Home > Sur le moteur PM > Sélection des matériaux et optimisation des performances des moteurs synchrones à aimants permanents

Sélection des matériaux et optimisation des performances des moteurs synchrones à aimants permanents

2024-02-08 11:50:53

By

    Partager sur:

L'utilisation de Moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM) connaît une croissance robuste dans divers secteurs, notamment l'automatisation industrielle, les véhicules électriques et production d'énergie éolienne. Alors que ces zones continuent de s’appuyer sur les PMSM pour leurs fonctions opérationnelles, la demande de capacités de performances améliorées au sein de ces moteurs a considérablement augmenté. Pour répondre à ces exigences de performances, la sélection des matériaux et l’optimisation des performances deviennent essentielles.

Sélection de matériaux adaptés aux moteurs synchrones à aimants permanents.

Sélection des matériaux du moteur synchrone à aimant permanent

Matériau à aimant permanent

Les aimants permanents aux terres rares, tels que le néodyme-fer-bore (NdFeB), ont une densité magnétique rémanente élevée, une coercivité élevée et des propriétés magnétiques stables, et sont devenus le matériau d'aimant permanent préféré pour les PMSM. La sélection d'un aimant permanent aux terres rares approprié nécessite de prendre en compte sa stabilité à différentes températures et charges mécaniques. Par exemple, la coercivité et la stabilité en température des aimants permanents peuvent être améliorées en optimisant la composition et le processus de fabrication.

De plus, la forme et la taille des aimants permanents doivent être conçues en fonction des besoins spécifiques du moteur. Par exemple, des aimants permanents aux terres rares avec un produit d'énergie magnétique plus élevé peuvent être utilisés pour obtenir une densité de couple plus élevée.

Matériaux d'enroulement

Le bobinage est la partie conductrice du moteur, et sa conductivité et sa résistance thermique ont un impact direct sur les performances du moteur. Le cuivre (Cu) est un matériau de bobinage courant pour les PMSM en raison de son excellente conductivité et de sa résistance à la corrosion. Pour réduire la consommation d'énergie et améliorer l'efficacité, des matériaux à haute conductivité tels que les alliages cuivre-aluminium peuvent être utilisés.

De plus, le choix des matériaux isolants est crucial et est nécessaire pour assurer l'isolation entre les enroulements ainsi que l'isolation entre les enroulements et le noyau. Les matériaux isolants couramment utilisés comprennent le vernis isolant, le film isolant, etc., dont les performances affectent directement les performances électriques et la fiabilité du moteur.

Matériaux de base

Le noyau de fer est la partie magnétiquement conductrice du PMSM, et sa conductivité magnétique et sa résistance mécanique ont un grand impact sur les performances du moteur. La tôle d'acier au silicium est un matériau de base couramment utilisé, en particulier la tôle d'acier au silicium orientée avec une perméabilité élevée et une bonne résistance mécanique. Pour optimiser davantage les performances du matériau de base, le revêtement de surface, le raffinement du grain et d'autres méthodes peuvent être utilisés pour améliorer la perméabilité et la résistance mécanique du matériau.

En outre, certains nouveaux matériaux de base, tels que les alliages amorphes, présentent également de bonnes perspectives d'application. L'alliage amorphe possède d'excellentes propriétés magnétiques douces et une résistance mécanique, ce qui peut encore améliorer l'efficacité du moteur.

Matériaux du système de refroidissement

Le système de refroidissement est crucial pour garantir le fonctionnement stable des moteurs dans des environnements à haute température. Les matériaux couramment utilisés pour le système de refroidissement comprennent les dissipateurs thermiques et le liquide de refroidissement. La conductivité thermique du dissipateur thermique a un grand impact sur l'effet de refroidissement, donc le choix de matériaux à haute conductivité thermique peut améliorer l'effet de refroidissement. Dans le même temps, choisissez le liquide de refroidissement approprié pour assurer un fonctionnement stable du moteur dans un environnement à haute température. De nouvelles technologies de refroidissement, telles que la technologie des caloducs, la technologie de refroidissement liquide, etc., sont également explorées et appliquées pour améliorer les performances de refroidissement du moteur.

Pièces d'un puissant moteur synchrone à aimant permanent.

Méthodes d'optimisation des performances des moteurs synchrones à aimants permanents

Conception optimisée

Grâce à une conception raisonnable de la structure du moteur, la répartition du champ magnétique, la sortie de couple et le chemin de conduction thermique peuvent être optimisés pour améliorer les performances et l'efficacité du moteur. Par exemple, l'optimisation de la position relative du stator et du rotor et l'ajustement de la longueur de l'entrefer peuvent améliorer la répartition du champ magnétique ; l'optimisation du nombre de tours des enroulements et de la conception de la bobine peut améliorer le couple de sortie ; et l'optimisation de la conception du système de dissipation thermique peut améliorer l'effet de conduction thermique. De plus, des méthodes de simulation numérique telles que l'analyse par éléments finis (FEA) peuvent être utilisées pour analyser le moteur en détail afin d'optimiser les paramètres de conception.

Processus de fabrication avancé

Des processus de fabrication avancés peuvent garantir la qualité et la précision de chaque partie du moteur, améliorant ainsi les performances et la stabilité du moteur. Par exemple, des technologies avancées d’emboutissage, de soudage et de moulage sont utilisées pour fabriquer le noyau et les enroulements ; la technologie de peinture par trempage sous vide est utilisée pour améliorer les performances d’isolation ; la technologie de soudage au laser est utilisée pour améliorer la résistance de la connexion entre les enroulements et le noyau. De plus, un contrôle qualité strict est également un facteur clé pour garantir les performances du moteur.

Optimisation de la stratégie de contrôle

Un rendement élevé et un fonctionnement stable du moteur peuvent être obtenus en optimisant la stratégie de contrôle. Par exemple, la stratégie de contrôle vectoriel est utilisée pour réguler le couple et le champ magnétique du moteur ; la stratégie de contrôle du mode coulissant est utilisée pour améliorer la réponse dynamique du moteur ; et la stratégie de contrôle prédictif est utilisée pour réduire la consommation d'énergie. De plus, des technologies de capteurs avancées et des algorithmes intelligents peuvent également être utilisés pour optimiser la stratégie de contrôle afin d'améliorer les performances et la stabilité du moteur.

 

Cinclusion

L'optimisation de l'utilisation des matériaux et des stratégies de performance est cruciale pour améliorer l'efficacité des PMSM. Cela implique la sélection de matériaux et de méthodologies appropriés, et son impact sur l'efficacité du PMSM est significatif. Les développements futurs reposeront sur de nouveaux matériaux et technologies, tels que les matériaux à aimants permanents à base de terres rares et les matériaux de noyau avancés comme les alliages amorphes. La mise en œuvre de méthodes avancées de dissipation thermique et de systèmes de refroidissement composites améliorera la fiabilité et la stabilité du moteur. La croissance de la fabrication intelligente et de la technologie numérique offrira davantage d’options pour la sélection des matériaux PMSM et l’optimisation des performances. Une exploration et une innovation continues sont nécessaires pour l’avancement de la technologie PMSM et l’expansion des applications.

PRODUIT CONNEXE