مغناطيس للمحرك

مغناطيسات في محرك

مغناطيسات محركات النيوديميوم والفريت المصنوعة في الصين
تقوم شركة China Rare Earth Magnet Limited بتصنيع مغناطيسات المحركات بما في ذلك مغناطيس النيوديميوم الملبد والمغناطيسات المتكلس والمرتبط، ومغناطيس الفريت والسيراميك، ومغناطيس النيكو ومغناطيس الكوبالت السماريوم (smco) والتي يمكن استخدامها كدوار أو جزء ثابت في محركات مغناطيسية دائمة مختلفة مثل المحركات الكهربائية، والمحركات PM، ومحركات التيار المتردد، ومحركات التيار المستمر، والمحركات الخطية، والمحركات المتدرجة، والمحركات بدون فرشات، إلخ.

إن مغناطيس النيوديميوم الملبد ومغناطيس SmCo هما أكثر المواد المغناطيسية استخدامًا في المحركات. تُظهر مغناطيسات النيوديميوم الملبدة خواص مغناطيسية قوية يمكن أن تنتج قوة دفع كبيرة للدوارات والستاتور. وتحظى خطوط H و SH و EH و UH من درجات NdFeB الملبدة بإعجاب كبير لأنها يمكن أن تتحمل درجات حرارة عمل تصل إلى 100-200 درجة مئوية دون أن تفقد مغناطيسيتها.

ومع ذلك، نظرًا لأن العديد من أنواع المحركات يجب أن تعمل في درجات حرارة أعلى، يتم تفضيل مغناطيس SmCo نظرًا لقوتها المغناطيسية المماثلة لرتبة النيوديميوم الملبد N35 ونطاق درجة حرارة التشغيل القصوى التي تتراوح بين 250-300 درجة مئوية.

يُستخدم النيوديميوم المترابط على نطاق واسع في المحركات نظرًا لتعدد استخداماته من حيث الأشكال القابلة للإنتاج واتجاهات المغنطة. على سبيل المثال، قمنا بتصنيع ومغنطة مغناطيس NdFeB مترابط بقطر 30 ملليمتر إلى 16 قطبًا و32 قطبًا من خلال العرض، وهو أمر مستحيل مع أي مادة مغناطيسية دائمة ملبدة أخرى.

يمكن لشركة China Rare Earth Magnet Limited تغيير الفريت والنيكو والمغناطيسات الثابتة الأخرى لاستخدامها في المحركات إذا طلب العملاء ذلك.

أشكال مغناطيس المحرك الأكثر شيوعًا واتجاهات المغنطة للمحرك هي الحلقات والأجزاء القوسية الممغنطة من خلال القطر. يمكن أن توفر شركة China Rare Earth Magnet Limited مجموعة متنوعة من أشكال مغناطيس المحركات، بما في ذلك الأشكال المغناطيسية للمحركات، بما في ذلك الأشكال الكتلية والقرصية والإسفينية وغير المتجانسة، اعتمادًا على المتطلبات والرسومات المحددة من العملاء.

تتوافر طلاءات NiCuNi والنيكل والزنك والإيبوكسي والفوسفات والتخميل وغيرها من الطلاءات.

محركات ذات مغناطيس دائم
على دوار الماكينة المتزامنة، يمكن استخدام مغناطيسات صلبة مكونة من حديد النيوديميوم-بورون-الحديد أو السماريوم-الكوبالت أو الفريت لإنشاء المجال المغناطيسي. يتم تثبيت هذه المغناطيسات أحيانًا في المحركات باستخدام مادة لاصقة بحيث يتم توجيه المجال المغناطيسي شعاعيًا عبر الفراغ الهوائي. وتوجد إصدارات أخرى تضع المغناطيسات في ثقوب أسفل سطح قلب الدوار مباشرةً أو تغرسها في السطح. وهناك تصميم آخر للمحركات ذات المغناطيس الدائم يستخدم مغناطيسات موضوعة شعاعياً وموجهة بشكل محيطي لتزويد الأقطاب الحديدية بتدفق مغناطيسي، والذي بدوره يخلق مجالاً شعاعياً في الفراغ الهوائي.

تُستخدم المحركات المغناطيسية الدائمة في المقام الأول في المحركات متغيرة السرعة، حيث يتم تشغيل الجزء الثابت بواسطة مصدر منظم كهربائيًا بتردد وجهد متغيرين. تتمتع هذه المحركات بالقدرة على تنظيم السرعة والموقع بدقة. كما أنها أكثر فعالية بكثير من محركات المحركات الحثية لأنه لا توجد خسائر في الطاقة في الدوار.

يمكن تشغيل المحركات المغناطيسية الدائمة بسرعة متزامنة من مصدر جهد وتردد ثابتين. يتم وضع اللف المثبط في فجوات في سطح الدوار لتوفير إمكانية البدء، ويتم إدخال المغناطيسات في حديد الدوار. ومع ذلك، لا يمكن التحكم في عامل قدرة الدوار بواسطة مثل هذا المولد.

محركات للتباطؤ
تتميز المحركات المتزامنة بعلاقة خاصة بين السرعة وتردد الإمداد. ولهذا السبب، وجد عدد من الأنواع الفريدة من المحركات المتزامنة استخدامًا واسعًا في أدوات مثل الساعات ومشغلات الكاسيت والفونوغراف. يعد المحرك المتزامن الذي يتكون دواره من شريط من مادة مغناطيسية شبه دائمة مثل الفولاذ عالي الكربون، أحد أكثر المحركات استخدامًا. يعمل المحرك كآلة متزامنة ذات مغناطيس دائم عندما يعمل بأقصى طاقة. يتسبب مجال الجزء الثابت في جعل المادة الدوارة ممغنطة بشكل دوري حول حلقة التباطؤ، مما يؤدي إلى مجال دوار يتخلف عن مجال الجزء الثابت ببضع درجات ويستمر في توليد عزم الدوران إذا تم تخفيض السرعة عن طريق سحب الدوار خارج التزامن.

هذه المحركات صامتة للغاية، ولها تموجات قليلة جداً، وتوفر طاقة بداية ممتازة. تقتصر استخداماتها على معدلات طاقة منخفضة بسبب ضعف كفاءتها.
المحركات ذات التردد
محرك ذو تردد في المقطع العرضي
الفكرة وراء كيفية عمل محركات المقاومة هي أنه يتم إنشاء ضغوط تميل إلى محاذاة قضبان الحديد التي تحمل تدفقًا مغناطيسيًا مع بعضها البعض. توضح الصورة مقطعاً عرضياً لأحد أنواع محركات التردد. تشكل أربعة قضبان حديدية الدوار الذي يخلو من أي لفات كهربائية. تحتوي كل نقطة من النقاط الست للجزء الثابت على ملف ينقل الكهرباء. في الحالة الموضَّحة في الشكل، تعرَّض الملفان (أ) و(أ′) لتدفق تيار كهربائي؛ مما تسبب في قوة على الدوار تجعل اثنين من أقطابه متحاذيين مع قطبي الجزء الثابت (أ) و(أ′).

يتم الآن إيقاف تشغيل التيار في الملفين a و'a′، ويتم تشغيله في الملفين b و b′. يتم محاذاة قطبي الدوّار مع قطبي الجزء الثابت b و b′ نتيجة للقوة الدورانية الناتجة على الدوّار. بعد ذلك، يتم استخدام الملفين a و'أ′ من الدوّار قبل تكرار الإجراء مع الملفين c و c′. يحدد حجم تيارات الملفات حجم القوة، لكن اتجاهها ليس له أي تأثير عليها. ومن خلال تغيير التسلسل الذي يتم فيه تنشيط الملفات، يمكن تغيير اتجاه الدوران. وتتضمن ترتيبات الأقطاب الأخرى لمحركات التردد ثمانية أقطاب للجزء الثابت وستة أقطاب دوارة.

عادةً ما تقوم مفاتيح أشباه الموصلات التي تربط ملفات الجزء الثابت بمصدر جهد مباشر بتنظيم التيارات في الملفات. يتم تنشيط المفاتيح في الأوقات المناسبة باستخدام إشارة من جهاز مراقبة الموقع الذي يتم وضعه على عمود المحرك. يتم استخدام الشاشة المغناطيسية القائمة على تأثير هول بشكل متكرر. (ينطوي تأثير هول على تطوير مجال كهربائي مستعرض في مادة شبه موصلة عندما تحمل تيارًا وتوضع في مجال مغناطيسي عمودي على التيار). يشار إلى الجهاز بأكمله باسم محرك المحرك المتزامن الذاتي. ويمكن أن يعمل بسرعات منظمة متنوعة.

تصميم آخر لمحرك التردد يستخدم الجزء الثابت الذي يشبه المحرك الحثي ويتم تشغيله بواسطة مصدر ثلاثي الأطوار قابل للتعديل. تشكل التصفيحات الحديدية الطولية والفجوات غير المغناطيسية الجزء الدوار. تكون مقاومة التصفيحات للتدفق من الجزء الثابت أقل بكثير على طولها مما هي عليه عبرها.

يمكن إنشاء محركات الممانعة لتعمل بوتيرة ثابتة من مصدر تردد ثابت. تفتقر القضبان البارزة على الدوار إلى اللفات الميدانية. اللف ثلاثي الأطوار للدوّار الدوّار الدائري يذكّرنا بلف آلة الحث. يحتوي السطح الدوّار للماكينة على لفات مخمدات مثبتة بحيث يمكن أن تبدأ كمحرك تحريضي. ويعمل كمحرك متزامن بمجرد مزامنة الدوار مع مجال دوران الجزء الثابت.

الاتجاه المغناطيسي

عند السحب نحو شيء ما أو الالتصاق به، يقوم المغناطيس بتفريغ بعض الطاقة المخزنة، ثم يخزن أو يحفظ الطاقة التي يستخدمها الشخص لتحريكه بعيدًا.

لكل مغناطيس على طرفيه المتقابلين وجه يشير إلى الشمال ووجه يشير إلى الجنوب. يتجه الوجه الشمالي للمغناطيس دائمًا إلى

المحركات المغناطيسية الدائمة

الغطاء الثلاثي من النيكل والنحاس والنيكل والنيكل على المغناطيسات يمنحها مظهرًا معدنيًا لامعًا ومقاومة ممتازة للصدأ. مثالية للتجارب العلمية وأجزاء المولدات الصغيرة وقطع غيار السيارات.
نصيحة التعامل: تُستخدم المواد الملبدة لإنشاء مغناطيس NdFeB. الخاصية الرئيسية هي الهشاشة. يرجى التعامل معها بشكل صحيح. لا يمكن الانزلاق/التشغيل إلا عند الإيقاف/التشغيل. لا تضع أي شيء يحتوي على الحديد بالقرب من المغناطيس أو المغناطيس. لا تسكب أي شيء على سطح صلب.

يستخدم محرك التردد المتغير (VFD) عادةً لتنظيم سرعة محركات التيار المتردد. وبينما يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار في كثير من الأحيان بواسطة المحركات الحثية ذات اللفات الثابتة ومحركات التردد المتغير في كثير من الحالات، يمكن أيضًا تحقيق التحكم الدقيق في السرعة باستخدام أجهزة التغذية المرتدة للسرعة أو الموضع كمرجع لمحرك التردد المتغير.

وبدون استخدام أجهزة التغذية المرتدة، يمكن أحيانًا تحقيق مستويات مماثلة للتحكم في السرعة. يتم استخدام "طريقة حقن الإشارة عالية التردد" ومولد مغناطيسي دائم (PM) لتحقيق ذلك.

ماكينات ذات تحريض

محرك التيار المتردد هو اسم آخر لمولد الحث بالتيار المتردد (IM). ينتج ملف الجزء الثابت قوة دوران. وينتج تيار في الدوار بواسطة المجال الدوار.

يجب أن يتحرك التوربين والمجال المغناطيسي بسرعات مختلفة من أجل توليد الكهرباء. يتم إنشاء قوة الدفع من خلال تفاعل المجال والتيار. ونتيجة لذلك فإن المحركات الحثية التي تعمل بالتيار المتردد هي أكثر المحركات شيوعًا المستخدمة مع محركات متغيرة السرعة.

المحركات PM
يُعرف محرك التيار المتردد الذي يستخدم مغناطيسات مدمجة في سطح الدوار أو مثبتة على سطح الدوار باسم المحرك PM. وبدلاً من الحاجة إلى المجال الثابت لإنشاء مجال الجزء الثابت عن طريق التوصيل بالدوار، كما هو الحال مع المحرك الحثي، يتم استخدام المغناطيسات لإنشاء تدفق مستمر للمحرك. يتم الجمع بين ميزات كلا المحركين في محرك رابع يسمى محرك PM لبدء تشغيل الخط (LSPM). ويجمع محرك LSPM بين مغناطيسات محرك PM داخل الأسطوانة ومغناطيسات محرك القفص السنجابي.

التدفق المغناطيسي، واتصال التدفق، والتدفق المغناطيسي
من الضروري أولاً فهم أفكار التدفق المغناطيسي واقتران التدفق والتدفق المغناطيسي لفهم كيفية عمل المحركات PM.

التدفق: عندما يتدفق تيار عبر قناة، ينتج مجال مغناطيسي. وتُعرَّف سرعة حركة الخاصية لكل وحدة مساحة بالتدفق. وتُعرف سرعة حركة التيار خلال مقطع عرضي محدد للموصل بالتيار المتدفق.

ربط التدفق: عندما يتفاعل مجال مغناطيسي مع مادة ما، كما يحدث عندما يمر مجال مغناطيسي عبر ملف من الأسلاك، يحدث ارتباط فيض. وتحدِّد كمية اللفات والتدفق، حيث يكون التدفق هو القيمة الفورية للتدفق المتغير زمنيًّا التي يُشار إليها بالرمز، ارتباط التدفق. وفيما يلي معايير اقتران التدفق.

محرك تيار مستمر مغناطيسي دائم

التدفق المغناطيسي: تُعرف السرعة التي يمر بها المجال المغناطيسي عبر مقطع عرضي لموصل معين باسم التدفق المغناطيسي. ينتج مغناطيس دائم داخل مولد مغناطيسي دائم أو على سطحه مجال تدفق مغناطيسي.

المحرِّض هو مكوِّن دائرة كهربية مكوَّن من سلك موصِّل يكون عادةً على شكل حلزوني. وينتج مجال مغناطيسي مستمر بواسطة موصل ينقل تيارًا ثابتًا. يمكن توضيح العلاقة المستقيمة بين المجال المغناطيسي والتيار الذي أنتجه. يتعرَّض الموصِّل المجاور لتغيُّر في الجهد الكهربي استجابةً للتغيُّر في المجال المغناطيسي يتناسب مع معدَّل تغيُّر التيار الذي أنتج المجال المغناطيسي. تحدد العملية الحسابية التالية الجهد في الموصل:

معامل الحث (L) هو ثابت التناسب الذي يحدد العلاقة بين الفولتية المستحثة بمعدل تغير التيار بمرور الوقت لتكوين مجال مغناطيسي. وببساطة فإن معامل الحث هو اقتران التدفق لكل وحدة تيار، بعبارة بسيطة. الحث هو مكون غير نشط ومجرد خاصية هندسية، ويجب أن يكون واضحًا. دورات فيبر لكل أمبير (أو هنري، أو H) هي الوحدات المستخدمة للتعبير عن الحث.

المتجهان d و q هما تصويران أحادي الطور للتدفق الناتج عن متغيرات الطور الجيبية الثلاثة المختلفة التي تتحرك بالسرعة الزاوية نفسها، على التوالي. يُنتج لف المجال تدفقًا على طول المحور d، ويُشار إليه أيضًا بالمحور المستقيم.

يتم توليد عزم الدوران على طول الخط q، المعروف أيضًا باسم محور التربيع. يكون محور التربيع، افتراضيًا، دائمًا 90 درجة قبل المحور المباشر إلكترونيًا. ببساطة، يكون اتجاه التدفق الرئيسي على طول المحور d، ويكون اتجاه توليد القوة الرئيسية على طول المحور q.

النفاذية المغناطيسية: في الكهرومغناطيسية الكهربية، يُشار إلى قدرة المادة على الحفاظ على خلق مجال مغناطيسي داخلها بالنفاذية. ونتيجة لذلك، فإنها تشير إلى مستوى المغنطة التي تكتسبها المادة كرد فعل لمجال مغناطيسي مطبق.

هناك العديد من نماذج المحركات المختلفة التي يمكن استخدامها لتصوير محرك مغناطيسي دائم. يعد نموذج المحرك d-q أحد أكثر النماذج شيوعًا.

