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Pourquoi tant de personnes choisissent d'utiliser moteurs à aimants permanents maintenant juste à cause de leur économie d'énergie, qui peut atteindre environ 20% ? Aujourd'hui, je vais expliquer l'influence de la géométrie et de la tolérance des aimants de moteur à aimants permanents sur la largeur des aimants de moteur.
Dans un circuit magnétique annulaire fixe, lorsque l'épaisseur de l'acier magnétique augmente, l'entrefer entre le rotor et le stator diminue. Par exemple, une augmentation de l'épaisseur de 1 mm réduirait l'entrefer de la même quantité et augmenterait en conséquence le flux magnétique effectif, puisqu'un champ magnétique plus fort peut être maintenu à travers l'entrefer réduit.
Avec un flux magnétique effectif accru, la vitesse à vide du moteur a tendance à diminuer. Par exemple, si l'épaisseur augmente de 10 %, la vitesse à vide peut diminuer d'environ 5 à 7 %, selon la conception du moteur. Simultanément, le courant à vide diminue à mesure que le moteur nécessite moins de puissance pour surmonter les pertes internes, pouvant potentiellement être réduites de 3 à 5 %. Ce couplage magnétique amélioré se traduit par un fonctionnement du moteur plus efficace dans des conditions à vide.
L'épaisseur plus importante et le flux magnétique plus élevé peuvent augmenter le rendement maximal du moteur jusqu'à 2 à 3 %. Cet avantage a toutefois un prix. Une attraction magnétique plus élevée augmente les vibrations de commutation qui peuvent nécessiter des mécanismes d'amortissement supplémentaires. La courbe de rendement du moteur devient plus raide : le moteur fonctionne de manière optimale dans une plage étroite de vitesses et de charges. Cela peut réduire l'utilité globale du moteur pour les applications qui nécessitent une charge variable.
Dans l'acier magnétique, il est très important de garantir une épaisseur uniforme car, en cas de répartition égale du champ magnétique, le déséquilibre mécanique provoque des vibrations. Par exemple, des variations d'épaisseur d'environ 0.1 mm entraînent une augmentation de l'amplitude des vibrations d'environ 2 à 3 %, ce qui nuit certainement aux performances du moteur et à sa durée de vie. Ainsi, une épaisseur uniforme contribue à un fonctionnement fluide et améliore la durée de vie du moteur.
Pour les moteurs sans balais, l'écart cumulé entre les aimants doit être contrôlé de manière très stricte. Un écart total supérieur à 0.5 mm peut ne pas permettre une installation et un alignement corrects. Si l'écart est trop petit, l'installation devient problématique en raison de l'étanchéité. Inversement, un écart trop grand peut entraîner des vibrations considérables et une perte de rendement du moteur allant jusqu'à 5 à 10 %. En effet, un mauvais alignement affecte l'efficacité de la détection de la position du rotor par le capteur à effet Hall, ce qui entraîne une faible efficacité de commutation avec des pertes d'énergie accrues.
Les éléments Hall utilisés pour déterminer la position du rotor reposent sur un alignement exact avec les aimants. Un désalignement de seulement 0.2 mm peut entraîner une erreur de synchronisation de plusieurs degrés, ce qui a un impact négatif sur l'efficacité et les performances du moteur. Un positionnement précis garantit un fonctionnement fluide et efficace du moteur et minimise le risque d'usure excessive.
Dans les moteurs à balais, des espaces sont intentionnellement prévus entre les aimants pour permettre la commutation mécanique. Ces espaces sont utilisés comme zones de transition dans lesquelles les balais peuvent changer de contact sans provoquer d'arc ou d'usure importante. En général, un espace d'environ 0.3 à 0.5 mm est maintenu pour équilibrer une commutation efficace et une stabilité mécanique.
