Ang pangunahing puwersa sa pagmamaneho na nangunguna sa panahon ng mataas na kahusayan at pagtitipid ng enerhiya

Hinihimok ng dalawahang puwersa ng modernong sistemang pang-industriya at ng bagong rebolusyon ng enerhiya, ang mga motor, bilang pangunahing mga aparato para sa conversion ng enerhiya, ay sumasailalim sa teknolohikal na pag-ulit mula sa tradisyonal na electromagnetic hanggang sa mga permanenteng uri ng magnet.Permanenteng magnet na motor, sa kanilang mga kahanga-hangang bentahe ng mataas na kahusayan, miniaturization at mababang pagkawala, ay naging "power heart" sa mga larangan tulad ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya, industriyal na automation, matalinong mga tahanan at aerospace, na malalim na nagbabago sa paraan ng paggamit ng enerhiya sa produksyon at buhay ng tao.

I. Pangunahing Prinsipyo ng Permanent Magnet Motors: Isang rebolusyon ng enerhiya na hinimok ng mga magnetic field

Ang kakanyahan ng mga permanenteng magnet na motor ay ang paggamit ng patuloy na magnetic field na nabuo ng mga permanenteng magnetic na materyales (tulad ng neodymium iron boron, samarium cobalt, atbp.) upang palitan ang excitation windings sa mga tradisyunal na motor, at makamit ang mahusay na conversion ng elektrikal na enerhiya at mekanikal na enerhiya sa pamamagitan ng electromagnetic induction. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho nito ay maaaring ibuod bilang "magnetic field interaction" : pagkatapos na maipasa ang alternating current sa stator winding, isang umiikot na magnetic field ang nabuo. Ang magnetic field na ito ay nakikipag-ugnayan sa patuloy na magnetic field ng mga permanenteng magnet sa rotor, na bumubuo ng electromagnetic torque upang himukin ang rotor upang paikutin, at pagkatapos ay itaboy ang panlabas na load upang gumana.

Kung ikukumpara sa tradisyunal na mga motor ng paggulo, ang mga permanenteng magnet na motor ay nag-aalis ng mga windings ng paggulo, mga slip ring, mga brush at iba pang mga bahagi, na nakakamit ng dalawang pangunahing tagumpay sa istraktura: Una, inaalis nila ang mga pagkalugi sa paggulo (nagsasaalang-alang ng halos 10% -20% ng kabuuang pagkawala ng motor), makabuluhang nagpapabuti ng kahusayan sa conversion ng enerhiya; Pangalawa, pinapasimple nito ang istraktura ng motor, binabawasan ang rate ng pagkabigo at pinalawak ang buhay ng serbisyo. Kunin ang mga drive motor ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya bilang isang halimbawa. Ang kahusayan ng permanenteng magnet na magkakasabay na motor ay karaniwang umabot sa 90% hanggang 97%, na mas mataas kaysa sa 85% hanggang 90% ng mga tradisyonal na asynchronous na motor. Ito rin ang pangunahing dahilan kung bakit sila ang naging pangunahing solusyon sa pagmamaneho.

Ii. Mga Kalamangan sa Teknikal: Apat na Dimensyon ng Paghugis Muling Pagganap ng Motor

Ang malawak na aplikasyon ngpermanenteng magnet na motornagmumula sa kanilang lahat ng mga tagumpay sa pagganap, laki, pagkonsumo ng enerhiya at pagiging maaasahan, na maaaring partikular na ibuod sa apat na pangunahing bentahe:

1. Mataas na kahusayan at pagtitipid ng enerhiya: Low loss feature sa ilalim ng lahat ng operating condition

Ang mga permanenteng magnet na motor ay maaaring mapanatili ang mataas na kahusayan sa isang malawak na hanay ng mga bilis ng pag-ikot, lalo na sa ilalim ng bahagyang mga kondisyon ng pagkarga (tulad ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya sa trapiko sa kalunsuran), kung saan ang kanilang kahusayan ay mas malinaw. Ang pagkuha ng tatlong-phase na asynchronous na motor na karaniwang ginagamit sa pang-industriya na larangan bilang isang halimbawa, sa ilalim ng parehong kapangyarihan, ang walang-load na pagkawala ng permanenteng magnet na motor ay maaaring mabawasan ng higit sa 50%, at ang pagkawala ng operating ay maaaring mabawasan ng 20% ​​hanggang 30%. Ang pangmatagalang paggamit ay maaaring makatipid ng malaking halaga ng kuryente. Ayon sa International Energy Agency, kung ang lahat ng pang-industriya na motor sa buong mundo ay papalitan ng permanenteng magnet na high-efficiency na motor, humigit-kumulang 120 milyong tonelada ng carbon dioxide emissions ang maaaring mabawasan taun-taon.

