Uyarma motorları ("elektrikli uyarma motorları" olarak da bilinir) ve sabit mıknatıslı motorlar, manyetik alan oluşturma yöntemlerine göre sınıflandırılan elektrik motorları alanında iki temel tiptir. İkisi arasında manyetik alan kaynakları, yapısal tasarım, performans özellikleri ve uygulanabilir senaryolar açısından önemli farklılıklar bulunmaktadır. Aşağıda üç boyuttan ayrıntılı bir karşılaştırmalı analiz sunulmaktadır: ikisi arasındaki temel farklılıkları ve uygulama mantığını açıklığa kavuşturmak için temel özellikler, önemli farklılıklar ve uygulanabilir senaryolar.
1.Temel özellik: İki tip motorun temel özelliklerini ayrı ayrı analiz edin
(1)Uyarma motoru (elektrikli uyarma motoru): "Harici güç kaynağı manyetik alan oluşturur"
Bir uyarma motorunun manyetik alanı, kalıcı mıknatıslara dayanmak yerine, uyarma sargısına (bobin) enerji verilerek oluşturulur. Temel özellikleri "ayarlanabilir manyetik alan" etrafında döner:
Manyetik alan kaynağı
Rotor/statorun uyarma sargısına DC akımı geçirerek motorun ana manyetik alanı olarak bir elektromanyetik alan oluşturmak için ek "uyarma sistemi" (uyarma sargısı, uyarma güç kaynağı, regülatör dahil) gereklidir.
01
Yapısal karmaşıklık
Rotor tarafı genellikle, harici güç kaynağının ve döner sarım akımının kayar halkalar ve karbon fırçalar (veya fırçasız uyarma yapıları) aracılığıyla iletilmesini gerektiren bir uyarma sargısı içerir (fırçasız yapılar aşınmayı azaltabilir, ancak tasarım daha karmaşıktır); Uyarma akımını ayarlamak için bir uyarma kontrolörü gereklidir.
02
Performans esnekliği
Manyetik alan kuvveti, uyarma akımını değiştirerek hassas bir şekilde ayarlanabilir, böylece motorun hızını, torkunu ve çıkış voltajını esnek bir şekilde kontrol edebilir (jeneratörün voltajı kararlı bir şekilde çıkarabilmesi ve motorun geniş aralıkta hız regülasyonu elde edebilmesi gibi); Farklı çalışma koşulları altında verimliliği optimize etmek için (uyartım akımını azaltmak ve hafif yükler altında kayıpları en aza indirmek gibi) uyarma, yük gereksinimlerine göre dinamik olarak ayarlanabilir.
03
Kayıp ve bakım
"Uyarma kaybı" vardır (uyarma sargısına enerji verilmesinden kaynaklanan bakır kaybı) ve genel verimlilik, aynı güçteki sabit mıknatıslı motorlarınkinden biraz daha düşüktür; Kayma halkalı karbon fırça yapısı kullanılırsa, karbon fırça aşınmaya eğilimlidir ve düzenli değiştirme ve bakım gerektirir ve kıvılcım oluşturabilir (patlamaya-karşılıklı senaryolar için uygun değildir).
04
Maliyet özellikleri
Nadir toprak kalıcı mıknatısların yüksek fiyat dalgalanma riskinden kaçınılması nedeniyle kalıcı mıknatıslı malzemelere gerek yoktur ve yüksek-güçlü modellerin (megavat düzeyi gibi) malzeme maliyet avantajı daha belirgindir; Ancak uyarma sistemi ve karmaşık yapısı nedeniyle küçük ve orta güçlü modellerin genel maliyeti, sabit mıknatıslı motorlara göre daha yüksek olabilir.
05
(2)Sabit mıknatıslı motor: "Kalıcı mıknatısların kendi manyetik alanları vardır"
Kalıcı mıknatıslı bir motorun ana manyetik alanı, harici bir uyarma akımına ihtiyaç duymadan neodim demir bor, samaryum kobalt ve ferrit gibi kalıcı mıknatıslar tarafından sağlanır. Temel özellikleri "yapısal basitleştirme ve verimlilik" etrafında dönüyor:
①Manyetik alan kaynağı:Kalıcı mıknatısların doğal manyetizmasına bağlı olarak (kalıcı mıknatıslar, mıknatıslanmadan sonra ek güç kaynağına ihtiyaç duymadan uzun süre manyetik alanı korur), ana manyetik alan kuvveti, kalıcı mıknatısların malzeme özelliklerine göre belirlenir.