Le processus d'installation rigoureux garantit que les aimants sont correctement installés dans l'ensemble moteur. Des erreurs mineures de pourcentage dans la largeur ou le positionnement de l'aimant peuvent entraîner des problèmes majeurs de performances. Par exemple, si un aimant est mal installé, avec un décalage pouvant atteindre 0.2 mm, il provoquera un décalage du rotor, avec des conséquences telles que des vibrations supplémentaires et une perte d'efficacité de 3 à 5 %.
Si elle est trop grande, elle peut entraîner une mauvaise installation, ce qui entraîne des contraintes mécaniques sur le moteur et peut l'endommager. Si elle est trop petite, le décalage de fonctionnement peut entraîner un mauvais alignement de l'aimant, une augmentation des vibrations et donc une baisse considérable de l'efficacité. Une largeur appropriée garantit que les aimants restent au bon endroit et fonctionnent efficacement.
Le chanfreinage des bords de l'acier magnétique réduit la vitesse de variation du champ magnétique dans sa zone de bord, ce qui contribue à minimiser les vibrations d'impulsion. Le chanfreinage à un rayon de 0.5 mm peut réduire l'amplitude des vibrations de 2 à 4 % et assurer un fonctionnement plus régulier du moteur. Trop peu d'informations sur le chanfreinage entraîne généralement des sauts dans le champ magnétique et une augmentation des pulsations et du bruit.
Le chanfreinage s'accompagne généralement d'une perte de flux magnétique. Par exemple, un chanfrein de 0.8 mm peut entraîner une perte de flux magnétique d'environ 0.5 à 1.5 %. Il faut tenir compte de cet avantage en termes de réduction des vibrations et donc de fonctionnement en douceur.
La modification de la taille du chanfrein peut équilibrer le magnétisme résiduel et la pulsation. Par exemple, en réduisant légèrement la taille du chanfrein, le magnétisme résiduel est augmenté de 1 à 2 %, ce qui peut être utile dans les conditions où le magnétisme résiduel est faible, mais cela doit être traité avec prudence car une forte augmentation de l'amplitude de la pulsation peut se produire.
La taille du chanfrein affecte directement le flux magnétique effectif. Bien qu'un chanfrein plus grand réduise légèrement le flux, il contribue à un fonctionnement plus fluide. Un chanfrein plus petit conserve plus de flux mais peut entraîner une augmentation des vibrations. La taille optimale du chanfrein, par exemple de 0.5 à 0.7 mm, peut maintenir le compromis entre un rendement élevé et de faibles vibrations pour des performances optimales du moteur.
Les vitesses et les courants à vide des moteurs à courant continu sont liés au magnétisme résiduel. Par exemple, si un moteur présente un magnétisme résiduel plus élevé, la vitesse à vide peut être réduite de 5 à 10 % en raison de la valeur plus élevée du flux magnétique. Cela entraîne à son tour une diminution du courant à vide, généralement de 10 à 15 % par rapport aux moteurs à magnétisme résiduel plus faible, car à ce point de fonctionnement, le moteur présente une résistance électrique plus faible.
Plus le magnétisme résiduel est élevé, plus le couple maximal qu'un moteur peut atteindre est élevé. Dans certaines conditions, si le magnétisme résiduel est optimisé, il est possible d'obtenir une augmentation du couple allant jusqu'à 20 %. Le rendement du moteur s'améliore également ; il est possible d'obtenir une augmentation de 5 à 10 % du rendement aux points de rendement maximal. Ces effets doivent cependant être compensés par la possibilité d'une augmentation des vibrations et du bruit.
La vitesse à vide et le couple maximal sont les indices importants qui reflètent les performances du moteur. Dans un tel test, par exemple, un moteur à courant continu est censé fonctionner à sa vitesse optimale de 3000 1.5 tr/min avec un couple maximal de XNUMX Nm. Les écarts par rapport à cet optimum donneront une idée de la variation du magnétisme résiduel et de l'état de santé du moteur. Ces tests impliquent généralement la mesure de la réponse dans des conditions de charge contrôlée et s'assurent que les mesures de performance sont conformes aux normes attendues.
