Eksitasjonsmotorer (også kjent som "elektriske magnetiseringsmotorer") og permanentmagnetmotorer er to kjernetyper innen elektriske motorer klassifisert basert på magnetfeltgenereringsmetoder. Det er betydelige forskjeller mellom de to når det gjelder magnetiske feltkilder, strukturell design, ytelsesegenskaper og aktuelle scenarier. Det følgende gir en detaljert komparativ analyse fra tre dimensjoner: kjerneegenskaper, nøkkelforskjeller og aktuelle scenarier, for å hjelpe til med å klargjøre de vesentlige forskjellene og applikasjonslogikken mellom de to.
1. Kjernefunksjon: Analyser de essensielle egenskapene til to typer motorer separat
(1) Eksitasjonsmotor (elektrisk eksitasjonsmotor): "Ekstern strømforsyning genererer magnetfelt"
Magnetfeltet til en eksitasjonsmotor genereres ved å aktivere eksitasjonsviklingen (spolen), i stedet for å stole på permanente magneter. Kjernefunksjonene dreier seg om "justerbart magnetfelt":
Magnetisk feltkilde
Ytterligere "eksitasjonssystem" (inkludert eksitasjonsvikling, eksitasjonsstrømforsyning, regulator) er nødvendig for å generere et elektromagnetisk felt som hovedmagnetfeltet til motoren ved å føre likestrøm til magnetiseringsviklingen til rotoren/statoren.
01
Strukturell kompleksitet
Rotorsiden inkluderer vanligvis en eksitasjonsvikling, som krever overføring av ekstern strømforsyning og roterende viklingsstrøm gjennom sleperinger og karbonbørster (eller børsteløse eksitasjonsstrukturer) (børsteløse strukturer kan redusere slitasje, men designet er mer komplekst); En eksitasjonskontroller er nødvendig for å justere eksitasjonsstrømmen.
02
Ytelsesfleksibilitet
Magnetfeltstyrken kan justeres nøyaktig ved å endre eksitasjonsstrømmen, og derved fleksibelt kontrollere hastigheten, dreiemomentet og utgangsspenningen til motoren (slik som generatoren kan stabilt gi ut spenning, og motoren kan oppnå hastighetsregulering med stort område); Eksitering kan justeres dynamisk i henhold til belastningskrav for å optimalisere effektiviteten under forskjellige driftsforhold (som å redusere eksitasjonsstrømmen og minimere tap under lette belastninger).
03
Tap og vedlikehold
Det er "eksitasjonstap" (kobbertap forårsaket av aktivering av eksitasjonsviklingen), og den totale effektiviteten er litt lavere enn for permanentmagnetmotorer med samme effekt; Hvis det brukes en kullbørstestruktur, er kullbørsten utsatt for slitasje og krever regelmessig utskifting og vedlikehold, og kan generere gnister (ikke egnet for eksplosjonssikre scenarier).
04
Kostnadsegenskaper
Ingen behov for permanentmagnetmaterialer, unngår risikoen for høye prissvingninger ved permanente magneter med sjeldne jordarter, og materialkostnadsfordelen til modeller med høy-effekt (som megawattnivå) er mer åpenbar; På grunn av eksitasjonssystemet og den komplekse strukturen kan imidlertid den totale kostnaden for små og mellomstore modeller være høyere enn for permanentmagnetmotorer.
05
(2) Permanent magnetmotor: "Permanente magneter har sitt eget magnetfelt"
Hovedmagnetfeltet til en permanentmagnetmotor leveres av permanente magneter som neodymjernbor, samariumkobolt og ferritt, uten behov for ekstern eksitasjonsstrøm. Dens kjernefunksjoner dreier seg om "strukturell forenkling og effektivitet":
①Kilde for magnetisk felt:Avhengig av den iboende magnetismen til permanente magneter (permanente magneter opprettholder et magnetfelt i lang tid etter magnetisering uten behov for ekstra strømforsyning), bestemmes den viktigste magnetiske feltstyrken av permanentmagnetenes materialegenskaper.
②Enkel struktur:Det er ingen eksitasjonsvikling, slipring og karbonbørste på rotorsiden (hovedstrømmen er "permanent magnet synkronmotor", og rotoren inneholder kun permanente magneter), noe som gjør strukturen mer kompakt, mindre i størrelse og lettere i vekt; Det kreves ikke noe eksitasjonssystem, og kontrollsystemet er relativt enkelt (kun ankerstrømmen må kontrolleres, uten å justere eksitasjonen).
③ Ytelsesstabilitet:Ingen eksitasjonstap, høy driftseffektivitet (spesielt for små og mellomstore modeller er effektiviteten 5% -15% høyere enn for eksitasjonsmotorer med samme spesifikasjoner); Magnetfeltstyrken bestemmes av de iboende egenskapene til permanentmagneten og kan ikke justeres dynamisk (utgangen må indirekte justeres gjennom armaturstrømvektorkontroll, og hastighetsområdet er begrenset av kontrollstrategien); Det er en risiko for permanent magnetisk avmagnetisering: høy temperatur, sterk vibrasjon og overdreven ankerstrøm kan forårsake magnetisk henfall eller permanent avmagnetisering av permanentmagneten, noe som påvirker motorens levetid.
④Slitasje og vedlikehold:Ingen problemer med slitasje på kullbørste, lang vedlikeholdssyklus (krever kun rutinemessig inspeksjon, ingen grunn til ofte å bytte ut sårbare deler); Ikke-eksitert kobbertap, jerntap og mekanisk tap er hovedkildene til tap, og effektivitetsfordelen er mer betydelig under lav-lysbelastningsforhold.
⑤Kostnadsegenskaper:Ved å stole på sjeldne jordarters permanentmagnetmaterialer (som neodymjernbor), utgjør materialkostnaden en høy andel (omtrent 30% -50%), og svingningene i prisene på sjeldne jordarter vil direkte påvirke kostnadene til motorer; Forenkling av strukturen reduserer produksjons- og monteringskostnadene, og den totale kostnaden for små og mellomstore modeller (som kW-nivå) kan være lavere enn for eksitasjonsmotorer.
2.Sammenligning av nøkkelforskjeller: tydelig differensiering i tabellformat
| Sammenligne dimensjoner | Eksitasjonsmotor (elektrisk eksitasjon) | Permanent magnet motor (permanent magnet synkron/asynkron) |
| Metode for generering av magnetfelt | Eksitasjonsviklingen aktivert (krever ekstern magnetiseringsstrømforsyning) | Iboende magnetisme av permanente magneter (ingen strømforsyning nødvendig etter magnetisering) |
| Kjernestruktur | Inkludert eksitasjonsvikling, glidering/kullbørste (eller børsteløs eksitasjon), eksitasjonskontroller | Inneholder permanent magnet (rotor), ingen eksitasjonsvikling og slepering/kullbørste |
| Justerbar magnetfelt | Kan justeres nøyaktig gjennom eksitasjonsstrøm (fleksibel) | Ikke justerbar (avhengig av egenskapene til permanentmagneten, krever indirekte justering gjennom vektorkontroll) |
| Effektivitetsnivå | Lavere (med eksitasjonstap), bedre effektivitet under driftsforhold med høy-effekt | Høy (ingen eksitasjonstap), betydelige fordeler ved liten og middels effekt/lett belastningseffektivitet |
| Vedlikeholdskrav | Høy (karbonbørste må skiftes regelmessig, magnetiseringssystem trenger vedlikehold) | Lav (ingen sårbare deler, krever kun rutinemessig vedlikehold) |
| Kostnadsstruktur | Lav materialkostnad (uten permanente magneter), høy struktur/kontrollkostnad | Høy materialkostnad (permanent magnet for sjeldne jordarter), lav struktur/kontrollkostnad |
| Miljøtilpasningsevne | Sliperingstrukturen er utsatt for gnister (ikke egnet for eksplosjonssikre/støvete scenarier) | Ingen gnistrisiko (gjelder eksplosjonssikre-og rene miljøer) |
| Fare for avmagnetisering | Nei (magnetisk felt generert av strøm, forsvinner etter strømbrudd) | Ja (høy temperatur, sterk vibrasjon, overstrøm kan forårsake avmagnetisering av permanente magneter) |
3.Gjeldende scenario: Match det optimale valget basert på etterspørsel
(1) Eksitasjonsmotor: egnet for etterspørselen etter "høy effekt, sterk regulering, lav kostnadssvingning"
①Storskala kraftgenereringssystemer, som termiske/vannkraftgeneratorer (MW-nivå) og vindturbiner (dobbelt matede asynkrone modeller), krever stabil utgangsspenning og kan tilpasse seg endringer i nettbelastningen gjennom eksitasjonsregulering.
