Relation entre les enroulements du stator et les performances des moteurs synchrones à aimants permanents

Moteur synchrone à aimants permanents Les PMSM constituent le cœur de la technologie de transmission de puissance moderne, contribuant ainsi grandement aux domaines dans lesquels cette technologie a été mise en application : des véhicules électriques et de la conversion de l'énergie éolienne à l'automatisation industrielle. En tant que partie intégrante de cette technologie, il n'est pas possible de se débarrasser de moteur; par conséquent, l'influence exercée par l'enroulement du stator devient profondément ancrée dans les performances générales du PMSM.

Caractéristiques structurelles de l'enroulement du stator et son impact sur les performances du moteur

La conception est considérée comme l'un des aspects les plus importants dans le développement d'un moteur qui réalise de bonnes performances. Une conceptualisation appropriée de la nature structurelle d'un enroulement de stator soutient les efforts d'optimisation en termes de performances et de fiabilité. Les facteurs clés influençant ces derniers sont la conception et la capacité de performance et seront donc abordés comme suit : matériau du fil, section transversale, nombre de tours, densité de courant, type d'encoche et remplissage de l'encoche.

Matériau du fil et section transversale

Matériaux courants : cuivre et aluminium

• Propriétés de conductivité électrique : Le cuivre et l'aluminium trouvent une immense application en raison de leur degré élevé de conductivité électrique. Parmi les deux, le cuivre a une meilleure conductivité et trouve donc des applications plus larges dans la plupart des domaines.

Zone transversale

• L'effet de la section transversale sur la résistance de l'enroulement : la résistance offerte par l'enroulement est directement proportionnelle
• Relation avec l'efficacité et l'augmentation de la température: elle diminue en l'augmentant. Elle évite que l'énergie électrique ne soit dissipée sous forme de chaleur ; par conséquent, le rendement du moteur augmente et la montée en température est réduite.
• Avantages des zones transversales plus grandes:
  • LRésistance réduite:Résulte en un minimum de gaspillage d'énergie, donc de meilleures performances
  • Diminution des pertes d'énergie: Efficacité motrice accrue
  • Efficacité motrice améliorée y:ainsi que l'efficacité opérationnelle

Nombre de tours et densité de courant

Nombre de tours

• Influence sur le remplissage des fentes et le flux de courant Pa le:Le nombre de tours dans l'enroulement affectera la manière dont l'enroulement remplira efficacement la fente, donc le chemin de circulation du courant.
• Effets sur la file d'attente électromagnétique Tor:L’augmentation du nombre de tours augmente le couple électromagnétique du moteur.
• Considérations sur la résistance accrue et la consommation de cuivre:: L'augmentation du nombre de tours augmente la résistance et la consommation de cuivre ; par conséquent, un équilibre optimal doit être trouvé pour optimiser les performances du moteur.

La densité actuelle

• Définition et signification:Courant actuel circulant par unité de surface d'un conducteur dans un flux.
• Facteurs affectant la densité de courant:
  • Surface de la section transversale du fil:Une grande surface peut supporter plus de courant sans chauffer.
  • Quantité de courant:Somme du courant circulant dans l'enroulement.
• Conséquences d'une densité de courant excessive:
  • Potentiel de surchauffe:une densité de courant trop élevée générerait un excès de chaleur.
  • Impact sur la fiabilité du moteur:Cela diminue la durée de vie et la fiabilité de tout moteur.

Type de fente et plénitude de la fente

Type d'emplacement

• Conceptions courantes:Les trois configurations standard de fentes de plaie comprennent les configurations rectangulaire, trapézoïdale et semi-circulaire.
• Impact sur la disposition des enroulements et la dissipation thermique:La géométrie a un impact sur la configuration de l'enroulement et donc sur la dissipation thermique.

Plénitude des machines à sous

• Définition et importance:Le degré de remplissage d'une fente peut être défini comme la proportion occupée dans une fente donnée par les conducteurs par rapport à la surface totale de la fente.

• Effets d'une plénitude élevée des emplacements:
  • Défis de dissipation thermique:Un remplissage élevé des fentes peut avoir un impact négatif sur la bonne dissipation de la chaleur.
  • Défis de dissipation thermique:Une mauvaise dissipation de la chaleur donne naissance à des points chauds.
  • Impact sur les performances d'isolation et la durée de vie du moteur:Une chaleur excessive entraînera une détérioration de l’isolation et réduira ainsi la durée de vie opérationnelle du moteur.

