Budicí motory (také známé jako "elektrické budicí motory") a motory s permanentními magnety jsou dva základní typy v oblasti elektrických motorů klasifikované na základě metod vytváření magnetického pole. Mezi těmito dvěma jsou značné rozdíly, pokud jde o zdroje magnetického pole, konstrukční návrh, výkonnostní charakteristiky a použitelné scénáře. Následující text poskytuje podrobnou srovnávací analýzu ze tří dimenzí: základní charakteristiky, klíčové rozdíly a použitelné scénáře, které pomohou objasnit zásadní rozdíly a aplikační logiku mezi těmito dvěma.
1. Základní funkce: Analyzujte odděleně základní vlastnosti dvou typů motorů
(1)Budicí motor (elektrický budicí motor): "Externí napájení generuje magnetické pole"
Magnetické pole budícího motoru je generováno buzením budícího vinutí (cívky), spíše než spoléháním na permanentní magnety. Jeho základní vlastnosti se točí kolem „nastavitelného magnetického pole“:
Zdroj magnetického pole
Pro generování elektromagnetického pole jako hlavního magnetického pole motoru průchodem stejnosměrného proudu do budícího vinutí rotoru/statoru je nutný další "budicí systém" (včetně budícího vinutí, zdroje buzení, regulátoru).
01
Strukturální složitost
Na straně rotoru je obvykle budicí vinutí, které vyžaduje přenos externího napájení a proudu rotujícího vinutí přes sběrací kroužky a uhlíkové kartáče (nebo bezkomutátorové budicí struktury) (bezkomutátorové konstrukce mohou snížit opotřebení, ale konstrukce je složitější); K nastavení budícího proudu je nutný regulátor buzení.
02
Flexibilita výkonu
Sílu magnetického pole lze přesně nastavit změnou budícího proudu, a tím flexibilně ovládat rychlost, krouticí moment a výstupní napětí motoru (např. generátor může stabilně výstupní napětí a motor může dosáhnout širokého rozsahu regulace rychlosti); Buzení lze dynamicky upravovat podle požadavků na zatížení pro optimalizaci účinnosti za různých provozních podmínek (jako je snížení budicího proudu a minimalizace ztrát při nízké zátěži).
03
Ztráta a údržba
Existuje "ztráta buzení" (ztráta mědi způsobená buzením vinutí buzení) a celková účinnost je o něco nižší než u motorů s permanentními magnety stejného výkonu; Pokud je použita struktura uhlíkového kartáče se sběracím kroužkem, uhlíkový kartáč je náchylný k opotřebení a vyžaduje pravidelnou výměnu a údržbu a může generovat jiskry (nevhodné pro scénáře s nebezpečím výbuchu-).
04
Nákladové charakteristiky
Není potřeba materiálů s permanentními magnety, čímž se vyhnete riziku vysoké cenové fluktuace permanentních magnetů ze vzácných zemin a výhoda nákladů na materiál u modelů s vysokým{0}}výkonem (jako je úroveň megawattů) je zjevnější. Vzhledem k budicímu systému a složité struktuře však mohou být celkové náklady na modely s malým a středním výkonem vyšší než na motory s permanentními magnety.
05
(2) Motor s permanentními magnety: "Permanentní magnety mají své vlastní magnetické pole"
Hlavní magnetické pole motoru s permanentními magnety je zajišťováno permanentními magnety, jako je neodym železo bór, samarium kobalt a ferit, bez potřeby externího budícího proudu. Jeho základní vlastnosti se točí kolem „strukturálního zjednodušení a efektivity“:
①Zdroj magnetického pole:V závislosti na inherentním magnetismu permanentních magnetů (permanentní magnety udržují magnetické pole po dlouhou dobu po zmagnetování bez potřeby dalšího napájení) je síla hlavního magnetického pole určena vlastnostmi materiálu permanentních magnetů.