2. Compact at magaan: Structural design na lumalampas sa mga spatial na limitasyon

Dahil sa density ng magnetic flux ng mga permanenteng magnetic na materyales na mas mataas kaysa sa tradisyonal na mga windings ng paggulo, ang dami at bigat ng mga permanenteng magnet na motor ay maaaring mabawasan ng 30% hanggang 50% sa ilalim ng parehong kapangyarihan. Ang kalamangan na ito ay partikular na mahalaga sa mga larangan tulad ng aerospace at mga medikal na aparato na sensitibo sa espasyo at timbang. Halimbawa, ang mga permanenteng magnet drive na motor na ginagamit sa mga drone ay tumitimbang lamang ng kalahati ng mga tradisyunal na motor, ngunit maaari silang mag-alok ng mas mataas na density ng kuryente, na makabuluhang nagpapahusay sa kanilang tibay.

3. Mababang ingay at mataas na pagiging maaasahan: Ang bentahe sa pagpapatakbo ng pagbabawas ng mga gastos sa pagpapanatili

Ang mga permanenteng magnet na motor ay walang mga bahaging madaling masira gaya ng mga brush at slip ring. Ang kanilang istraktura ng rotor ay simple. Sa panahon ng operasyon, mayroon silang mababang vibration at ingay (karaniwan ay mas mababa sa 60 decibels), at ang kanilang rate ng pagkabigo ay mas mababa kaysa sa tradisyonal na mga motor. Sa mga pang-industriyang linya ng produksyon, ang ibig sabihin ng oras sa pagitan ng mga pagkabigo (MTBF) ng mga permanenteng magnet na motor ay maaaring umabot sa higit sa 100,000 na oras, na 2 hanggang 3 beses kaysa sa tradisyonal na mga motor, na makabuluhang binabawasan ang mga gastos sa pagpapanatili ng kagamitan at pagkalugi sa downtime.

4. Malawak na saklaw ng regulasyon ng bilis: Ang kakayahang umangkop sa kontrol na inangkop sa maraming mga sitwasyon

Sa pamamagitan ng vector control, variable frequency speed regulation at iba pang teknolohiya, ang mga permanenteng magnet na motor ay maaaring makamit ang malawak na saklaw ng regulasyon ng bilis mula 0 hanggang 10,000 RPM, na may mataas na katumpakan ng regulasyon ng bilis (error na mas mababa sa 0.5%) at mabilis na pagtugon sa bilis (millisecond level). Nagbibigay-daan ang feature na ito na matugunan ang mga pangangailangan ng iba't ibang sitwasyon: sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya, makakamit nito ang tuluy-tuloy na paglipat sa pagitan ng low-speed high-torque starting at high-speed efficient cruising. Sa precision machine tool, maaari itong magbigay ng matatag na operasyon na mababa ang bilis upang matiyak ang katumpakan ng pagproseso.

iii. Mga Larangan ng Application: Power Transformation Tumagos sa buong Industrial chain

Mula sa pang-industriyang produksyon hanggang sa pang-araw-araw na buhay, mula sa transportasyon sa lupa hanggang sa aerospace, ang mga permanenteng magnet na motor ay naging pangunahing puwersang nagtutulak para sa mga teknolohikal na pag-upgrade sa iba't ibang larangan. Kabilang sa kanilang mga pangunahing senaryo ng aplikasyon ang:

1. Bagong mga sasakyang pang-enerhiya: Ang pangunahing pagpipilian para sa mga sistema ng pagmamaneho

Sa kasalukuyan, higit sa 90% ng mga purong de-kuryenteng sasakyan at hybrid na sasakyan sa buong mundo ay gumagamit ng permanenteng magnet na kasabay na mga motor bilang mga motor sa pagmamaneho. Halimbawa, ang mga pangunahing modelo tulad ng Tesla Model 3 at BYD Han ay lahat ay nilagyan ng high-performance na permanenteng magnet na mga motor, na hindi lamang nagbibigay ng malakas na kapangyarihan (na may 0-100 km/h acceleration na kasing bilis ng 2.1 segundo), ngunit nakakamit din ng mababang pagkonsumo ng enerhiya (na may pinakamababang konsumo ng kuryente na 11.9 KWH lamang bawat 100 km), na nagpapadali sa pagbabago ng automotive sa industriya.