Pour aller plus loin

En règle générale, les conceptions incluent les caractéristiques du matériau du fil, la surface des sections transversales, le nombre de spires, la densité du courant, le type de fente et toutes les caractéristiques vitales, car l'influence de chacune d'entre elles affecte fortement les performances du moteur ainsi que sa fiabilité. De plus, pour obtenir une efficacité élevée et une grande puissance pendant le fonctionnement, l'optimisation de chacune doit être envisagée.

Propriétés électromagnétiques de l'enroulement du stator et son impact sur les performances du moteur

L'enroulement du stator joue un rôle très important dans la génération du champ magnétique rotatif du moteur. Ses performances électromagnétiques ont une grande influence sur le couple de sortie, l'efficacité et le bon fonctionnement du moteur.

Répartition du champ magnétique : Le champ magnétique de l'enroulement doit se coupler au champ magnétique de l'aimant permanent pour produire un couple électromagnétique stable. Une conception raisonnable de l'enroulement peut optimiser la distribution du champ magnétique, réduire le contenu harmonique, t, et réduire la pulsation du couple pour améliorer le bon fonctionnement du moteur.

Inductance et résistance : L'inductance de l'enroulement influence la réponse dynamique et la forme d'onde du courant dans le moteur. Avec une inductance plus importante, elle peut limiter efficacement les variations brusques de courant et les interférences électromagnétiques. Cependant, cela peut augmenter la constante de temps électrique du moteur. La résistance représente l'énergie de l'enroulement en chaleur. Une résistance plus faible favorisera l'amélioration de l'efficacité du moteur.

Performance thermique du bobinage du stator et son impact sur les performances du moteur

Les performances thermiques des enroulements du stator sont un facteur essentiel pour le fonctionnement normal et la fiabilité du moteur. Une gestion thermique appropriée peut éviter des problèmes tels que le vieillissement des matériaux isolants, la fusion des fils et améliorer l'efficacité et la durée de vie des moteurs.

Hausse de température

• Nécessité de contrôler l’augmentation de la température:
  • L'augmentation de température doit rester dans les limites autorisées pour éviter d'endommager le moteur.
• Conséquences d'une augmentation excessive de la température:
  • Vieillissement de l'isolation, pouvant entraîner une défaillance électrique.
  • Fusion des fils, entraînant un dysfonctionnement des moteurs.

Dissipation de la chaleur

• Considérations de conception pour une dissipation thermique efficace:
  • Configuration des canaux de dissipation thermique:Les canaux par lesquels la chaleur doit s’échapper doivent être conçus de manière appropriée.
  • Conductivité thermique du matériau isolant:Le matériau isolant doit également avoir une bonne conductivité thermique pour évacuer la chaleur des enroulements.
  • Échange de chaleur entre le bobinage et le fluide de refroidissement:L'échange thermique entre l'enroulement et le fluide de refroidissement est optimisé pour une dissipation thermique globale optimale de l'enroulement.

Classe thermique des matériaux d'isolation

• Importance de la classe thermique pour la fiabilité:
  • La classe thermique définit la température maximale que le matériau isolant peut supporter sans se détériorer.
• Effet des températures élevées sur le vieillissement des matériaux isolants:
  • Plus la température est élevée, plus la vitesse de vieillissement est élevée et plus la durée de vie et les performances de l'isolation sont courtes.

Force électrique

• Impact de la température sur les performances électriques:
  • Les températures élevées affaiblissent la résistance électrique des matériaux isolants.
• Risques de courts-circuits tour à tour dus à une isolation détériorée:
  • Une isolation vieillissante rend un enroulement plus vulnérable aux courts-circuits entre spires.

Force mécanique

• Durabilité mécanique des matériaux isolants sous contrainte thermique:
  • Les matériaux isolants ne doivent pas perdre leur résistance mécanique sous contrainte thermique.
• Importance du maintien de l’intégrité mécanique pour la fiabilité du moteur:
  • La robustesse mécanique fait référence au fait de garantir que l'isolation fonctionne correctement, donc aucune défaillance, augmentant ainsi la fiabilité des moteurs.

Sélection et traitement des matériaux d'isolation

• Critères de choix des matériaux d'isolation appropriés:
  • Les propriétés thermiques, électriques et mécaniques sont comparables aux conditions de fonctionnement d'un moteur.
• Technologies de traitement pour améliorer les performances thermiques et répondre aux exigences opérationnelles:
  • Les technologies de traitement améliorent la stabilité thermique des matériaux avancés.