La coercivité affecte à la fois la résistance de l'aimant à la démagnétisation et sa stabilité opérationnelle à des températures élevées. Un aimant à coercivité élevée, par exemple 1000 10 kA/m, peut résister à des températures plus élevées sans perdre ses propriétés magnétiques. Cela permet une conception d'aimant plus mince, réduisant ainsi le poids et la taille globaux du moteur. À l’inverse, les aimants ayant une coercitivité plus faible peuvent nécessiter une augmentation d’épaisseur de 20 à XNUMX % pour maintenir la stabilité et empêcher la démagnétisation, en particulier dans les environnements à haute température.
Les besoins opérationnels et les coûts détermineront les valeurs de coercivité optimales. Dans les applications normales, par exemple, 800 à 1000 XNUMX kA/m suffiraient à maintenir la stabilité et les performances. La fabrication d'un moteur avec une coercivité excessivement élevée nécessitera beaucoup de ressources et n'est généralement pas nécessaire, à condition que la température de fonctionnement du moteur reste dans une plage modérée. Ainsi, les valeurs de coercivité doivent correspondre aux exigences spécifiques de l'application afin d'éviter des coûts de matériaux excessivement élevés et d'utiliser les ressources de manière efficace.
La planéité de la courbe de rendement du moteur est un facteur clé dans l'évaluation des performances. Une courbe de rendement relativement plate signifie que, sur une large plage de conditions de fonctionnement, les performances sont constantes. Par exemple, un moteur dont la courbe de rendement reste comprise entre 85 et 90 % tout au long de sa vitesse est préférable à un autre dont le pic est à 92 % mais chute à 75 % à d'autres vitesses. Cette cohérence est cruciale dans les applications nécessitant des performances fiables malgré des charges et des vitesses variables.
Dans les applications réelles, en particulier pour les moteurs de moyeu des véhicules électriques, la planéité de la courbe d'efficacité affecte directement les performances. Par exemple, dans des conditions routières aussi variées que des montées ou des surfaces accidentées, le moteur avec une courbe d'efficacité plus plate fournira une puissance plus fiable et une meilleure utilisation de l'énergie. Par exemple, un moteur de moyeu qui fonctionne à 85 % d'efficacité sur des surfaces planes et inclinées offrira une meilleure autonomie et de meilleures performances globales par rapport à un moteur dont l'efficacité chute considérablement sur les pentes. Cela se traduit par une conduite plus souple et une consommation d'énergie plus prévisible, essentielles pour le fonctionnement pratique du véhicule.
Sa gamme de produits a été conçue avec une variété de conceptions afin d'améliorer les performances des moteurs à aimants permanents en fonction de la forme et de la tolérance des aimants du moteur.
En raison de la grande influence qui fait une différence dans les aimants du moteur à aimant permanent qui détermine la tendance générale de ses performances, il devient important pour ENNENG pour fournir l’expertise nécessaire avec des produits spécialisés.
Les moteurs à aimant permanent d'ENNENG sont bien conçus, jusque dans les moindres détails de forme et les tolérances serrées. Cela permet d'augmenter l'efficacité des moteurs grâce à une consommation d'énergie moindre et une puissance de sortie plus élevée.
L'utilisation des techniques de fabrication les plus récentes, associées à des matériaux de qualité, garantit que la cohérence de la forme et des dimensions de tous les aimants de moteur fabriqués par ENNENG offre une variation minimale des résultats. La précision de la forme et de la tolérance de l'aimant est étroitement liée à un fonctionnement plus fluide, à de faibles vibrations et à une fiabilité générale élevée.
En outre, les produits d'ENNENG peuvent être personnalisés en termes de forme et de tolérance d'aimant en fonction des exigences détaillées des clients. Cela signifie que les clients disposent d'une grande latitude pour optimiser les performances de leur moteur dans leurs applications.
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