2. Industrial automation: Mga pangunahing kagamitan para sa pagpapahusay ng kahusayan sa produksyon

Sa larangan ng industriya, ang mga permanenteng magnet na motor ay malawakang ginagamit sa mga kagamitan sa makina, mga robot, mga tagahanga, mga bomba ng tubig at iba pang kagamitan. Kunin ang mga pang-industriyang robot bilang isang halimbawa. Ang mga permanenteng magnet na servo motor na ginagamit sa mga joints ay maaaring makamit ang high-precision positioning (na may repeat positioning accuracy na ±0.001mm) at mabilis na pagtugon, na nagbibigay-daan sa mga robot na makumpleto ang kumplikadong assembly, welding at iba pang mga gawain, at makabuluhang pagpapabuti ng kahusayan sa produksyon. Bilang karagdagan, ang mga fan at pump na hinimok ng mga permanenteng magnet na motor ay maaaring makatipid ng 20% ​​hanggang 40% ng enerhiya kumpara sa mga tradisyunal na motor, na nakakatipid ng malaking halaga ng mga bayarin sa kuryente para sa mga industriyal na negosyo bawat taon.

3. Smart Home at Consumer Electronics: Mga Pangunahing Bahagi para sa Pag-optimize ng karanasan ng user

Sa pang-araw-araw na buhay, ang mga permanenteng magnet na motor ay tumagos sa mga larangan tulad ng mga gamit sa bahay at mga digital na produkto. Halimbawa, ang permanenteng magnet na DC motor na pinagtibay sa mga smart washing machine ay makakamit ang stepless speed regulation, na nagreresulta sa mas pantay na paghuhugas at mas mababang ingay. Ang cooling fan ng notebook computer ay gumagamit ng micro permanent magnet na motor, na kasing laki lamang ng isang barya ngunit maaaring magbigay ng mahusay na epekto sa paglamig at matiyak ang matatag na operasyon ng device.

4. Aerospace at National Defense: Technical Support for Breaking Through Extreme Environments

Sa larangan ng aerospace, ang mga permanenteng magnet na motor ay malawakang ginagamit sa satellite attitude control, unmanned aerial vehicle (UAV) propulsion, missile guidance system, atbp., dahil sa kanilang mataas na pagiging maaasahan at kakayahang makatiis sa matinding kapaligiran (na nagpapatakbo sa loob ng saklaw ng temperatura na -60 ℃ hanggang 200 ℃). Halimbawa, ang permanenteng magnet na motor na dala ng Chang 'e-5 lunar probe ng China ay gumagana nang matatag sa matinding pagkakaiba sa temperatura sa buwan, na nagbibigay ng mahalagang suporta sa kapangyarihan para sa sample return mission.

Iv. Mga Hamon sa Pag-unlad at Mga Uso sa Hinaharap: Mga Teknolohikal na Pagsulong tungo sa Mas Mataas na Pagganap

Bagama't nakamit ng mga permanenteng magnet na motor ang kahanga-hangang tagumpay, nahaharap pa rin sila sa ilang mga hamon sa kanilang proseso ng pag-unlad: Una, ang mga permanenteng magnet na materyales ay umaasa sa mga pag-import. Mahigit sa 90% ng mataas na pagganap ng neodymium iron boron permanent magnet na materyales sa mundo ay ginawa sa China, ngunit ang kakulangan at pagbabago ng presyo ng mga mapagkukunan ng bihirang lupa ay maaaring makaapekto sa katatagan ng industriya. Pangalawa, hindi sapat ang katatagan ng mataas na temperatura. Ang mga tradisyunal na neodymium iron boron na permanenteng magnetic na materyales ay madaling ma-demagnetize sa mataas na temperatura, na naglilimita sa kanilang paggamit sa mga sitwasyong may mataas na temperatura tulad ng mga aero engine at industriya ng nuklear. Pangatlo, medyo mataas ang gastos. Ang presyo ng mataas na pagganap na permanenteng magnetic na materyales ay 5 hanggang 10 beses kaysa sa tradisyonal na mga electromagnetic na materyales, na nagpapataas ng gastos sa pagmamanupaktura ng mga motor.

