By
Permanentmagnetmotoren sparen im Gegensatz zu Induktionsmotoren den Einsatz von Blinderregerstrom. Dies ist ein Pluspunkt für die Effizienz, da der Motor keine Energie aufwenden muss, um ein Magnetfeld zu erzeugen.
Der Leistungsfaktor der Permanentmagnetmotoren wird durch die Beseitigung des Blinderregerstroms verbessert. Dies hat zur Folge, dass der Motor mehr elektrische Eingangsleistung in mechanische Leistung umwandeln kann, was ein Maß für die höhere Effizienz ist.
Da Permanentmagnetmotoren keinen Erregerstrom haben, ist der Statorstrom von Permanentmagnetmotoren sehr gering. Ein geringer Strom verringert die Verluste in den Statorwicklungen und erhöht die Effizienz des gesamten Motors.
Permanentmagnetmotoren haben keine Rotorwicklungen und weisen daher keine Verluste durch den Widerstand der Wicklungen auf. Dieser Verlustmechanismus tritt bei Induktionsmotoren aufgrund des Stromflusses durch die Rotorwicklungen auf, bei Permanentmagnetmotoren wird dies jedoch vollständig vermieden.
Da Permanentmagnetmotoren effizienter sind und weniger Wärme erzeugen, ist weniger Kühlung (z. B. durch Lüfter) erforderlich. Dies wiederum verringert die Windreibungsverluste und verbessert die Motoreffizienz weiter.
Im Allgemeinen sind Permanentmagnetmotoren 10 bis 15 Prozentpunkte effizienter als vergleichbare Induktionsmotoren. Dies liegt an den insgesamt geringeren Verlusten bei der Konstruktion des Motors.
Die Permanentmagnet-Synchronmotoren haben einen hohen Wirkungsgrad und Leistungsfaktor in einem weiten Bereich von 25 % bis 120 % der Nennlast. Sie sind besonders effektiv bei Betrieb mit geringer Last, da sie effizient bleiben.
Oberflächenmontierte Magnete sind auf der Außenfläche des Rotors angebracht. Die Konstruktion ist einfach und kostengünstig, kann jedoch bei hoher Geschwindigkeit aufgrund hoher Zentrifugalkräfte einen geringeren Wirkungsgrad aufweisen.
Im Rotor sind eingebaute oder innenliegende Permanentmagnete eingebettet. Die eingebaute Ausführung hat eine bessere mechanische Integrität und kann bei höheren Drehzahlen effizienter arbeiten.
Bei radialen Strukturen wird der magnetische Fluss radial vom Rotor zum Stator geleitet. Dies ist wahrscheinlich die häufigste und einfachste Konfiguration.
Tangentiale Strukturen lenken den magnetischen Fluss tangential. Dadurch besteht die Möglichkeit einer größeren Erregerfläche und damit die Eignung für mehrpolige Motoren, die ein hohes Drehmoment erfordern.
Hybridstrukturen kombinieren Merkmale radialer und tangentialer Konstruktionen, um die Leistung für bestimmte Anwendungen zu optimieren. Diese kommen aufgrund ihrer Komplexität seltener vor.
Eine mehrpolige Struktur wird verwendet, um die Nennsynchrondrehzahl durch Erhöhung der Polzahl zu senken. Dies trägt dazu bei, ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen zu erreichen, was für Direktantriebsanwendungen von Vorteil ist.
Das Design des Motors sowie eine entsprechende Polzahl und Magnetanordnung sollten für jede Anwendung optimiert werden, um sicherzustellen, dass bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment ohne übermäßige Wechselrichterströme erreicht werden kann.
Die Frequenz des SPWM-Wechselrichterausgangs sollte typischerweise deutlich über 25 Hz liegen, um einen angemessenen linearen Einstellbereich im Antriebssystem zu erreichen.
Die Nennsynchrondrehzahl des Motors sollte niedrig sein, da die Ausgangskennlinie des Wechselrichters mit der Kennlinie des Motors übereinstimmen muss, wodurch kein hoher Wechselrichterstrom erforderlich ist und die Systemkosten und -verluste minimiert werden.
