель в линейке Tecnotion QTR. Этот двигатель оптимизирован для малых и низковольтных применений. Серия 65 доступна с четырьмя двигателями «высоты» или «размеров», 17, 25, 34 и 60 типоразмеров. Компактные .

Момент: 0,58 Nm
Мощность: 240 W
Скорость вращения: 3 020, 1 365, 2 240 rpm

. RI50 KV100 $61.90 Доступные пункты:0 пунктов ▏ Вознаграждение за пункты:61 пункт Акция Каждые $200, скидка $20 — Напряжение: 12В-48В — Низкий вращающий момент для легкого управления — Высокая плотность крутящего момента и динамика — Высокоточное .

Момент: 0,58 Nm
Мощность: 864 W
Скорость вращения: 3 495, 1 610, 2 560 rpm

. RI60 KV120 $98.90 Доступные пункты:0 пунктов ▏ Вознаграждение за пункты:98 пунктов Акция Каждые $200, скидка $20 — Напряжение: 12В-48В — Низкий вращающий момент для легкого управления — Высокая плотность крутящего момента и динамика — .

Момент: 0,94 Nm
Мощность: 1 056 W
Скорость вращения: 1 450, 2 300, 3 125 rpm

. RI70 KV95 $123.90 Доступные пункты:0 пунктов ▏ Вознаграждение за пункты:123 пункта Акция Каждые $200, скидка $20 — Напряжение: 12В-48В — Низкий вращающий момент для легкого управления — Высокая плотность крутящего момента и динамика — .

Момент: 3,5 Nm — 450 Nm
Диаметр: 110 mm — 291 mm

. Стандартные моментные двигатели TMR — это высокомоментные компоненты двигателя, обеспечивающие высокую эффективность и высокую динамическую реакцию. Благодаря встроенному датчику температуры компонент двигателя не требует обслуживания .

Момент: 7,5 Nm — 5 020 Nm
Диаметр: 160 mm — 565 mm

. Крутящий моментные двигатели TMRW с водяным охлаждением производят впечатление благодаря увеличенному крутящему моменту в непрерывном режиме и пиковому крутящему моменту, а также более низким температурам двигателя. Это позволяет избежать .

Момент: 540 Nm — 5 300 Nm
Диаметр: 385 mm — 565 mm

. Основные характеристики моментного двигателя TMRI: Высокий постоянный и пиковый крутящий момент Высокая динамичность Эффективная система охлаждения Высокая эффективность Эксплуатация без технического обслуживания и износа Встроенные датчики .

Момент: 455 Nm — 17 300 Nm
Мощность: 0,5 kW — 10 kW
Скорость вращения: 3 rpm — 2 000 rpm

. Моментные двигатели MK-CI определены как стандартные, потому что они имеют конфигурацию и размеры, эквивалентные изделиям других поставщиков на рынке. Доступны 14 типоразмеров, с номинальным диаметром статора от 93 мм до 1220 мм, и с .

Момент: 21,6 Nm — 42 900 Nm
Скорость вращения: 143 rpm — 4 590 rpm
Диаметр: 160 mm — 1 288 mm

. TMB+ — это эволюция известного двигателя TMB Torque Motor, который обеспечивает сочетание повышенной производительности и новых функций при сохранении интерфейсов существующих двигателей. Фактически, плотность крутящего момента TMB+ увеличивается .

Момент: 80,5 Nm — 20 800 Nm
Скорость вращения: 674 rpm — 5 450 rpm
Диаметр: 198 mm — 1 050 mm

. Ассортимент моментных двигателей ТМК является уникальной конструкцией, переосмысливающей рабочий диапазон моментных двигателей в отрасли. Современная электромагнитная конструкция двигателей ТМК позволяет им достигать таких скоростей, .

Момент: 24,5 Nm — 4 990 Nm
Скорость вращения: 110 rpm — 1 000 rpm
Диаметр: 210, 290, 360, 450, 530 mm

. Моментный двигатель TML — это легкая и недорогая версия знаменитого двигателя TMB. Эта серия двигателей идеально подходит для применений, требующих уровня динамических характеристик двигателя с прямым приводом и меньших требований к постоянному .

Электродвигатели унифицированной серии ДБМВ

На стадии серийного производства

Встраиваемые пазовые бесконтактные высокомоментные электродвигатели унифицированной серии ДБМВ (20 типономиналов)