محاثة المحور d والمحور q للمحرك PM: تُعرف المحاثات التي يتم تسجيلها عند انتقال مسار التدفق عبر الدوار بالنسبة للقطب المغناطيسي باسم محاثات المحور d والمحور q. ويُعرف معامل الحث الذي يتم رصده عندما ينتقل التدفق عبر الأقطاب المغناطيسية باسم معامل الحث للمحور d. ويُعرف معامل الحث الذي يُقاس عندما يتحرك التدفق بين القطبين المغناطيسيين باسم معامل الحث للمحور q.

سيكون اتصال التدفق الدوار بين محوري d و q في ماكينة الحث ثابتًا. ومع ذلك، فإن المغناطيس في ماكينة المغناطيس الدائم يحد من كمية الحديد التي يمكن استخدامها لاقتران التدفق. تشبه مسامية المغناطيس مسامية الهواء. وبالتالي، يمكن اعتبار المغناطيس كفضاء هوائي.

يمر مسار الفيض عبر المغناطيس أثناء تحركه عبر المستوى d. لا توجد مغناطيسات على طول مسار التدفق الذي يمر عبر المستوى q. ونتيجة لذلك، يمكن توصيل المزيد من الحديد بمسار تدفق المحور q، مما يزيد من الحث. سيكون محاثة المحور q لمحرك مزود بمغناطيس مدمج أكبر من محاثة المحور d. نظرًا لحقيقة أن المغناطيسات المثبتة على السطح تقع خارج الدوار ولا تقيد كمية الحديد المتصل بمجال الجزء الثابت، فإن المحرك المزود بهذه المغناطيسات سيكون له محاثات متساوية تقريبًا في المحور q والمحور d.

البروز أو البروز هو الحالة أو السمة التي يبرز بها شيء ما بالنسبة لمحيطه.

تُعرف العلاقة بين المحاثات الرئيسية المنتجة للتدفق الرئيسي (المحور d) والمحاثات الرئيسية المنتجة لعزم الدوران (المحور q) للدوّار باسم التملح المغناطيسي. ويقع أكبر تملح مغناطيسي عند 90 درجة كهربائية من محور التدفق الرئيسي (المحور d)، لكنه يتغير بناءً على مكان وجود الدوار بالنسبة إلى مجال الجزء الثابت. (انظر الشكل 1).

يُعرف التيار في لفات الجزء الثابت اللازمة لإنتاج التدفق المغناطيسي في مركز الدوار بتيار الإثارة. نظرًا لأن مغناطيسات المحرك المغناطيسي الدائم تنتج بالفعل مجالًا مغناطيسيًا موجودًا، فإن المحركات المغناطيسية الدائمة لا تتطلب تيار إثارة في دائرة الجزء الثابت.

يُشار إلى التيار اللازم لإنتاج قوة جر المحرك بالتيار الثانوي، ويُعرف أيضاً باسم "التيار المنتج لعزم الدوران". تشكل التيارات المنتجة لعزم الدوران الجزء الأكبر من التيارات في مولد المغناطيس الدائم.

أسعار مغناطيس Ndfeb

تيار السحب: على عكس مجموعة المضخمات والمضخمات المتطابقة المؤازرة المصممة للتحكم في الحركة، لا يعرف محرك VFD النموذجي موقع القطب المغناطيسي الدوار للمحرك. لا يمكن إنشاء مجال في الجزء الثابت لتحسين توليد عزم الدوران ما لم يكن موضع القطب المغناطيسي معروفًا. لذلك قد يوفر VFD طاقة تيار مستمر لتثبيت المجال المغناطيسي في نقطة معينة. "تيار السحب" هو مقدار التيار المطلوب لإدخال الدوار في الدائرة.

الحقن عالي التردد هو تقنية العاكس المستخدمة لتحديد موضع القطب المغناطيسي لمحرك مغناطيسي دائم. وتبدأ العملية عن طريق العاكس بإرسال نبضة عالية التردد ومنخفضة الجهد إلى أي قناة داخل المحرك. يقوم العاكس بعد ذلك بتغيير زاوية التحفيز.