Ein Permanentmagnet sollte eine ausreichend hohe magnetische Feldstärke aufweisen. Magnetgröße und -anordnung werden optimiert, um die Drehmomentanforderungen zu erfüllen.
Diese Struktur eignet sich besonders für Mehrpolmotoren, da die tangentiale Struktur jedem Pol eine größere Erregungsfläche bieten kann und so die starken Magnetfelder erzeugt, die für eine hohe Drehmomentabgabe erforderlich sind.
Bei der Auswahl der Pol-Nut-Anpassung sollte bei der Anwendung von Teilschlitzwicklungen die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase Q kleiner als 1 sein. Dies bietet einige Vorteile hinsichtlich der Motorleistung.
Teilschlitzwicklungen verringern die Rastmomentamplitude, verringern Drehmomentpulsationen und sorgen für eine höhere Laufruhe des Motors.
Durch die Reduzierung des Rastmoments erhöhen Teilschlitzwicklungen die Genauigkeit der Drehzahlregelung und sorgen somit für einen präziseren Motorbetrieb.
Der gleichmäßige Betrieb aufgrund der Teilschlitzwicklungen führt zu geringeren Vibrationen und Geräuschpegeln und somit zu einem leiseren Motor.
Teilschlitzwicklungen verbessern die Verteilung der Wicklung, was die sinusförmige Natur der induzierten gegenelektromotorischen Kraft (EMK) des Motors verstärkt.
Eine gleichmäßigere sinusförmige Gegen-EMK trägt zur Gesamtleistung des Motors bei, da sie eine geringere harmonische Verzerrung und einen gleichmäßigeren Betrieb ermöglicht.
Durch den Einsatz verkleinerter Nuten im Stator wird die Nutzfläche effektiv vergrößert und so eine effiziente Nutzung des Statormaterials ermöglicht.
Bei Teilschlitzwicklungen wird die Spulenkopflänge reduziert, was den Kupferverbrauch senkt und die Widerstandsverluste verringert.
Der Motorabstand beträgt 1: Jede Spule ist über einen Zahn gewickelt, was das Wickeln vereinfacht und gleichzeitig den Wirkungsgrad des Motors verbessert.
Dieses Design reduziert den Umfang und die Ausdehnungslänge der Spule, was zu geringeren Kupferverlusten und einer verbesserten Effizienz beiträgt.
Die Teilschlitzwicklungen tragen zu einer Reduzierung der Kupferverluste bei, da die Wicklungslänge minimiert und weniger Kupfer verwendet wird, wodurch die Gesamteffizienz des Motors verbessert wird.
Dadurch sind Teilschlitzwicklungen kostengünstiger herzustellen als Ganzschlitzwicklungen und der Motor arbeitet mit einem besseren Wirkungsgrad.
ENNENG ist einer der größten Hersteller von Permanentmagnet-Direktantriebsmotoren auf dem Weltmarkt.
ENNENG ist auf die Entwicklung und Herstellung von Permanentmagnet-Direktantriebsmotoren spezialisiert. Diese Motoren mit Permanentmagnetrotoren werden in vielen Bereichen eingesetzt, darunter Goldminen, Kohlebergwerke, Reifenfabriken, Ölquellen und Wasseraufbereitungsanlagen. Der Vorteil von Permanentmagnet-Direktantriebsmotoren besteht darin, dass sie das Untersetzungsgetriebe in herkömmlichen Motorsystemen überflüssig machen. Die Vorteile sind sehr geringe mechanische Geräusche, geringe Vibrationen und eine niedrige Ausfallrate. Sie verfügen über einen hocheffizienten Motor von 93–97 % mit einem Leistungsfaktor von bis zu 0.99 zur Energieeinsparung und Erhöhung der Wirkleistung im System. Im Vergleich zu herkömmlichen Motoren mit Drehzahlminderern haben Permanentmagnet-Direktantriebsmotoren eine höhere Übertragungseffizienz und erfordern weniger Wartung. Aufgrund ihres kompakten Designs und ihrer zuverlässigen Leistung sind die Motoren ideal für Anwendungsbereiche mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Leistung.