Бесконтактные моментные электродвигатели с постоянными магнитами на роторе широко применяются в приводах различных отраслей промышленности. В режиме вентильного двигателя они обладают линейными механическими и регулировочными характеристиками, а также высоким быстродействием, присущим коллекторным двигателям постоянного тока, отличаясь от них гораздо большей надежностью и сроком службы, особенно в тяжелых условиях эксплуатации систем железнодорожной, морской, авиационной и космической техники.
Электродвигатели новой серии ДБМВ (технические условия ЮЛИТ.520022.001ТУ) по сравнению с имеющимися аналогами имеют повышенные энергетические и динамические показатели за счет увеличения коэффициента статической добротности по моменту и снижения электромеханической постоянной времени.
В электродвигателях применены самарий-кобальтовые магниты. Все электродвигатели трехфазные, при этом каждая фаза разделена на две секции, что допускает 19 различных вариантов последовательного, параллельного соединения секций, включения обмоток электродвигателей в звезду, треугольник и так далее.
Условное обозначение электродвигателя содержит посадочный диаметр статора в мм, номинальный момент в Н·м, частоту вращения при холостом ходе (округленно в тысячах об/мин).
Условия эксплуатации электродвигателей соответствуют группе 3У ГОСТ РВ 20.39.414.1-97 в температурном диапазоне от минус 60 0 до плюс 85 0С, при повышенных уровнях влажности, вибраций и ударов, пониженном и повышенном давлении, воздействии соляного тумана, плесневых грибов, дождя и так далее.
Подробные параметры электродвигателей ДБМВ, гарантированными техническими условиями, а также возможные варианты схем подключения приведены здесь.
Все параметры определены в режиме вентильного двигателя при трехфазном напряжении гармонической формы с номинальным амплитудным значением линейного напряжения 27 В при последовательном соединении секций фаз и включении фаз в звезду. Также электродвигатели можно использовать и при любых других схемах соединения и включения секций и фаз обмотки, а также при дискретном управлении (коммутации) с однополярной и разнополярной циклограммой напряжений с моментами нагрузки вплоть до пускового при условии, что конструкция корпуса и способ теплоотвода будут обеспечивать температуру обмотки статора во всех условиях эксплуатации не выше 150 0С.
Кроме режима вентильного двигателя, электродвигатели серии ДБМВ обеспечивают работу в режимах шагового и синхронного вращения. Во всех случаях допускается кратковременное превышение напряжения питания до значений 60-100 В (в зависимости от габарита).
Сведения по монтажу и установке электродвигателей ДБМВ, а также их габаритные и установочные размеры можно скачать здесь.

Читать еще:  Высокие плавающие обороты двигателя

Данная серия электродвигателей ДБМВ разработана предприятием ЗАО ППТФ «ЭЛМА-Ко».
Серийным заводом-изготовителем электродвигателей серии ДБМВ за приемкой ВП МО РФ является АО «ЛЕПСЕ».
Проведение работ по подготовке серийного выпуска осуществляется по поступлению заявок на конкретные типономиналы электродвигателей данной серии.

Что такое высокомоментный двигатель

Увеличенные крутящие моменты предполагают использование высокомоментных гидромоторов. В этом случае, количество оборотов должно быть уменьшено – не более 10 оборотов в минуту, а сам крутящий момент может доходить до 5000 кГм.

Применение высокомоментных гидромоторов обеспечивает хорошую работу приводам двигателей поворотных механизмов экскаваторной платформы, барабанов лебедочных механизмов, самоходных машин и так далее. Такие гидромоторы могут быть установлены непосредственно в барабан лебедки или в колесо механизма, от этого зависит и цена высокомоментных гидромоторов.

Можно использовать высокомоментные гидромоторы достаточно широко – например, в приводах лебедок, конвейеров, в погрузочных узлах горных механизмов, а также в шахтных локомотивах, комбайнах, самоходных вагонетках, струговых установках и тому подобное.

Стоит отметить, что при сравнении радиально-плунжерных и лопастных высокомоментных гидромоторов выигрывают именно лопастные, поскольку они отличаются меньшим весом и компактностью. Если говорить о гидроцилиндрах, то их разделяют на две категории – поршневые и поворотные.

Второй тип высокомоментных гидромоторов отличается увеличением количества поршневых ходов на оборот вала. За счет этого обеспечивается и увеличенный рабочий объем цилиндра. Схема подобного гидромотора роторно-поршневого типа подробно объясняет его работу. При проходе поршня сквозь промежуточное звено ролик получает опору в виде рельса, наклоненного по отношению к поршневой оси. Жидкость, надавливая на поршень, создает тангенциальную силу, а эта сила, в свою очередь, и создает сам крутящий момент.

Существуют высокомоментные гидромоторы, обладающие четырехкратным воздействием, направляющая которых является прямолинейно-круговой. У таких механизмов коэффициент неравномерного вращения достаточно высок – это неоднократно выяснялось в ходе экспериментов.

По своей сути высокомоментные гидромоторы – это гидромоторы тихого хода, которые, чаще всего, используются в безредукторных гидроприводах для того, чтобы снизить габариты и массу. Помимо этого такие гидромоторы улучшают динамические показатели гидроприводов с большими объемами. На единицу крутящего момента подобные гидромоторы обладают уменьшенными значениями массы и цены на мгп от этого не зависят.

Так, благодаря использованию высокомоментного гидромотора модели МРФ-025/10 конструкция становится более компактной, а барабанный привод приобретает отличные характеристики – статическую жесткую и разгонную плавную.

Учредители Т.С. Черных, Д.В. Лалетин

Гл. редактор А.Г. Болтачев

Газета зарегистрирована Управлением Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций по Кировской области св-во ПИ № ТУ43-00447 от 25 декабря 2012 г.

Редакция «СКАТ-ИНФО ПЛЮС»

тел. в Слободском: 8-909-134-0-134

613150, Кировская обл., г. Слободской, ул. Володарского, 52

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector