Ferrite motoroj havas la avantaĝon de malalta kosto sed ankaŭ havas malavantaĝojn kiel malalta potenco/tordmomanto denseco, facila malmagnetization, kompleksa mekanika strukturo, granda tordmoman fluktuo, kaj granda temperaturkoeficiento. Profiti de la avantaĝoj dum reduktado/eliminado de la malavantaĝoj estas la diligenta serĉado de elektraj maŝinaj esploristoj kaj inĝenieroj. Mankoj povas esti kompensitaj uzante altnivelan dezajnoteknologion, do ĝis certa mezuro, la projektmalfacileco de la optimuma solvo por feritaj permanentaj magnetaj motoroj estas pli granda ol tiu de rarateraj permanentaj magnetaj motoroj.
Demagnetigo
La malmagnetigofteco povas esti difinita kiel la kvanto de neinversigebla malmagnetigo dividita per la totalsumo. Feritaj permanentaj magnetaj motoroj ĝenerale havas pli altajn malmagnetigajn indicojn kompare kun rarateraj permanentaj magnetaj motoroj. Kompare kun NdFeB, la Curie-temperaturoj de malsamaj gradoj de feritaj permanentaj magnetoj estas relative altaj, kaj la kutima temperaturaltiĝo de feritaj motoroj ne kaŭzos neinversigeblan malmagnetiĝon. Tamen, pro ilia malalta devigo, feritaj permanentaj magnetoj povas esti facile malmagnetigitaj per malmagnetiga kampo.
Temperaturo influas la trudeblecon de NdFeB kaj feritaj permanentaj magnetoj laŭ du kontraŭaj manieroj. Tipaj NdFeB permanentaj magnetoj havas pli altan devigon ĉe malaltaj temperaturoj, dum feritaj permanentaj magnetoj havas pli malaltan trudemon kiam la temperaturo falas. La trudforta temperaturkoeficiento de feritaj permanentaj magnetoj estas pozitiva, dum la trudforta temperaturkoeficiento de NdFeB permanentaj magnetoj estas negativa. Krome, ĉar la temperaturo malpliiĝas, la kritika genupunkto sur la ferrita permanenta magneta magnetigkurbo moviĝas supren (de la tria kvadranto de la BH-aviadilo ĝis la dua kvadranto). Tial, malaltaj temperaturoj en feritaj motoroj estas pli danĝeraj ol altaj temperaturoj laŭ nemaligebla malmagnetizado. Figuro 22 montras la malmagnetigkurbojn de feritaj permanentaj magnetaj materialoj ĉe malsamaj temperaturoj.
Fig.22 Varioj de malmagnetiga kurbo de Fe-PM (Grado:Y33BH) kun temperaturo.
Temperaturo, motorgeometrio, nombro da bobenaj turnoj, nuna amplitudo, nuna fazangulo kaj rotorpozicio ĉiuj povas havi gravan efikon al la nemaligebla malmagnetizado de feritaj motoroj. Tial oni zorge konsideru ilin kiam oni studas malmagnetigajn efikojn. Por atingi ĉi tiujn celojn, estas necese konsideri plej malbonajn okazojn.
Laborkondiĉoj kiuj povas kaŭzi malmagnetiĝon:
plej malalta ebla funkcia temperaturo
Maksimuma ebla kurento
Plej malbona nuna fazperspektivo kaj plej malbona rotorpozicio (rezultigante plej malsupran fluodensecon).
Specialaj eventoj, kiel troŝarĝado aŭ provizoraj kurtaj cirkvitoj ĉe la motorterminaloj, precipe ĉe malaltaj temperaturoj, povas malmagnetigi la feritajn permanentajn magnetojn. Tial, ĉi tiu nekutima funkcia kondiĉo ankaŭ devus esti konsiderata. La fina dezajno devus havi bonan malmagnetigan toleremon.
Alia parametro kiu havas gravan influon sur demagnetization estas la elektra kondukteco de la permanenta magneta materialo. Por tipa ferrita permanenta magneto, la elektra kondukteco estas tre malalta. Alivorte, la kirlofluo ene de la ferrita permanenta magneto estas nekonsiderinda.
Por aplikoj kun konsiderindaj ĉirkaŭtemperaturaj ŝanĝoj aŭ necesa kampa malfortiga kontrolo, la taksado de malmagnetigintenseco postulas pli da atento.
La malmagnetigefiko de feritoj estas kutime taksita surbaze de la magneta fluodensecdistribuo ene de la permanenta magneto.
