Negli ultimi anni, i motori a magneti permanenti ad azionamento diretto hanno compiuto notevoli progressi e vengono utilizzati principalmente in applicazioni a bassa velocità, come nastri trasportatori, miscelatori, trafilatrici e pompe a bassa velocità, sostituendo i sistemi elettromeccanici composti da motori ad alta velocità e meccanismi di riduzione meccanica. Il range di velocità del motore è generalmente inferiore a 500 giri/min. I motori a magneti permanenti ad azionamento diretto possono essere principalmente suddivisi in due tipologie strutturali: a rotore esterno e a rotore interno. I motori a magneti permanenti ad azionamento diretto con rotore esterno sono utilizzati principalmente nei nastri trasportatori.
Nella progettazione e nell'applicazione di motori a trasmissione diretta a magneti permanenti, è opportuno tenere presente che la trasmissione diretta a magneti permanenti non è adatta a velocità di uscita particolarmente basse. Quando la maggior parte dei carichi all'interno50 giri/min sono azionati da un motore a trasmissione diretta; se la potenza rimane costante, si otterrà una coppia elevata, con conseguenti costi elevati del motore e una riduzione dell'efficienza. Una volta determinati potenza e velocità, è necessario confrontare l'efficienza economica della combinazione di motori a trasmissione diretta, motori a velocità più elevata e riduttori (o altre strutture meccaniche che aumentano e diminuiscono la velocità). Attualmente, le turbine eoliche di potenza superiore a 15 MW e inferiore a 10 giri/min stanno gradualmente adottando uno schema di trasmissione semidiretta, utilizzando riduttori per aumentare opportunamente la velocità del motore, ridurne i costi e, in definitiva, i costi di sistema. Lo stesso vale per i motori elettrici. Pertanto, quando la velocità è inferiore a 100 giri/min, è necessario valutare attentamente le considerazioni economiche e scegliere uno schema di trasmissione semidiretta.
I motori a magneti permanenti a trasmissione diretta utilizzano generalmente rotori a magneti permanenti montati in superficie per aumentare la densità di coppia e ridurre l'utilizzo di materiale. Grazie alla bassa velocità di rotazione e alla ridotta forza centrifuga, non è necessario utilizzare una struttura rotorica a magneti permanenti integrata. Generalmente, barre di pressione, manicotti in acciaio inossidabile e manicotti protettivi in fibra di vetro vengono utilizzati per fissare e proteggere i magneti permanenti del rotore. Tuttavia, alcuni motori con elevati requisiti di affidabilità, un numero di poli relativamente basso o vibrazioni elevate utilizzano anche strutture rotoriche a magneti permanenti integrate.
Il motore a trasmissione diretta a bassa velocità è azionato da un convertitore di frequenza. Quando il numero di poli raggiunge un limite superiore, un'ulteriore riduzione della velocità si tradurrà in una frequenza inferiore. Quando la frequenza del convertitore di frequenza è bassa, il duty cycle del PWM diminuisce e la forma d'onda è scadente, il che può portare a fluttuazioni e velocità instabile. Pertanto, anche il controllo di motori a trasmissione diretta a velocità particolarmente bassa risulta piuttosto difficile. Attualmente, alcuni motori a bassissima velocità adottano uno schema di modulazione del campo magnetico per utilizzare una frequenza di pilotaggio più elevata.
I motori a magneti permanenti a bassa velocità con azionamento diretto possono essere principalmente raffreddati ad aria e a liquido. Il raffreddamento ad aria adotta principalmente il metodo di raffreddamento IC416 con ventole indipendenti, mentre il raffreddamento a liquido può essere ad acqua (IC).71W), che può essere determinato in base alle condizioni in loco. In modalità di raffreddamento a liquido, il carico termico può essere progettato con un valore maggiore e una struttura più compatta, ma è necessario prestare attenzione ad aumentare lo spessore del magnete permanente per evitare la smagnetizzazione da sovracorrente.
Per i sistemi di motori a trasmissione diretta a bassa velocità con requisiti di controllo della velocità e della precisione della posizione, è necessario aggiungere sensori di posizione e adottare un metodo di controllo con sensori di posizione; inoltre, quando è richiesta una coppia elevata durante l'avvio, è richiesto anche un metodo di controllo con un sensore di posizione.
Sebbene l'utilizzo di motori a trasmissione diretta a magneti permanenti possa eliminare il meccanismo di riduzione originale e ridurre i costi di manutenzione, una progettazione non adeguata può comportare costi elevati per i motori a trasmissione diretta a magneti permanenti e una riduzione dell'efficienza del sistema. In generale, l'aumento del diametro dei motori a trasmissione diretta a magneti permanenti può ridurre il costo per unità di coppia, quindi i motori a trasmissione diretta possono essere realizzati con un disco di grandi dimensioni con un diametro maggiore e una lunghezza del pacco inferiore. Tuttavia, esistono anche dei limiti all'aumento del diametro. Un diametro eccessivamente grande può aumentare il costo dell'involucro e dell'albero, e persino i materiali strutturali supereranno gradualmente il costo dei materiali efficaci. Pertanto, la progettazione di un motore a trasmissione diretta richiede l'ottimizzazione del rapporto lunghezza/diametro per ridurre il costo complessivo del motore.
Infine, vorrei sottolineare che i motori a trazione diretta a magneti permanenti sono pur sempre motori azionati da convertitore di frequenza. Il fattore di potenza del motore influenza la corrente sul lato di uscita del convertitore di frequenza. Finché rientra nell'intervallo di capacità del convertitore di frequenza, il fattore di potenza ha un impatto minimo sulle prestazioni e non influisce sul fattore di potenza sul lato rete. Pertanto, la progettazione del fattore di potenza del motore dovrebbe garantire che il motore a trazione diretta funzioni in modalità MTPA, che genera la coppia massima con la corrente minima. Il motivo principale è che la frequenza dei motori a trazione diretta è generalmente bassa e le perdite nel ferro sono molto inferiori a quelle nel rame. L'utilizzo del metodo MTPA può ridurre al minimo le perdite nel rame. I tecnici non dovrebbero essere influenzati dai tradizionali motori asincroni collegati alla rete e non vi è alcuna base per giudicare l'efficienza del motore in base all'entità della corrente sul lato motore.
Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd è una moderna azienda high-tech che integra ricerca e sviluppo, produzione, vendita e assistenza di motori a magneti permanenti. La varietà e le specifiche dei prodotti sono complete. Tra questi, i motori a magneti permanenti a trasmissione diretta a bassa velocità (7,5-500 giri/min) sono ampiamente utilizzati in applicazioni industriali come ventilatori, nastri trasportatori, pompe a pistoni e mulini nei settori del cemento, dei materiali da costruzione, delle miniere di carbone, del petrolio, della metallurgia e in altri settori, garantendo ottime condizioni operative.
Data di pubblicazione: 18-01-2024