②Jednoduchost struktury:Na straně rotoru není žádné budicí vinutí, sběrací kroužek a uhlíkový kartáč (hlavním proudem je „synchronní motor s permanentními magnety“ a rotor obsahuje pouze permanentní magnety), díky čemuž je struktura kompaktnější, menší velikosti a lehčí; Není potřeba žádný budicí systém a řídicí systém je poměrně jednoduchý (je třeba řídit pouze proud kotvy, bez nastavování buzení).
③Stabilita výkonu:Žádné ztráty buzením, vysoká provozní účinnost (zejména u modelů s malým a středním výkonem je účinnost o 5 % -15 % vyšší než u motorů s buzením stejných specifikací); Síla magnetického pole je určena vlastními charakteristikami permanentního magnetu a nelze ji dynamicky upravovat (výstup je třeba nepřímo upravit pomocí vektorového řízení proudu kotvy a rozsah otáček je omezen strategií řízení); Existuje riziko demagnetizace permanentního magnetu: vysoká teplota, silné vibrace a nadměrný proud kotvy mohou způsobit magnetický rozpad nebo trvalou demagnetizaci permanentního magnetu, což má vliv na životnost motoru.
④Opotřebení a údržba:Žádné problémy s opotřebením uhlíkových kartáčků, dlouhý cyklus údržby (vyžaduje pouze rutinní kontrolu, není třeba často vyměňovat zranitelné části); Nebuzené ztráty mědi, ztráty železa a mechanické ztráty jsou hlavními zdroji ztrát a výhoda účinnosti je významnější za podmínek nízkého-zátěže světla.
⑤Cenové charakteristiky:Spoléháme-li se na materiály s permanentními magnety vzácných zemin (jako je neodym železo-bor), materiálové náklady představují vysoký podíl (asi 30 % -50 %) a kolísání cen vzácných zemin přímo ovlivní cenu motorů; Zjednodušení konstrukce snižuje výrobní a montážní náklady a celkové náklady na modely s malým a středním výkonem (např. na úrovni kW) mohou být nižší než u budicích motorů.
2. Porovnání klíčových rozdílů: jasné rozlišení v tabulkovém formátu
| Porovnání rozměrů | Budicí motor (elektrické buzení) | Motor s permanentními magnety (synchronní/asynchronní s permanentními magnety) |
| Metoda generování magnetického pole | Budicí vinutí pod napětím (vyžaduje externí napájení buzení) | Vlastní magnetismus permanentních magnetů (po magnetizaci není potřeba žádné napájení) |
| Struktura jádra | Včetně budícího vinutí, sběracího kroužku/uhlíku (nebo bezkomutátorového buzení), regulátoru buzení | Obsahuje permanentní magnet (rotor), žádné budicí vinutí a sběrací kroužek/uhlíkový kartáč |
| Nastavitelnost magnetického pole | Lze přesně nastavit pomocí budícího proudu (flexibilní) | Nenastavitelné (v závislosti na vlastnostech permanentního magnetu, vyžadující nepřímé nastavení pomocí vektorového ovládání) |
| Úroveň účinnosti | Nižší (se ztrátami při buzení), lepší účinnost za provozních podmínek s-vysokým výkonem | Vysoká (žádná ztráta buzení), významné výhody v malém a středním výkonu/efektivitě nízké zátěže |
| Požadavky na údržbu | Vysoká (uhlíkový kartáč je třeba pravidelně vyměňovat, budicí systém vyžaduje údržbu) | Nízká (žádné zranitelné části, vyžadující pouze běžnou údržbu) |
| Struktura nákladů | Nízké náklady na materiál (bez permanentních magnetů), vysoké náklady na konstrukci/kontrolu | Vysoká cena materiálu (permanentní magnet ze vzácných zemin), nízké náklady na konstrukci/kontrolu |
| Přizpůsobivost prostředí | Struktura kluzného kroužku je náchylná k jiskření (nevhodné pro scénáře-nevýbušné/prachové) | Žádné riziko jiskry (platí pro-nevýbušná a čistá prostředí) |
| Nebezpečí demagnetizace | Ne (magnetické pole generované proudem, zmizí po výpadku napájení) | Ano (vysoká teplota, silné vibrace, nadproud může způsobit demagnetizaci permanentních magnetů) |
3.Použitelný scénář: Přizpůsobte optimální volbu na základě poptávky
(1) Budicí motor: vhodný pro požadavek "vysoký výkon, silná regulace, nízké kolísání nákladů"
①Rozsáhlé systémy výroby energie, jako jsou tepelné/hydroelektrické generátory (úroveň MW) a větrné turbíny (asynchronní modely s dvojitým napájením), vyžadují stabilní výstupní napětí a mohou se přizpůsobit změnám zatížení sítě prostřednictvím regulace buzení.