Unu taksa kriterio: Supozu, ke iu ajn parto de la permanenta magneto kun magneta denseco pli malalta ol la genua punkto de la BH-kurbo estas malmagnetigita (vidu Figuro 23). Tial, la minimuma magneta denseca limo devas esti pripensita dum dezajno.
Fig.23 Malmagnetiga kurbo de Fe-PM-materialo je -40℃
La induktita tensio en la motorvolvaĵo ankaŭ povas reflekti la malmagnetigan efikon de PM, kaj ĉi tiu kvanto povas esti uzata kiel nerekta malmagnetiga taksadkriterio.
Bona dezajno devus disponigi preskaŭ identajn senŝarĝajn reen EMF-ondformojn sub pluraj malsamaj funkciigadkondiĉoj. Ekzemple, Figuro 24 montras la kalkulitajn kaj mezuritajn senŝarĝajn elektromovajn forto-ondformojn de bone desegnita ferit-helpita sinkrona malemomotoro. Ne nur la kalkulitaj kaj mezuritaj valoroj estas tre proksimaj, sed la elektromova forto-ondformo ne ŝanĝas signife post la demagnetigtesto (testo sub severaj funkciigadkondiĉoj).
Fig.24 La EMF-ondformoj de Fe-bazita PMa-SynRM ĉe senŝarĝa kondiĉo.
La malmagnetigita areo estas forigita laŭ la magnetkampa distribuo. Ekzemple, Figuro 26a montras la malmagnetigon de tri specoj de feritaj permanentaj magnetoj uzitaj en PMa-SynRM (vidu Figuro 19 por strukturo).
Pliigi la ĉanbron de la permanenta magneto reduktas la malmagnetigan areon, kiel montrite en Figuro 26b, tiel reduktante la malmagnetigan indicon. Dum tiu tekniko estas utila laŭ kvalito kaj kosto de la ferrita permanenta magneta materialo, ĝi ne plibonigas la tordmomantajn kapablojn de la motoro. Fakte, la senutila demagnetiga parto en la PM estas forigita, kaj teorie, la generita tordmomanto ne ŝanĝiĝos. En praktiko, tio eĉ povas konduki al malgranda redukto en tordmomanto.
Fig.19 PM-helpita sinkrona malema motoro kun tridimensia tranĉea aerinterspaco(a) ĝenerala vido(b) elstara poluso de la rotoro(c) sekca vido.
Fig.26. Malkreskanta demagnetigproporcio forigante specifajn regionojn de PMoj (a) antaŭ (b) post.
Strukturaj modifoj por malhelpi nemaligeblan malmagnetigon de feritaj permanentaj magnetaj motoroj.
Elekti dikaj permanentaj magnetoj en senbrosaj motoroj reduktas la riskon de malmagnetizado. Same, optimumigi la magnetan kradpintan angulon en ferrite-helpata sinkrona malema motoro povas redukti la efikojn de armaturaj reagoj kaj tiel malhelpi severan nemaligeblan malmagnetigon.
Fig.27 Efiko de strukturaj modifoj sur demagnetization-proporcioredukto
- konvencia motora agordo de spoko PMBM
- modifita rotoragordo
- ŝarĝlinioj
- rapido-momanto karakterizaĵoj.
La tradicia spoka strukturo de Figuro 27a estis anstataŭigita per plibonigita strukturo en Figuro 27b. Ĉi tiu modifo c movas la ŝarĝlinion de la permanenta magneto for de la genuregiono, kiel montrite en Figuro 27c, tiel reduktante la riskon de malmagnetizado. Ĝi ankaŭ etendas la gamon de la rapidmomantaj trajtoj de la motoro, kiel montrite en Figuro 27d.
Tial ĉiu modifo por plibonigi tordmomanton devas esti farita zorge. Ekzemple, en miksita ferrito + NdFeB permanenta magneta motoro, speciala atento devus esti pagita al la malmagnetiga efiko de la ferrita permanenta magneto. Fakte, la elfluo de NdFeB permanentaj magnetoj povas kaŭzi severan malmagnetigon de la ferito. Tial, ĉi tiu efiko devus esti minimumigita dum elektado de la relativaj pozicioj de la du specoj de permanentaj magnetoj.
strukturo
Ferrito kaj rarateraj permanentaj magnetaj materialoj havas kelkajn malsamajn strukturajn (mekanikajn) trajtojn. Ekzemple, feritoj estas pli malalta denseco, pli malmolaj kaj pli fragilaj ol rarateraj permanentaj magnetoj. La tirstreĉo-rezisto de ferito estas ĉirkaŭ unu-sepono tiu de similgranda neodima permanenta magneto. Krome, pro la limigoj de la pretiga teknologio, estas malfacile fabriki tre maldikajn feritajn foliojn (dikeco malpli ol 1 mm). Nuntempe, estas malfacile fari ion malpli ol 2 mm en Ĉinio.
