محرك دفع مباشر مغناطيسي دائم

في السنوات الأخيرة، شهدت محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم تطورًا ملحوظًا، وتُستخدم بشكل رئيسي في الأحمال منخفضة السرعة، مثل ناقلات السيور، والخلاطات، وآلات سحب الأسلاك، والمضخات منخفضة السرعة، لتحل محل الأنظمة الكهروميكانيكية المكونة من محركات عالية السرعة وآليات تخفيض ميكانيكية. يتراوح نطاق سرعة المحرك عادةً بين أقل من 500 دورة في الدقيقة. يمكن تقسيم محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم بشكل رئيسي إلى نوعين هيكليين: دوار خارجي ودوار داخلي. يُستخدم الدوار الخارجي ذو المغناطيس الدائم ذو الدفع المباشر بشكل رئيسي في ناقلات السيور.

عند تصميم وتطبيق محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم، تجدر الإشارة إلى أن الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم غير مناسب لسرعات خرج منخفضة جدًا. عندما تكون معظم الأحمال ضمن5يتم تشغيل توربينات الرياح ذات سرعة دوران 0 دورة/دقيقة بواسطة محرك دفع مباشر، وإذا ظلت الطاقة ثابتة، فسيؤدي ذلك إلى عزم دوران كبير، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف المحرك وانخفاض الكفاءة. عند تحديد الطاقة والسرعة، من الضروري مقارنة الكفاءة الاقتصادية لمجموعة محركات الدفع المباشر والمحركات عالية السرعة والتروس (أو غيرها من الهياكل الميكانيكية التي تزيد السرعة وتنقصها). في الوقت الحالي، تتبنى توربينات الرياح التي تزيد قدرتها عن 15 ميجاوات وتقل عن 10 دورات في الدقيقة تدريجيًا مخطط دفع شبه مباشر، باستخدام التروس لزيادة سرعة المحرك بشكل مناسب، وخفض تكاليف المحرك، وفي النهاية خفض تكاليف النظام. وينطبق الشيء نفسه على المحركات الكهربائية. لذلك، عندما تكون السرعة أقل من 100 دورة/دقيقة، يجب مراعاة الاعتبارات الاقتصادية بعناية، ويمكن اختيار مخطط دفع شبه مباشر.

تستخدم محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم عادةً دوارات مغناطيسية دائمة مثبتة على السطح لزيادة كثافة عزم الدوران وتقليل استهلاك المواد. ونظرًا لانخفاض سرعة الدوران وقوة الطرد المركزي المنخفضة، فليس من الضروري استخدام هيكل دوار مغناطيسي دائم مدمج. تُستخدم عادةً قضبان الضغط، وأكمام من الفولاذ المقاوم للصدأ، وأكمام واقية من الألياف الزجاجية لتثبيت وحماية المغناطيس الدائم للدوار. ومع ذلك، تستخدم بعض المحركات ذات متطلبات الموثوقية العالية، أو أعداد الأقطاب الصغيرة نسبيًا، أو الاهتزازات العالية، أيضًا هياكل دوارة مغناطيسية دائمة مدمجة.

يعمل محرك الدفع المباشر منخفض السرعة بواسطة محول تردد. عندما يصل تصميم عدد الأقطاب إلى حده الأقصى، يؤدي انخفاض السرعة إلى انخفاض التردد. عندما يكون تردد محول التردد منخفضًا، تنخفض دورة عمل تعديل عرض النبضة (PWM)، ويصبح شكل الموجة ضعيفًا، مما قد يؤدي إلى تقلبات وعدم استقرار السرعة. لذا، يُعد التحكم في محركات الدفع المباشر منخفضة السرعة أمرًا صعبًا للغاية. حاليًا، تعتمد بعض المحركات منخفضة السرعة جدًا على نظام محرك تعديل المجال المغناطيسي لاستخدام تردد تشغيل أعلى.

محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم منخفضة السرعة، يمكن تبريدها بالهواء والسائل بشكل أساسي. يعتمد التبريد الهوائي بشكل أساسي على طريقة التبريد IC416 للمراوح المستقلة، ويمكن تبريد السائل بالماء (IC416).71 واط(، والتي يمكن تحديدها وفقًا لظروف الموقع. في وضع التبريد السائل، يمكن تصميم حمل حراري أعلى وهيكل أكثر إحكامًا، ولكن يجب الانتباه إلى زيادة سمك المغناطيس الدائم لمنع إزالة المغناطيسية بسبب التيار الزائد.

بالنسبة لأنظمة محركات الدفع المباشر منخفضة السرعة مع متطلبات التحكم في السرعة ودقة الموضع، فمن الضروري إضافة مستشعرات موضع واعتماد طريقة تحكم باستخدام مستشعرات الموضع؛ بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون هناك متطلب عزم دوران مرتفع أثناء بدء التشغيل، تكون هناك حاجة أيضًا إلى طريقة تحكم باستخدام مستشعر موضع.

على الرغم من أن استخدام محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم قد يُلغي آلية التخفيض الأصلية ويُقلل من تكاليف الصيانة، إلا أن التصميم غير المُناسب قد يؤدي إلى ارتفاع تكاليف محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم وانخفاض كفاءة النظام. بشكل عام، يُمكن أن تُقلل زيادة قطر محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم من تكلفة وحدة عزم الدوران، لذا يُمكن تصنيع محركات الدفع المباشر على شكل قرص كبير بقطر أكبر وطول مدخنة أقصر. ومع ذلك، هناك أيضًا حدود لزيادة القطر. فالقطر الكبير جدًا قد يزيد من تكلفة الغلاف والعمود، وحتى المواد الهيكلية ستتجاوز تدريجيًا تكلفة المواد الفعالة. لذا، يتطلب تصميم محرك دفع مباشر تحسين نسبة الطول إلى القطر لتقليل التكلفة الإجمالية للمحرك.

أخيرًا، أود التأكيد على أن محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم لا تزال محركات مدفوعة بمحول التردد. يؤثر معامل القدرة للمحرك على التيار على جانب خرج محول التردد. طالما أنه ضمن نطاق سعة محول التردد، فإن معامل القدرة له تأثير ضئيل على الأداء ولن يؤثر على معامل القدرة على جانب الشبكة. لذلك، يجب أن يسعى تصميم معامل القدرة للمحرك إلى ضمان تشغيل محرك الدفع المباشر في وضع MTPA، الذي يولد أقصى عزم دوران بأقل تيار. والسبب المهم هو أن تردد محركات الدفع المباشر منخفض بشكل عام، وفقد الحديد أقل بكثير من فقدان النحاس. يمكن استخدام طريقة MTPA لتقليل فقد النحاس. يجب ألا يتأثر الفنيون بالمحركات غير المتزامنة التقليدية المتصلة بالشبكة، ولا يوجد أساس للحكم على كفاءة المحرك بناءً على مقدار التيار على جانب المحرك.

شركة آنهوي مينغتنغ المحدودة للآلات والمعدات الكهربائية المغناطيسية الدائمة هي شركة حديثة عالية التقنية تجمع بين البحث والتطوير والتصنيع والبيع وخدمة محركات المغناطيس الدائم. وتتنوع منتجاتها ومواصفاتها بشكل كامل. من بينها، تُستخدم محركات المغناطيس الدائم منخفضة السرعة ذات الدفع المباشر (7.5-500 دورة في الدقيقة) على نطاق واسع في الأحمال الصناعية، مثل المراوح، وناقلات السيور، ومضخات الغطاس، والمطاحن في صناعات الأسمنت، ومواد البناء، ومناجم الفحم، والبترول، والمعادن، وغيرها، بظروف تشغيل ممتازة.