Ergastusmootorid (tuntud ka kui "elektrilised ergutusmootorid") ja püsimagnetmootorid on kaks põhitüüpi elektrimootorite valdkonnas, mis on klassifitseeritud magnetvälja tekitamise meetodite alusel. Nende kahe vahel on olulisi erinevusi magnetvälja allikate, konstruktsiooni, jõudlusnäitajate ja kohaldatavate stsenaariumide osas. Järgnev sisaldab üksikasjalikku võrdlevat analüüsi kolmest mõõtmest: põhiomadused, peamised erinevused ja rakendatavad stsenaariumid, et aidata selgitada nende kahe olulisi erinevusi ja rakendusloogikat.
1. Põhifunktsioon: analüüsige eraldi kahte tüüpi mootorite olulisi omadusi
(1) Ergastusmootor (elektriline ergutusmootor): "Väline toiteallikas tekitab magnetvälja"
Ergastusmootori magnetväli genereeritakse ergutusmähise (mähise) pingestamise teel, mitte püsimagnetitele tuginedes. Selle põhifunktsioonid tiirlevad ümber "reguleeritava magnetvälja":
Magnetvälja allikas
Mootori peamise magnetväljana elektromagnetvälja tekitamiseks, suunates alalisvoolu rootori/staatori ergutusmähisesse, on vaja täiendavat "ergutussüsteemi" (sh ergutusmähis, ergutustoiteallikas, regulaator).
01
Struktuurne keerukus
Rootori pool sisaldab tavaliselt ergutusmähist, mis nõuab välise toiteallika ja pöörleva mähisevoolu ülekandmist läbi libisemisrõngaste ja süsinikharjade (või harjadeta ergutusstruktuuride) (harjadeta konstruktsioonid võivad vähendada kulumist, kuid disain on keerulisem); Ergutusvoolu reguleerimiseks on vaja ergutuskontrollerit.
02
Toimivuse paindlikkus
Magnetvälja tugevust saab täpselt reguleerida, muutes ergutusvoolu, reguleerides seeläbi paindlikult mootori kiirust, pöördemomenti ja väljundpinget (näiteks generaator suudab stabiilselt väljastada pinget ja mootor suudab saavutada laia kiiruse reguleerimise); Ergutust saab dünaamiliselt reguleerida vastavalt koormusnõuetele, et optimeerida efektiivsust erinevates töötingimustes (nt ergutusvoolu vähendamine ja kadude minimeerimine väikese koormuse korral).
03
Kaotus ja hooldus
Esineb "ergutuskadu" (ergutusmähise pingestamisest põhjustatud vase kadu) ja üldine kasutegur on veidi madalam kui sama võimsusega püsimagnetmootoritel; Libisemisrõnga söeharja konstruktsiooni kasutamisel on süsinikhari kulumisohtlik ning vajab regulaarset väljavahetamist ja hooldust ning võib tekitada sädemeid (ei sobi plahvatuskindlaks{0}}stsenaariumiks).
04
Kulude omadused
Püsimagnetmaterjalide järele puudub vajadus, vältides haruldaste muldmetallide püsimagnetite suurt hinnakõikumise riski ja suure{0}}võimsusega mudelite (nt megavatine tase) materjalikulu eelis on ilmsem; Ergastussüsteemi ja keerulise ülesehituse tõttu võib väikese ja keskmise võimsusega mudelite kogumaksumus siiski olla suurem kui püsimagnetmootoritel.
05
(2) Püsimagnetmootor: "Püsimagnetitel on oma magnetväli"
Püsimagnetmootori peamise magnetvälja annavad püsimagnetid nagu neodüümraudboor, samariumkoobalt ja ferriit, ilma et oleks vaja välist ergutusvoolu. Selle põhifunktsioonid on seotud "struktuurilise lihtsustamise ja tõhususega":
① Magnetvälja allikas:Olenevalt püsimagnetitele omasest magnetismist (püsimagnetid säilitavad magnetvälja pikka aega pärast magnetiseerimist ilma täiendava toiteallika vajaduseta) määratakse põhimagnetvälja tugevus püsimagnetite materjali omaduste järgi.