Bilang tugon sa mga hamong ito, ang hinaharap na pag-unlad ng mga permanenteng magnet na motor ay magpapatuloy sa tatlong pangunahing direksyon:

1. Pananaliksik at pagpapaunlad ng mga bagong permanenteng magnetikong Materyal: Paglusot sa mga limitasyon ng mapagkukunan at pagganap

Ang mga institusyon ng pananaliksik ay aktibong bumubuo ng mga rare earth-free permanent magnetic materials (tulad ng iron-nitrogen at iron-cobalt permanent magnetic materials) at high-temperature resistant permanent magnetic materials (tulad ng mga pinahusay na bersyon ng samarium cobalt permanent magnetic materials) upang mabawasan ang pag-asa sa mga rare earth resources at mapahusay ang katatagan ng mga motor sa matinding kapaligiran. Halimbawa, ang iron-nitrogen permanent magnetic material na binuo ng US Department of Energy ay may magnetic properties na malapit sa neodymium iron boron at hindi naglalaman ng rare earth elements, na maaaring mabawasan ang mga gastos ng higit sa 40%.

2. Intelligence at Integration: Pahusayin ang pagganap ng mga sistema ng motor

Sa hinaharap, ang mga permanenteng magnet na motor ay malalim na isasama sa Internet of Things at mga teknolohiya ng artificial intelligence upang makamit ang matalinong pagsubaybay at adaptive na regulasyon. Halimbawa, ang mga pang-industriya na motor ay maaaring masubaybayan sa real time para sa kanilang katayuan sa pagpapatakbo sa pamamagitan ng mga sensor, at pinagsama sa mga algorithm ng AI upang i-optimize ang mga diskarte sa regulasyon ng bilis, na higit pang mabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya. Samantala, ang pinagsamang disenyo ng mga motor na may mga controller at reducer (tulad ng "multi-in-one" na electric drive system sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya) ay makabuluhang bawasan ang volume at bigat, at mapahusay ang kahusayan ng system.

3. Green Manufacturing at Recycling: Pagbuo ng Sustainable Industrial Chain

Upang makamit ang low-carbon development, ang permanenteng magnet na industriya ng motor ay magsusulong ng aplikasyon ng mga berdeng teknolohiya sa pagmamanupaktura, tulad ng solvent-free coating at mababang-temperatura na sintering na proseso, upang mabawasan ang polusyon sa panahon ng proseso ng produksyon. Samantala, ang isang sistema ng pag-recycle para sa mga permanenteng magnetic na materyales ay dapat na maitatag. Sa pamamagitan ng mga teknolohiya tulad ng disassembly at purification, ang pag-recycle ng mga rare earth resources ay maaaring makamit, na binabawasan ang pag-asa sa mga pangunahing mapagkukunan.

Konklusyon

Mula sa lakas ng singaw ng Rebolusyong Pang-industriya hanggang sa mga electromagnetic na motor ng Panahong elektrikal, at ngayon hanggang sa mga permanenteng magnet na motor, ang paghahangad ng sangkatauhan sa mahusay na kapangyarihan ay hindi kailanman tumigil. Bilang isa sa mga pangunahing teknolohiya ng bagong rebolusyon ng enerhiya at Industry 4.0, ang mga permanenteng magnet na motor ay hindi lamang ang susi sa pagpapabuti ng kahusayan sa paggamit ng enerhiya at pagtataguyod ng low-carbon development, kundi isang mahalagang suporta para sa pagkamit ng high-end na pagmamanupaktura at paglusob sa mga teknolohikal na blockade. Sa patuloy na mga pambihirang tagumpay sa mga bagong materyales at matalinong teknolohiya, ang mga permanenteng magnet na motor ay lilikha ng halaga sa mas maraming larangan at mag-iniksyon ng tuluy-tuloy na daloy ng "berdeng kapangyarihan" sa napapanatiling pag-unlad ng lipunan ng tao.