②Těžký průmyslový pohon: jako jsou důlní drtiče, velké ocelárny a lodní pohonné motory (vysoký výkon, vysoký točivý moment, vyžadující široký rozsah regulace rychlosti a vysoký podíl nákladů na vzácné zeminy je neekonomický)
③Scénáře nízkého napětí a vysokého proudu: jako jsou stejnosměrné motory v průmyslu elektrolytického hliníku, které mohou přesně řídit točivý moment pomocí regulace buzení a vyhnout se riziku demagnetizace permanentních magnetů při vysokých proudech.
④ Scénáře, které jsou citlivé na náklady a nemají žádná omezení údržby, jako jsou tradiční průmyslové ventilátory a vodní čerpadla (která nevyžadují extrémní účinnost a mohou akceptovat pravidelnou údržbu uhlíkových kartáčků).
(2) Motor s permanentním magnetem: vhodný pro potřeby "vysoké účinnosti, nízké údržby a kompaktního prostoru"
①Nový pohon energetických vozidel: jako jsou hnací motory pro čistě elektrická vozidla a hybridní vozidla (vyžadující vysokou hustotu výkonu, vysokou účinnost, omezený prostor/hmotnost a žádné požadavky na údržbu).
②Průmyslové servosystémy: jako jsou klouby robotů, přesná vřetena obráběcích strojů (vyžadující vysokou-přesnou regulaci otáček, nízké vibrace a vysokou odezvu a nízké ztráty motorů s permanentními magnety jsou vhodnější).
③Spotřebiče pro domácnost/komerční použití: jako jsou kompresory klimatizace, motory praček, motory dronů (malý až střední výkon, vysoká účinnost, mohou snížit spotřebu energie a uživatelé nemají nulovou toleranci na údržbu).
④Speciální aplikace pro životní prostředí: například lékařské vybavení (motory zařízení MRI), dílenské motory-odolné proti výbuchu (bez jiskry, nenáročné na údržbu, vhodné pro čistá/nebezpečná prostředí).
⑤Nízká výroba energie z obnovitelných zdrojů energie, jako jsou malé fotovoltaické invertory a přenosné generátory (vysoká účinnost může zlepšit využití energie, kompaktní konstrukce se snadno instaluje).
4.Shrnutí
(1) Výběr budícího motoru:Je-li požadavek na „vysoký výkon, regulaci silného magnetického pole a vyhýbání se rizikům souvisejícím s náklady na vzácné zeminy“ a určitá úroveň údržby je přijatelná (např. ve velkých{0}}průmyslových oblastech a oblastech výroby energie), je praktičtější volbou budicí motor.
(2)Výběr motorů s permanentními magnety:Když je požadavek na „vysokou účinnost, nenáročnou údržbu, malé rozměry/lehkost“ a tolerance kolísání nákladů je vysoká (jako například v oblasti nové energie, přesné výroby a vybavení pro domácnost), motory s permanentními magnety mají více výhod.
Směr technologické iterace pro oba je také jasný: budicí motory se vyvíjejí směrem k „bezkartáčovým“ (snížení údržby) a „účinnému řízení buzení“, zatímco motory s permanentními magnety prorážejí směrem k „materiálům s permanentními magnety vzácných zemin“ (snížení nákladů) a „odolnosti vůči vysokým teplotám a demagnetizaci“ (zlepšení spolehlivosti).