②Struktuuri lihtsus:Rootori poolel puudub ergutusmähis, libisemisrõngas ja süsinikhari (peavool on "püsimagnetiga sünkroonmootor" ja rootor sisaldab ainult püsimagneteid), muutes konstruktsiooni kompaktsemaks, väiksemaks ja kaalult kergemaks; Ergutussüsteemi pole vaja ja juhtimissüsteem on suhteliselt lihtne (juhtida tuleb ainult armatuuri voolu, ilma ergutust reguleerimata).
③ Jõudluse stabiilsus:Ergutuskadu puudub, kõrge tööefektiivsus (eriti väikese ja keskmise võimsusega mudelite puhul on kasutegur 5% -15% kõrgem kui sama spetsifikatsiooniga ergutusmootoritel); Magnetvälja tugevuse määravad püsimagneti omased omadused ja seda ei saa dünaamiliselt reguleerida (väljundit tuleb kaudselt reguleerida armatuuri vooluvektori juhtimisega ja kiirusvahemik on reguleerimisstrateegiaga piiratud); Püsimagneti demagnetiseerumise oht on olemas: kõrge temperatuur, tugev vibratsioon ja liigne armatuurivool võivad põhjustada püsimagneti magnetilist sumbumist või püsivat demagnetiseerumist, mis mõjutab mootori eluiga.
④ Kulumine ja hooldus:Süsinikuharja kulumisprobleem puudub, hooldustsükkel on pikk (nõuab ainult rutiinset kontrolli, haavatavaid osi pole vaja sageli vahetada); Ergastamata vase kadu, raua kadu ja mehaaniline kadu on peamised kadude allikad ning tõhususe eelis on olulisem madalal{0}}kiirusel ja väikesel koormusel.
⑤ Kulu omadused:Tuginedes haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalidele (nagu neodüüm raudboor), moodustavad materjalikulud suure osa (umbes 30–50%) ja haruldaste muldmetallide hindade kõikumine mõjutab otseselt mootorite maksumust; Struktuuri lihtsustamine vähendab tootmis- ja montaažikulusid ning väikese ja keskmise võimsusega mudelite (nt kW tase) üldkulu võib olla väiksem kui ergutusmootoritel.
2. Peamiste erinevuste võrdlus: selge eristamine tabelivormingus
| Mõõtmete võrdlemine | Ergastusmootor (elektriline ergutus) | Püsimagnetmootor (sünkroonne/asünkroonne püsimagnet) |
| Magnetvälja tekitamise meetod | Ergutusmähis pingestatud (vajab välist ergutustoiteallikat) | Püsimagnetite omane magnetism (pärast magnetiseerimist pole vaja toiteallikat) |
| Põhistruktuur | Kaasa arvatud ergutusmähis, libisemisrõngas/süsinikhari (või harjadeta ergutus), ergutuskontroller | Sisaldab püsimagnetit (rootorit), ergutusmähist ja libisemisrõngast/söeharja |
| Magnetvälja reguleeritavus | Saab täpselt reguleerida ergutusvoolu abil (painduv) | Mittereguleeritav (sõltub püsimagneti omadustest, vajab kaudset reguleerimist vektorjuhtimise kaudu) |
| Tõhususe tase | Madalam (ergastuskadudega), parem efektiivsus suure{0}}võimsusega töötingimustes | Kõrge (ei ergutuskadu), olulised eelised väikese ja keskmise võimsuse/kerge koormuse efektiivsuses |
| Hooldusnõuded | Kõrge (söehari tuleb regulaarselt vahetada, ergutussüsteem vajab hooldust) | Madal (puuduvad haavatavad osad, vajavad ainult regulaarset hooldust) |
| Kulude struktuur | Madal materjalikulu (ilma püsimagnetita), kõrge struktuuri/juhtimiskulu | Kõrge materjalikulu (haruldaste muldmetallide püsimagnet), madal konstruktsiooni/juhtimiskulu |
| Keskkonnaga kohanemisvõime | Libisemisrõnga struktuur võib sädemeid tekitada (ei sobi plahvatuskindlate/tolmuvate{0}}stsenaariumide jaoks) | Ei tekita sädeme ohtu (kehtib plahvatuskindlas{0}}puhas keskkonnas) |
| Demagnetiseerumise oht | Ei (voolu tekitatud magnetväli, kaob pärast voolukatkestust) | Jah (kõrge temperatuur, tugev vibratsioon, ülevool võivad põhjustada püsimagnetite demagnetiseerumist) |
3. Rakendatav stsenaarium: sobitage nõudluse põhjal optimaalne valik
(1) Ergastusmootor: sobib "suure võimsusega, tugeva reguleerimise, madalate kulude kõikumisega"
①Suuremahulised elektritootmissüsteemid, nagu soojus-/hüdroelektrigeneraatorid (MW tase) ja tuuleturbiinid (kahe toiteallikaga asünkroonsed mudelid), nõuavad stabiilset väljundpinget ja võivad ergastuse reguleerimise kaudu kohaneda võrgu koormuse muutustega.