②Yapının basitliği:Rotor tarafında uyarma sargısı, kayma halkası ve karbon fırça yoktur (ana akım "sabit mıknatıslı senkron motordur" ve rotor yalnızca kalıcı mıknatıslar içerir), yapıyı daha kompakt, boyut olarak daha küçük ve ağırlık olarak daha hafif hale getirir; Hiçbir uyarma sistemine gerek yoktur ve kontrol sistemi nispeten basittir (uyarmayı ayarlamadan yalnızca armatür akımının kontrol edilmesi gerekir).
③Performans kararlılığı:Uyarma kaybı yok, yüksek çalışma verimliliği (özellikle küçük ve orta güçteki modeller için verimlilik, aynı spesifikasyondaki uyarma motorlarından %5 - %15 daha yüksektir); Manyetik alan gücü, kalıcı mıknatısın doğal özellikleri tarafından belirlenir ve dinamik olarak ayarlanamaz (çıkışın, armatür akım vektör kontrolü aracılığıyla dolaylı olarak ayarlanması gerekir ve hız aralığı, kontrol stratejisiyle sınırlıdır); Kalıcı mıknatısın mıknatıslığının kaybolması riski vardır: yüksek sıcaklık, güçlü titreşim ve aşırı armatür akımı, kalıcı mıknatısın manyetik bozulmasına veya kalıcı mıknatıslığının bozulmasına neden olarak motorun ömrünü etkileyebilir.
④Aşınma ve bakım:Karbon fırçanın aşınma sorunu yoktur, bakım döngüsü uzundur (yalnızca rutin inceleme gerektirir, hassas parçaların sık sık değiştirilmesine gerek yoktur); Uyarılmamış bakır kaybı, demir kaybı ve mekanik kayıp, kayıpların ana kaynaklarıdır ve verimlilik avantajı, düşük-hızlı hafif yük koşullarında daha belirgindir.
⑤Maliyet özellikleri:Nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemelerine (neodimyum demir bor gibi) bağlı olarak, malzeme maliyeti yüksek bir orana sahiptir (yaklaşık %30 -%50) ve nadir toprak fiyatlarındaki dalgalanma, motorların maliyetini doğrudan etkileyecektir; Yapının basitleştirilmesi, üretim ve montaj maliyetlerini azaltır ve küçük ve orta güçlü modellerin (kW seviyesi gibi) genel maliyeti, uyarma motorlarından daha düşük olabilir.
2. Temel farkların karşılaştırılması: tablo formatında net farklılaşma
| Boyutları karşılaştırma | Uyarma motoru (elektrikli uyarma) | Kalıcı mıknatıslı motor (sabit mıknatıslı senkron/asenkron) |
| Manyetik alan oluşturma yöntemi | Uyarma sargısına enerji verildi (harici uyarma güç kaynağı gerektirir) | Kalıcı mıknatısların doğal manyetizması (mıknatıslamadan sonra güç kaynağı gerekmez) |
| Çekirdek yapı | Uyarma sargısı, kayar halka/karbon fırça (veya fırçasız uyarma), uyarma kontrolörü dahil | Kalıcı mıknatıs (rotor) içerir, uyarma sargısı yoktur ve kayar halka/karbon fırça içerir |
| Manyetik alan ayarlanabilirliği | Uyarma akımı aracılığıyla hassas bir şekilde ayarlanabilir (esnek) | Ayarlanabilir değildir (sabit mıknatısın özelliklerine bağlıdır, vektör kontrolü yoluyla dolaylı ayarlama gerektirir) |
| Verimlilik seviyesi | Yüksek-güçlü çalışma koşullarında daha düşük (uyarı kayıpları ile), daha iyi verimlilik | Yüksek (uyarı kaybı yok), küçük ve orta güç/hafif yük verimliliğinde önemli avantajlar |
| Bakım Gereksinimleri | Yüksek (Karbon fırçanın düzenli olarak değiştirilmesi gerekiyor, ikaz sisteminin bakıma ihtiyacı var) | Düşük (hassas parça yok, yalnızca rutin bakım gerekiyor) |
| Maliyet yapısı | Düşük malzeme maliyeti (kalıcı mıknatıslar olmadan), yüksek yapı/kontrol maliyeti | Yüksek malzeme maliyeti (nadir toprak kalıcı mıknatıs), düşük yapı/kontrol maliyeti |
| Çevresel uyumluluk | Kontak halkası yapısı kıvılcım çıkarmaya eğilimlidir (patlamaya- dayanıklı/tozlu senaryolar için uygun değildir) | Kıvılcım riski yoktur (patlamaya- dayanıklı ve temiz ortamlar için geçerlidir) |
| Demanyetizasyon riski | Hayır (akımın oluşturduğu manyetik alan, elektrik kesintisinden sonra kaybolur) | Evet (yüksek sıcaklık, güçlü titreşim, aşırı akım, kalıcı mıknatısların manyetikliğinin giderilmesine neden olabilir) |
3. Uygulanabilir senaryo: Talebe göre en uygun seçimi eşleştirin
(1) Uyarma motoru: "yüksek güç, güçlü düzenleme, düşük maliyet dalgalanması" talebine uygundur
①Termal/hidroelektrik jeneratörler (MW seviyesi) ve rüzgar türbinleri (çift beslemeli asenkron modeller) gibi büyük ölçekli enerji üretim sistemleri, kararlı çıkış voltajı gerektirir ve uyarım düzenlemesi yoluyla şebeke yükündeki değişikliklere uyum sağlayabilir.
