영구 자석 모터 의 장점 과 선택 의 문제

고성능, 에너지 효율적인 모터에 대한 수요는 현대 산업 및 운송 응용 분야에서 계속 증가하고 있습니다.영구 자석 모터 (PMM) 는 그들의 예외적 인 저속 성능으로 인해 많은 응용 분야에서 지배적 인 위치를 구축했습니다., 높은 효율성, 그리고 컴팩트 구조.PMM는 제한이 없습니다. 그들의 고유한 특성은 신중한 분석과 실제 응용에서 타협을 요구하는 여러 가지 과제를 제시합니다.이 보고서는 PMM의 장점과 한계에 대한 종합적인 전문가 관점을 제공하며, 엔진 선택과 응용에 대한 엔지니어와 의사 결정자에게 지침을 제공합니다.

영구 자석 모터는 영구 자석을 이용하여 자기장을 생성합니다.PMM는 자기장을 유지하기 위해 추가 흥분 전류가 필요하지 않습니다., 따라서 에너지 손실을 줄이고 효율성을 향상시킵니다. 모터는 주로 스테터와 로터로 구성되며, 로터에 영구 자석이 장착되고 스테터에 롤링 된 armature 와일링이 있습니다.전류가 스테터 윙을 통해 흐르면, 생성된 전자기장은 영구 자석장과 상호 작용하여 모터 회전을 주도하는 토크를 생성합니다.

자석 장착 구성에 따라 PMM는 몇 가지 주요 유형으로 분류 될 수 있습니다.

• 표면에 장착된 PMM (SPM):자석은 로터 표면에 직접 장착된다. 이 간단하고 비용 효율적인 설계는 자석에 영향을 미치는 원심력으로 인해 고속 애플리케이션에서 한계에 직면한다.
• 내부 PMM (IPM):자석은 로터에 내장되어 더 나은 기계적 강도와 더 높은 속도 능력을 제공합니다.IPM는 최적화된 자기 회로 설계를 통해 저항 토크를 활용하여 전력 밀도와 효율성을 향상시킬 수 있습니다..
• 농축 롤링 PMM:각 치아 주위를 중심으로 한 스테터 윙이 특징이며, 효율성과 전력 밀도를 향상시키기 위해 윙 저항과 인덕턴스를 감소시킵니다.
• 반사 흐름 PMM:가장 일반적인 유형은 샤프트 축에 세로 된 자기장을 가지고 있으며 산업 및 운송 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
• 축류 PMM:셰프트 축에 평행하는 자기장을 가지고 있어 공간적 제약이 있는 애플리케이션에 최적의 컴팩트 디자인을 제공합니다.

PMM의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 영구 자석:안정적인 자기장을 제공하는 핵심 부품, 일반적으로 네오디미움-철-보론 (NdFeB), 사마리움-코발트 (SmCo) 또는 페리트 재료로 만들어집니다.
• 스타터 롤링:구리 또는 알루미늄 롤링으로 전자기 모멘트를 생성합니다.
• 로터 및 스테터 코어:자기 회로를 완성하는 실리콘 스틸 라미네이션
• 용기:원활한 작동을 위해 로터를 지원합니다.
• 주택:내부 구성 요소를 보호하고 열 방출을 제공합니다.

• 높은 효율성:흥분 전류를 제거하면 에너지 손실이 현저히 감소하며 부분 부하 조건에서 특히 유리합니다.
• 높은 전력 밀도:전기차와 로봇에 이상적인 컴팩트한 형태에서 상당한 전력을 제공합니다.
• 낮은 속도에 뛰어난 성능:낮은 속도에 안정적인 토크를 제공합니다. 서보 시스템과 풍력 터빈에 적합합니다.
• 신속한 반응:낮은 관동력은 로봇과 CNC 기계에 빠른 역학적 성능을 가능하게 합니다.
• 콤팩트 구조:흥분 윙링과 슬리프 링을 제거하면 크기와 무게가 감소합니다.
• 낮은 소음:시노파 전류 제어 및 최적화된 기계 설계는 운영 노이즈를 최소화합니다.

• 속도 제한:역 EMF는 높은 속도로 인버터 공급 전압에 접근하여 전류 제어 효과를 제한합니다.
• 필드 약화 제한:필드 약화 기술을 사용하는 IPM 모터는 실제 속도 범위 제한 (~ 4:1 비율) 과 손실 증가에 직면합니다.
• 결함 관리:내재된 역 EMF는 고장 때 지속적인 전류 흐름을 유발하여 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
• 온도 민감도:높은 온도는 비자석화 (한국 코발트 자석을 제외하고) 를 유발할 수 있습니다.
• 기계적 강도:고속 작동은 원심력으로 인해 자석 분리 위험이 있습니다.
• 유지 및 재활용:복잡한 해체 요구 사항과 전문 재활용 프로세스
• 더 높은 비용:영구 자석 재료는 전통적인 모터에 비해 제조 비용을 증가시킵니다.

주요 고려 사항은 속도 범위, 토크/전력 요구 사항, 효율 목표, 환경 조건, 크기 제한, 예산, 신뢰성 요구 사항, 제어 방법론,및 보호 요구 사항.

SPM (저속, 비용에 민감한), IPM (고속, 전력 밀집), 집중 윙 (고효율), 또는 축적 흐름 (공간 제한) 디자인을 선택하여 응용 우선 순위를 기반으로합니다.

최대 성능 (한정된 온도 내성) 을 위해 NdFeB, 고온 애플리케이션을 위해 SmCo 또는 비용 민감한 사용을 위해 페리트를 선택하십시오.

첨단 기술에는 자기 회로 최적화, 코깅 토크 감소, 와일딩 설계 개선 및 열 관리 향상 등이 포함됩니다.

옵션은 필드 오리엔테드 제어 (고도의 정확성), 직접 토크 제어 (빠른 반응) 또는 센서 없는 제어 (비용/공간 절약) 를 포함한다.

과전류, 과전압, 과온, 단회로 및 스톨 보호 시스템을 구현합니다.

초기 선택 시 사용 가능성과 폐기물 재구성 설계

• 전기차:높은 효율과 전력 밀도를 가진 핵심 추진 부품
• 산업 자동화:세르보 시스템, 로봇, 그리고 정밀성과 신뢰성을 요구하는 CNC 기계.
• 항공우주:가볍고 고성능 솔루션이 필요한 항공기 시스템과 드론
• 가전제품:에너지 효율적이고 조용한 운영입니다. HVAC와 백화품용으로요.
• 재생 에너지:지속적이고 효율적인 전력 변환을 필요로 하는 풍력 발전소와 수력 발전소

영구 자석 모터는 산업 전반에 걸쳐 광범위한 응용을 가진 고성능 솔루션을 나타냅니다.성공적 인 구현은 능력과 한계를 철저히 이해하는 것이 필요합니다.적절한 선택, 설계 최적화 및 제어 전략을 통해 기술적 과제를 해결함으로써엔지니어들은 잠재적인 위험을 완화하면서 PMM의 장점을 완전히 활용할 수 있습니다..