② Raske tööstusajam: näiteks kaevanduspurustid, suured terasetehased ja laevade tõukemootorid (suur võimsus, suur pöördemoment, mis nõuavad laia kiiruse reguleerimist ja haruldaste muldmetallide kulude suur osakaal on ebaökonoomne)
③ Madalpinge ja suure voolu stsenaariumid: näiteks elektrolüütilise alumiiniumitööstuse alalisvoolumootorid, mis suudavad ergastuse reguleerimise kaudu täpselt juhtida pöördemomenti ja vältida püsimagnetite demagnetiseerumist suurte voolude korral.
④ Stsenaariumid, mis on kulutundlikud ja millel puuduvad hoolduspiirangud, näiteks traditsioonilised tööstuslikud ventilaatorid ja veepumbad (mis ei nõua äärmist tõhusust ja võivad aktsepteerida regulaarset süsinikharja hooldust).
(2) Püsimagnetmootor: sobib "kõrge efektiivsuse, vähese hooldusega ja kompaktse ruumi" vajadustele.
①Uue energiasõiduki ajam: näiteks puhaste elektrisõidukite ja hübriidsõidukite ajamid (nõuavad suurt võimsustihedust, kõrget efektiivsust, piiratud ruumi/kaalu ja hooldusvajaduseta).
②Tööstuslikud servosüsteemid: näiteks robotliigendid, täppistööpinkide spindlid (sobivamad on{0}}püsimagnetmootorite täpse kiiruse reguleerimine, madal vibratsioon ning kõrge tundlikkus ja väike kadu).
③ Majapidamis-/kaubandusseadmed: näiteks kliimaseadme kompressorid, pesumasinate mootorid, droonimootorid (väikese kuni keskmise võimsusega, kõrge kasuteguriga, võivad vähendada energiatarbimist ja kasutajatel on hoolduse suhtes nulltolerants).
④Erilised keskkonnarakendused: näiteks meditsiiniseadmed (MRI-seadmete mootorid), plahvatuskindlad{0}}töökojamootorid (sädemevabad, vähese hooldusega, sobivad puhtasse/ohtlikku keskkonda).
⑤Madal energiatootmine taastuvatest energiaallikatest, nagu väikesed fotogalvaanilised inverterid ja kaasaskantavad generaatorid (kõrge efektiivsus võib parandada energiakasutust, kompaktset struktuuri on lihtne paigaldada).
4. Kokkuvõte
(1) Ergastusmootori valimine:Kui nõutakse "suurt võimsust, tugevat magnetvälja reguleerimist ja haruldaste muldmetallide kuludega seotud riskide vältimist" ning teatud hooldustase on vastuvõetav (nt suuremahulistes{0}}tööstuses ja elektritootmisväljades), on ergutusmootor praktilisem valik.
(2) Püsimagnetmootorite valimine:Kui nõudlus on "kõrge kasutegur, vähe hooldust, väike suurus/kerge" ja taluvus kulude kõikumise suhtes on kõrge (näiteks uue energia, täppistootmise ja majapidamisseadmete valdkonnas), on püsimagnetmootoritel rohkem eeliseid.
Tehnoloogilise iteratsiooni suund mõlema puhul on samuti selge: ergutusmootorid arenevad "harjadeta" (vähendab hooldust) ja "efektiivse ergutusjuhtimise" suunas, samas kui püsimagnetmootorid on läbimurdmas "haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalide" (kulutuste vähendamine) ning "kõrge temperatuuri ja demagnetiseerimise takistuse" (töökindluse parandamise) suunas.