D'une manière générale, au niveau du bobinage du stator lui-même, la gestion thermique est soumise à une bonne régulation de l'élévation de température tout en maintenant l'efficacité dans les aspects liés à la dissipation de la chaleur. Le choix et le traitement des matériaux isolants pour résister aux contraintes thermiques affecteront également les résistances électriques et mécaniques. La gestion thermique du bobinage du moteur optimisera son efficacité, sa fiabilité et sa durabilité avec une plus grande efficacité.

Processus de fabrication des bobinages de stator et son impact sur les performances du moteur

Lors de leur processus de fabrication, la qualité affecte l'enroulement du stator et influence en général les performances du moteur.

Processus de bobinage : Le processus d'enroulement doit être tel que les fils soient bien et étroitement emballés pour éviter qu'ils ne se croisent et qu'ils ne se désalignent, entre autres phénomènes ; ce faisant, la tension d'enroulement doit être modérée pour éviter d'endommager l'isolation ou les courts-circuits spire à spire dus à un fil trop serré ou trop lâche.

Traitement d'isolation : À Pour améliorer la résistance électrique et mécanique, un traitement d'isolation sera effectué après l'enroulement. Les traitements d'isolation généraux consistent à tremper la peinture et à enrouler du ruban isolant, etc. Pendant le processus de traitement d'isolation, l'épaisseur de l'isolant doit être uniforme pour éviter le gaspillage de matériau isolant ; en outre, la couche d'isolation doit s'adapter étroitement au fil.

Contrôle de la qualité: Les enroulements finis doivent être soumis à des tests de qualité, qui comprennent l'inspection de l'apparence, la mesure de la taille et le test des performances électriques. L'essence des tests de qualité réside dans la capacité de l'enroulement à satisfaire aux exigences de conception et à protéger l'ensemble des performances d'un moteur.

Pour aller plus loin

Le bobinage du stator est étroitement lié aux performances du moteur synchrone à aimants permanents. Comme le rendement, la densité de puissance, la souplesse de fonctionnement et la fiabilité dépendent tous de la conception optimale du bobinage et du processus de fabrication, c'est là que tous ces aspects peuvent être considérablement améliorés grâce à un choix réfléchi des matériaux. Alors que d'énormes progrès scientifiques et technologiques sont continuellement réalisés à l'avenir, le développement rapide du nouveau secteur de l'énergie sera mené de manière plus approfondie et plus large dans les relations entre les bobinages du stator et les performances des moteurs synchrones à aimants permanents.

ENNENG  est une entreprise de haute technologie qui dispose d'une R&D professionnelle dans le domaine des moteurs synchrones à aimants permanents. Les moteurs conçus par l'entreprise peuvent être à haute et basse tension, à faible vitesse et à couple élevé. Les moteurs de l'entreprise sont présents dans presque tous les secteurs, notamment les mines d'or, les mines de charbon, les usines de pneus, les puits de pétrole et les usines de traitement des eaux.

Par rapport aux moteurs traditionnels, les moteurs PMSM ENNENG ont une efficacité énergétique bien supérieure ; ils permettent ainsi aux clients d'économiser beaucoup d'énergie. Ils disposent également d'une large plage de vitesses et maintiennent des vitesses basses, ce qui rend les moteurs très adaptés aux applications nécessitant un contrôle très précis de la vitesse. En outre, ils ont une conception compacte avec un faible bruit mécanique et un taux de défaillance extrêmement faible, ce qui les rend pratiquement sans entretien.

Certains avantages évidents des moteurs PMSM d'ENNENG sont spécifiques à l'industrie. Considérez son application à l'industrie textile pour un réglage de vitesse de haute précision, avec des économies d'énergie sur une large plage de vitesses. Dans l'industrie responsable des machines pour pneus en caoutchouc, les moteurs PMSM appliqués à ces machines permettent d'énormes économies d'énergie et une avancée remarquable dans le service sans entretien.

Les moteurs PMSM ENNENG sont largement utilisés dans le domaine de l'énergie éolienne et de la production d'eau. Ils garantissent donc une puissance fiable à haut rendement. Ce moteur n'a pas besoin de boîtes de vitesses ou d'autres dispositifs dans l'industrie des extrudeuses de plastique. Il simplifie ainsi la structure de l'extrudeuse, réduisant ainsi la maintenance.

Les moteurs synchrones à aimant permanent ENNENG garantissent généralement la fiabilité dans de nombreuses industries ; ces types de moteurs garantissent une efficacité énergétique et une rentabilité optimale. Ainsi, les entreprises préfèrent ce type de moteur avec une conception et une technologie avancées pour des économies d'énergie appropriées avec une meilleure efficacité et une production durable.