تختلف مقاومة الدوار باختلاف موضع الإدخال. تنخفض مقاومة طرف المحرك المغناطيسي الدائم الداخلي للمحرك المغناطيسي الدائم عندما يكون محور القطب المغناطيسي (المحور d) ومحور حقن الإشارة عالية التردد متوازيين، أو عند 0 درجة. وتوجد المقاومة القصوى عند 90 درجة. قد يستفيد محرك الأقراص من هذه الوظيفة لتحديد موقع الدوار دون استخدام مشفرات النبض عن طريق حقن جهد تيار متردد عالي التردد/تيار متردد عالي التردد في محرك IPM. وعلاوة على ذلك، نظرًا لانخفاض مستوى جهد التيار الكهربائي الخلفي للمحرك، فإن إدارة عزم الدوران عند التحميل الكامل تكون عادةً صعبة في منطقة السرعة المنخفضة. يمكن استخدام نهج حقن الإشارة عالية التردد في هذا السيناريو لتقييم السرعة في هذه المنطقة.

شكل موجة الترددات الراديوية الخلفية
تُعرف القوة الدافعة الكهربية العكسية أيضًا باسم القوة الدافعة الكهربية الخلفية، وهي اختصار للقوة الدافعة الكهربية العكسية. والقوة الدافعة الكهربية العكسية هي الطاقة التي تنشأ في المحركات الكهربائية عندما يتحرك المجالان المغناطيسيان للدوار والجزء الثابت بالنسبة لبعضهما البعض. يتم تحديد بنية شكل موجة القوة الدافعة الكهربائية العكسية من خلال الخصائص الهندسية للدوار. يمكن استخدام الأنماط المثلثية أو الجيبية أو شبه المنحرفة أو أي مزيج من هذه الأنماط.

تنتج موجات القوة الدافعة الكهربائية الخلفية عن كل من أجهزة PM وأجهزة الحث. يؤدي عدم وجود مجال الجزء الثابت في الماكينة الحثية إلى انخفاض المجال الدوار المتبقي تدريجيًا، مما يتسبب في انحطاط شكل موجة القوة الدافعة الكهربية الخلفية. ومع ذلك، مع آلة PM، يولد المحرك مجاله المغناطيسي الخاص به.

ونتيجة لذلك، في كل مرة يدور فيها الدوّار، يمكن أن تتراكم شحنة في لفات الجزء الثابت. يعتبر جهد التيار الكهربائي الخلفي، الذي يزداد خطياً مع السرعة، عاملاً مهماً في تحديد سرعة التشغيل القصوى.

تحديد قوة الماكينة في PM
عزم الدوران المغناطيسي وعزم عزم التردد هما مكونان من مكونات الجر في الآلة الإلكترونية. ويشار إلى "القوة المؤثرة على المادة المغناطيسية التي تميل إلى المحاذاة مع التدفق الرئيسي من أجل تقليل التردد" بعزم عزم التردد. ويشار إلى القوة الناتجة عند محاذاة محور الدوار مع مجال تدفق الجزء الثابت بعزم دوران التردد. تنتج القوة المغناطيسية عن تفاعل مجال تدفق المغناطيس مع التيار في لف الجزء الثابت.

عزم دوران التردد: تُعرف القوة المتولدة بعزم دوران التردد.

عن طريق دفع حركة مستقيمة مرغوبة من قطب الجزء الثابت الشمالي إلى قطب الجزء الثابت الجنوبي، مما يؤدي إلى محاذاة الدوار.

يولد المغناطيس الدائم مجال تدفق في الدوار، مما ينتج عنه عزم دوران مغناطيسي. يندمج المجال المغناطيسي للدوار والمجال المغناطيسي الناتج عن الجزء الثابت. عندما يتغير اتجاه المجال المغناطيسي للجزء الثابت بالرجوع إلى المجال الدوّار، ينزاح الدوّار. وينتج عزم الدوران المغناطيسي عن هذا التفاعل.

النوعان الرئيسيان من المحركات PM هما المحركات المغناطيسية الدائمة السطحية (SPM) والمحركات المغناطيسية الدائمة الداخلية (IPM). ويوضح الشكل 3 ذلك. لا يحتوي كلا النوعين من المحركات على قضبان دوارة. وبسبب المغناطيسات الصلبة الموجودة بداخلها أو المرتبطة بها، يولد كلا النوعين تدفقاً مغناطيسياً.

يتم تركيب مغناطيسات محرك SPM على السطح الخارجي للدوار. وبسبب هذا التوصيل الميكانيكي، فإن قوتها الميكانيكية أقل من قوة محركات IPM. تحد القوة الميكانيكية المنخفضة من السرعة الميكانيكية الآمنة القصوى للمحرك. بالإضافة إلى ذلك، تتميز هذه المحركات بانخفاض استثنائي في التلاحم المغناطيسي (Ld Lq).