Sed ferito ne facile korodiĝas. Tial, kompare kun aliaj permanentaj magnetoj, ili povas esti uzataj en preskaŭ ĉiuj aplikoj sen uzo de tegaĵoj. Fizikaj trajtoj limigas la uzon de feritmotoroj en aplikoj kun alta mekanika streso. Bone dizajnita feritmotoro (precipe altrapida motoro) devas havi akcepteblan mekanikan forton kaj devus povi elteni centrifugajn fortojn. Tiu forto estas kutime analizita analizante la distribuadon de von Mises-streso ĉe maksimuma rotacia rapideco.
Estas teknikoj kiuj povas plibonigi la streĉan toleremon de feritaj motoroj. Ekzemple, Figuro 28 ilustras ŝanĝi la geometriajn detalojn de ferrit-helpita sinkrona malemomotoro por redukti streson. En Figuro 28a, la larĝo de la centra magneta ponto de ĉiuj tritavolaj rotoroj estas esence la sama, kaj la ekstera magneta ponto (la distanco inter la magneta baro kaj la rotorsurfaco) de ĉiuj tavoloj havas la saman dikecon. Oni povas observi, ke la centra magneta ponto kaj ĝia ekstera magneta ponto de la tria tavolo havas altan von Mises-streson.
Kiel montrite en Figuro 28b, ŝanĝi la centran magnetan pontan larĝon kaj eksteran pontan dikecon de ĉiu tavolo povas multe redukti la maksimuman streson de Von Mises (58%), finfine plibonigante la mekanikan forton de la rotoro. Tamen, tio havas negativan efikon al la tordmomanta kapableco de la motoro (ĉirkaŭ 3%). Ĉar la pliiĝo en magneta pontdikeco kondukas al pliiĝo en magneta fluo-fluo, kaj pliiĝo en Ld kondukas al malkresko en la elstara polusa proporcio.
Fig.28. Distribuado de Von Mises-stresoj je 10000 rpm por PMa-SynRM (a) komenca rotordezajno (b) plibonigita rotordezajno.
La magnetaj trajtoj de la ferito ankaŭ povas influi la mekanikan dezajnon de la motoro. Pro la malalta resta magnetismo de ferito, la grandeco de feritmotoroj estas relative granda. Ĉar la aksa longo de cilindra motoro pliiĝas, ĝia kritika rapideco malpliiĝas. En altrapidaj aplikoj kie la ekstera diametro de la motoro ne estas strikte limigita, estas bona ideo elekti pli altan diametron al ŝaftolongo-proporcio. Tamen, ĉi tio povas havi negativan efikon sur la ekvilibro de kupro kaj fero perdoj.
De alia perspektivo, estus pli bone pliigi la longon de iuj feritaj motoroj. La kvanto de permanentaj magnetoj per unuolongo de ĉiu motoro estas limigita, kaj la nombro da serioturnoj ne devus esti tre alta por eviti malmagnetigon. Tial, la longo de la motoro devas esti pliigita. Tial, la dizajnisto povas alfronti ian konflikton kiam elektas la bildformaton de la ferito.
Aliaj konsideroj
Pro la granda vario en la magnetaj trajtoj de feritaj permanentaj magnetoj, la agado-karakterizaĵoj de feritaj motoroj ŝanĝiĝas kun temperaturo (eĉ se la nemaligebla malmagnetizado de la ferito estas ignorita). Ekzemple, ĉe antaŭfiksita elirpotenco, kiam la temperaturo de la permanentaj magnetoj de surfaca permanenta magneta motoro malpliiĝas, la statora fazkurento malpliiĝas, kaj la potencfaktoro pliiĝas. La temperaturredukto de feritaj BLDC-motoroj limigas la maksimuman rapidecon de la motoro. Kiel montrite en la rapidmomantaj trajtoj de Figuro 29, ekster la konstanta tordmomanta regiono, la temperaturefiko estas evidenta.
Fig.29. Rapid-momantaj kurboj de Fe-bazita BLDC-motoro por malsamaj PM-temperaturoj.