②Ağır endüstriyel tahrik: madencilik kırıcıları, büyük çelik fabrikaları ve gemi tahrik motorları gibi (yüksek güç, yüksek tork, geniş aralıkta hız regülasyonu gerektirir ve nadir toprak maliyetinin yüksek oranı ekonomik değildir)
③Düşük voltaj ve yüksek akım senaryoları: Uyarma düzenlemesi yoluyla torku doğru bir şekilde kontrol edebilen ve yüksek akımlar altında kalıcı mıknatısların manyetikliğinin giderilmesi riskini önleyebilen elektrolitik alüminyum endüstrisindeki DC motorlar gibi.
④Geleneksel endüstriyel fanlar ve su pompaları (aşırı verimlilik gerektirmeyen ve düzenli karbon fırça bakımını kabul edebilen) gibi maliyete duyarlı ve bakım kısıtlaması olmayan senaryolar.
(2) Sabit mıknatıslı motor: "yüksek verimlilik, az bakım ve kompakt alan" ihtiyaçlarına uygundur
①Yeni enerjili araç tahriki: saf elektrikli araçlar ve hibrit araçlar için tahrik motorları gibi (yüksek güç yoğunluğu, yüksek verimlilik, sınırlı alan/ağırlık gerektirir ve bakım gerektirmez).
②Endüstriyel servo sistemler: robot bağlantıları, hassas takım tezgahı iş milleri gibi (yüksek-hassas hız regülasyonu, düşük titreşim ve yüksek yanıt verme ve sabit mıknatıslı motorların düşük kaybı gerektirenler daha uygundur).
③Ev/ticari cihazlar: klima kompresörleri, çamaşır makinesi motorları, drone motorları (küçük ila orta güçte, yüksek verimlilik, enerji tüketimini azaltabilir ve kullanıcıların bakım konusunda sıfır toleransı vardır).
④Özel çevresel uygulamalar: tıbbi ekipman (MRI ekipmanı motorları), patlamaya- dayanıklı atölye motorları (kıvılcımsız, az bakım gerektiren, temiz/tehlikeli ortamlar için uygun) gibi.
⑤Küçük fotovoltaik invertörler ve taşınabilir jeneratörler gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından düşük güç üretimi (yüksek verimlilik enerji kullanımını artırabilir, kompakt yapının kurulumu kolaydır).
4.Özet
(1)Bir uyarma motorunun seçilmesi:Talep "yüksek güç, güçlü manyetik alan düzenlemesi ve nadir toprak maliyet risklerinden kaçınma" olduğunda ve belirli bir bakım seviyesi kabul edilebilir olduğunda (büyük-ölçekli endüstriyel ve enerji üretim alanlarında olduğu gibi), bir uyarma motoru daha pratik bir seçimdir.
(2)Sabit mıknatıslı motorların seçimi:Talebin "yüksek verimlilik, az bakım, küçük boyut/hafif" olduğu ve maliyet dalgalanmalarına toleransın yüksek olduğu durumlarda (yeni enerji, hassas üretim ve ev aletleri gibi), sabit mıknatıslı motorların daha fazla avantajı vardır.
Her ikisi için de teknolojik yinelemenin yönü de açıktır: Uyarma motorları "fırçasız" (bakımı azaltan) ve "etkili uyarma kontrolü"ne doğru gelişirken, kalıcı mıknatıslı motorlar "nadir toprak kalıcı mıknatıslı malzemelere" (maliyetleri düşürür) ve "yüksek sıcaklık ve manyetikliği giderme direncine" (güvenilirliği artırır) doğru ilerlemektedir.