تكون قيم الحث المقيسة عند أطراف الدوار ثابتة بغض النظر عن اتجاه الدوار. ونظرًا لقرب نسبة الحث إلى واحد فإن تصميمات محركات SPM تعتمد إلى حد كبير، إن لم يكن كليًا، على مكون عزم الدوران المغناطيسي لتوفير قوة الجر.

المغناطيس الدائم هو في الحقيقة أحد مكونات الدوار في محركات IPM. وتعتبر محركات IPM سليمة ميكانيكياً أكثر بكثير من محركات SPM ويمكن أن تعمل بسرعات عالية للغاية بسبب وضع المغناطيس الدائم.

ويتم تحديد هذه المحركات كذلك من خلال نسبة ترجيح مغناطيسية عالية إلى حد ما (Lq > Ld). وبسبب بروزها المغناطيسي، يمكن لمكونات عزم الدوران المغناطيسي والتردد في محرك IPM أن تخلق عزم دوران. ويوضح الشكل 4 ذلك.

أنظمة القيادة PM
هناك نوعان من تصميمات المحركات PM: الخارجية والداخلية. وضمن كل مجموعة، هناك فئات فرعية. يمكن وضع المغناطيسات في المحرك المغناطيسي الدائم السطحي على سطح الدوار أو غاطسه في سطح الدوار لزيادة متانة التصميم. قد يختلف وضع مولد المغناطيس الدائم الداخلي وبناؤه اختلافًا كبيرًا. يمكن تركيب مغناطيسات محرك IPM ككتلة واحدة كبيرة أو متداخلة مع اقترابها من المركز.

وكبديل لذلك، يمكن دمجها في تصميم الكلام.

تختلف سعة المحرك PM باختلاف الحمولة
كمية التدفق التي يمكن ربطها بعنصر حديدي لتوليد عزم دوران محدودة.

سيصبح الحديد مشبعًا في النهاية ولن يسمح للتدفق بالارتباط به. ونتيجة لذلك، ينخفض معامل الحث لمسار مجال التدفق. وكلما زاد تيار الحمل، تنخفض قيم محاثة المحور d والمحور q في ماكينة PM.

المحاثات المحورية لمحرك SPM متشابهة إلى حد ما. نظرًا لأن المغناطيس خارج الدوار، فإن محاثة المحور q ستنخفض بنفس معدل محاثة المحور d.

من ناحية أخرى، يقل الحث في محرك IPM بشكل مختلف. نظرًا لأن المغناطيس في مسار التدفق ولا يوفر خاصية الحث، فإن محاثة المحور d تكون أقل بحكم التعريف.

ينخفض انخفاض التدفق فيما يتعلق بالمحور q بشكل كبير نظرًا لوجود كمية أقل من الحديد للتشبع في المحور d.

تدهور/تكثف تدفق المحرك PM
يتم إنتاج التدفق بواسطة المغناطيسات في مولد المغناطيس الدائم. يمكن تعزيز مسار مجال تدفق معين أو مقاومته. من خلال تعزيز أو رفع مجال التدفق، سيتمكن المحرك من زيادة خرج عزم الدوران مؤقتاً. وبمقاومة مجال التدفق، سيتم إلغاء المجال المغناطيسي الحالي للمحرك.

عندما ينخفض جهد القوة الدافعة الكهربائية الخلفية، ينخفض مجال المغناطيس، مما يحد من كمية القوة المنتجة. يؤدي خفض جهد القوة الدافعة الكهربائية الخلفية إلى تحرير المزيد من الطاقة لتشغيل المحرك بمعدلات إخراج أعلى. وفي كلتا الحالتين، يلزم المزيد من الكهرباء لتشغيل المعدات.

إن توفير وحدة التحكم في المحرك لمسار تيار المحرك عبر المحور d يحدد الخرج المتوقع.

زاوية التحفيز
تُعرَّف زاوية الاستثارة بأنها مجموع متجه المحور d والمحور q الموجي المحفَّز للمشغِّل بالنسبة إلى المحور d. يُلاحَظ أن المغناطيس يكون دائمًا موازيًا للمستوى d. ويلاحظ أكبر تدفق مغناطيسي على المحور q، وهو 90 درجة إلكترونية من المحور d.

