Μαγνήτες κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας

Ένας κινητήρας μεταγωγής απροθυμίας είναι ένας ειδικός τύπος κινητήρα του οποίου ο ρότορας αποτελείται από πολλαπλά ζεύγη πόλων, κάθε ζεύγος πόλων αποτελείται από έναν μαγνήτη και μια απροθυμία. Οι κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ροπή εκκίνησης και υψηλή απόδοση, όπως τα ηλεκτρικά οχήματα και οι βιομηχανικοί κινητήρες.

Σε έναν κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας, οι μαγνήτες είναι συνήθως μόνιμοι μαγνήτες και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ενός μόνιμου μαγνητικού πεδίου. Οι μαγνητο-αντιστάσεις κατασκευάζονται από μαγνητικά υλικά που ελέγχονται από ηλεκτρικό ρεύμα για να ρυθμίζουν την ισχύ και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Όταν το ρεύμα διέρχεται από μια απροθυμία, ο μαγνητισμός της απροθυμίας αυξάνεται, δημιουργώντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που έλκει τον μαγνήτη στην απροθυμία που βρίσκεται δίπλα του. Αυτή η διαδικασία προκαλεί την περιστροφή του ρότορα, η οποία οδηγεί τον κινητήρα.

Ο μαγνήτης παίζει ρόλο στη δημιουργία ενός μόνιμου μαγνητικού πεδίου στον διακόπτη απροθυμίας και η απροθυμία ρυθμίζει την ισχύ και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου για τον έλεγχο της λειτουργίας του κινητήρα.

Βασική αρχή λειτουργίας του κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας

Ένας κινητήρας μεταγωγής απροθυμίας (Switched Reluctance Motor, SRM) ενός ηλεκτρικού οχήματος έχει απλή δομή. Ο στάτορας υιοθετεί μια συμπυκνωμένη δομή περιέλιξης, ενώ ο ρότορας δεν έχει καμία περιέλιξη. Η δομή του κινητήρα απροθυμίας μεταγωγής και του βηματικού κινητήρα επαγωγής είναι κάπως παρόμοια, και αμφότεροι χρησιμοποιούν τη μαγνητική δύναμη έλξης (Max-well force) μεταξύ διαφορετικών μέσων υπό τη δράση ενός μαγνητικού πεδίου για τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικής ροπής.

Ο στάτορας και ο ρότορας του κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας αποτελούνται από ελάσματα φύλλων από χάλυβα πυριτίου και υιοθετούν μια σημαντική δομή πόλων. Οι πόλοι του στάτορα και του ρότορα του κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας είναι διαφορετικοί και τόσο ο στάτορας όσο και ο ρότορας έχουν μικρές οδοντώσεις. Ο ρότορας αποτελείται από έναν υψηλής μαγνητικό πυρήνα σιδήρου χωρίς πηνία. Γενικά, ο ρότορας έχει δύο πόλους λιγότερους από τον στάτορα. Υπάρχουν πολλοί συνδυασμοί στάτορες και ρότορες, οι συνηθισμένοι είναι η δομή έξι στάτη και τεσσάρων ρότορων (6/4) και η δομή οκτώ στάτη και έξι ρότορες (8/6).

Switched reluctance motor is a type of speed control motor developed after DC motor and brushless DC motor (BLDC). The power levels of the products range from a few watts to hundreds of kw, and are widely used in the fields of household appliances, aviation, aerospace, electronics, machinery and electric vehicles.

Ακολουθεί την αρχή ότι η μαγνητική ροή είναι πάντα κλειστή κατά μήκος της διαδρομής με τη μεγαλύτερη μαγνητική διαπερατότητα και δημιουργεί μαγνητική δύναμη έλξης για να σχηματίσει μια ηλεκτρομαγνητική ροπή ροπής απροθυμίας. Ως εκ τούτου, η δομική του αρχή είναι ότι η απροθυμία του μαγνητικού κυκλώματος πρέπει να αλλάζει όσο το δυνατόν περισσότερο όταν περιστρέφεται ο ρότορας, έτσι ο κινητήρας μεταγωγής απροθυμίας υιοθετεί μια δομή διπλού προεξέχοντος πόλου και ο αριθμός των πόλων του στάτορα και του ρότορα είναι διαφορετικός.

Το ελεγχόμενο κύκλωμα μεταγωγής είναι ο μετατροπέας, ο οποίος σχηματίζει το κύριο κύκλωμα ισχύος μαζί με την τροφοδοσία και την περιέλιξη του κινητήρα. Ο ανιχνευτής θέσης είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό στοιχείο του κινητήρα απροθυμίας μεταγωγής. Ανιχνεύει τη θέση του ρότορα σε πραγματικό χρόνο και ελέγχει την εργασία του μετατροπέα τακτικά και αποτελεσματικά.

Ο κινητήρας έχει μεγάλη ροπή εκκίνησης, μικρό ρεύμα εκκίνησης, υψηλή πυκνότητα ισχύος και λόγο αδράνειας ροπής, γρήγορη δυναμική απόκριση, υψηλή απόδοση σε μεγάλο εύρος στροφών και μπορεί εύκολα να πραγματοποιήσει έλεγχο τεσσάρων τεταρτημορίων. Αυτά τα χαρακτηριστικά καθιστούν τον κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας πολύ κατάλληλο για λειτουργία υπό διάφορες συνθήκες εργασίας ηλεκτρικών οχημάτων και είναι ένα μοντέλο με μεγάλες δυνατότητες μεταξύ των κινητήρων ηλεκτρικών οχημάτων. Ο ηλεκτροκινητήρας με απροθυμία μεταγωγής εφαρμόζει υλικά μόνιμου μαγνήτη υψηλής απόδοσης στο σώμα του κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας, κάτι που είναι μια ισχυρή βελτίωση στη δομή του κινητήρα. Ο κινητήρας ξεπερνά έτσι τα μειονεκτήματα της αργής εναλλαγής και της χαμηλής χρήσης ενέργειας στα παραδοσιακά SRM και αυξάνει την ειδική πυκνότητα ισχύος του κινητήρα. Ο κινητήρας έχει μεγάλη ροπή, η οποία είναι πολύ ευεργετική για την εφαρμογή του σε ηλεκτρικά οχήματα.