ونتيجة لذلك، فإن غالبية مصادر زاوية الإثارة تمثل بالفعل التذبذب بزاوية 90 درجة بين المحورين d و q.

عزم الدوران وكذلك نسبة الطور
تكون القوة المغناطيسية أكبر ما يمكن عندما يثير مجال الجزء الثابت دوار المحرك 90 درجة كهربائية من المحور d. (موضع مغناطيس المحرك). ويأخذ عزم دوران المقاومة، الذي يبلغ ذروته 45 درجة كهربائية بعد خط q، مساراً مختلفاً. يستفيد عزم الدوران المغناطيسي الأقصى من كل من عزم الدوران المغناطيسي وعزم دوران المقاومة. ويؤدي الابتعاد عن المحور q إلى تقليل عزم الدوران المغناطيسي، لكن الزيادة في عزم دوران المقاومة تعوض أكثر من ذلك. ويحدث أعلى عزم دوران مغناطيسي وعزم تردد مشترك عند حوالي 45 درجة كهربائية من المحور q، ولكن الزاوية الدقيقة تعتمد على الخصائص.

كفاءة طاقة المشغل IPM
يتم تحديد مقدار الطاقة التي يمكن أن ينتجها المحرك PM من خلال تكوين مغناطيس المحرك ونسبة الملوحة الناتجة عن المحرك. يمكن للمحركات ذات نسبة الترجيح العالية (Lq > Ld) أن تنتج المزيد من الطاقة وتعمل بفعالية أكبر باستخدام عزم تردد المحرك. يمكن استخدام العاكس لتعديل زاوية التحفيز بالنسبة للمحور d لزيادة عزم الدوران المغناطيسي وعزم التردد للمحرك.

مغناطيس المحرك PM بأنواعه المختلفة
لا يوجد العديد من المواد المغناطيسية المستقرة بما يكفي لاستخدامها في المحركات الكهربائية اليوم. كل معدن له مزايا وعيوب.

إزالة مغنطة المغناطيس الدائم
للمغناطيسات الثابتة عدة حدود، على الرغم من أنها نادراً ما تدوم طويلاً. يمكن استخدام ضغوط محددة لإزالة مغناطيسية هذه المواد.

المحركات المغناطيسية الدائمة

وبعبارة أخرى، قد تزول الصفات المغناطيسية للمادة المغناطيسية الدائمة. قد تفقد المادة المغناطيسية الدائمة خصائصها المغناطيسية إذا تعرضت لإجهاد هائل أو درجات حرارة عالية أو اضطراب كهربائي كبير.

في البداية، غالبًا ما تُستخدم الوسائل المادية للضغط على المغناطيس الدائم. إذا تعرضت المادة المغناطيسية لاصطدامات عنيفة أو سقطت، فقد تضعف أو حتى تصبح غير ممغنطة. الخصائص المغناطيسية متأصلة في المواد الحديدية. ومن ناحية أخرى، يمكن أن تشع هذه الخصائص المغناطيسية في مجموعة متنوعة من الاتجاهات. وتتمثل إحدى طرق مغنطة المواد الحديدية المغناطيسية في تطبيق مجال مغناطيسي قوي على المادة من أجل محاذاة ثنائيات الأقطاب المغناطيسية. وتقيد محاذاة هذه الأقطاب الثنائية القطب هذه المجال المغناطيسي للمادة في محلول معين.

بعد التصادم العنيف، قد تفقد المجالات المغناطيسية للمادة اصطفافها الذري، مما يقلل من القوة المتوقعة للمجال المغناطيسي.

ثانيًا، يمكن أن يكون للمناخ تأثير على المغناطيس الثابت. تتسبب التقلبات في درجات الحرارة في اضطراب المكونات المغناطيسية للمغناطيس الثابت. يمكن أن تتحمل ثنائيات الأقطاب المغناطيسية قدرًا معينًا من الاضطراب في درجة الحرارة. حتى في درجة الحرارة المحيطة، يمكن للحركة المستمرة أن تحد من قوة المغناطيس. جميع المواد المغناطيسية لها "درجة حرارة كوري"، والتي تحدد درجة الحرارة التي تزول عندها مغناطيسية المادة بالكامل نتيجة التحريك الحراري. تُعرَّف قدرة المواد المغناطيسية على الاحتفاظ بقوتها باستخدام مصطلحات مثل الإكراه والاحتفاظ.