②Tung industridrift: slik som gruveknusere, store stålfabrikker og skipsfremdriftsmotorer (høy effekt, høyt dreiemoment, krever hastighetsregulering med stort område, og den høye andelen sjeldne jordartskostnader er uøkonomisk)
③ Lavspennings- og høystrømsscenarier: for eksempel DC-motorer i den elektrolytiske aluminiumsindustrien, som nøyaktig kan kontrollere dreiemomentet gjennom eksitasjonsregulering og unngå risikoen for avmagnetisering av permanente magneter under høye strømmer.
④Scenarier som er kostnadssensitive og ikke har noen vedlikeholdsbegrensninger, for eksempel tradisjonelle industrielle vifter og vannpumper (som ikke krever ekstrem effektivitet og kan akseptere regelmessig vedlikehold av kullbørste).
(2) Permanent magnetmotor: egnet for behovene til "høy effektivitet, lite vedlikehold og kompakt plass"
① Ny energikjøretøydrift: for eksempel drivmotorer for rene elektriske kjøretøy og hybridkjøretøyer (krever høy effekttetthet, høy effektivitet, begrenset plass/vekt og ingen vedlikeholdskrav).
②Industrielle servosystemer: som robotledd, presisjonsmaskinspindler (som krever høy-presisjonshastighetsregulering, lav vibrasjon og høy respons og lavt tap av permanentmagnetmotorer er mer egnet).
③Husholdnings-/kommersielle apparater: som klimaanleggskompressorer, vaskemaskinmotorer, dronemotorer (liten til middels kraft, høy effektivitet, kan redusere energiforbruket, og brukerne har nulltoleranse for vedlikehold).
④Spesielle miljøapplikasjoner: som medisinsk utstyr (MRI-utstyrsmotorer), eksplosjonssikre-verkstedsmotorer (gnistfri, lite vedlikehold, egnet for rene/farlige miljøer).
⑤Lav kraftproduksjon fra fornybare energikilder, for eksempel små fotovoltaiske omformere og bærbare generatorer (høy effektivitet kan forbedre energiutnyttelsen, kompakt struktur er enkel å installere).
4.Sammendrag
(1) Velge en eksitasjonsmotor:Når etterspørselen er "høy effekt, sterk magnetfeltregulering og unngåelse av sjeldne jordartskostnader", og et visst vedlikeholdsnivå er akseptabelt (for eksempel i storskala industri- og kraftproduksjonsfelt), er en eksitasjonsmotor et mer praktisk valg.
(2) Velge permanentmagnetmotorer:Når etterspørselen er "høy effektivitet, lite vedlikehold, liten størrelse/lett", og toleransen for kostnadssvingninger er høy (som for eksempel innen ny energi, presisjonsproduksjon og husholdningsutstyr), har permanentmagnetmotorer flere fordeler.
Retningen til teknologisk iterasjon for begge er også klar: magnetiseringsmotorer utvikler seg mot "børsteløs" (reduserer vedlikehold) og "effektiv eksitasjonskontroll", mens permanentmagnetmotorer bryter gjennom mot "sjeldne jord permanentmagnetmaterialer" (reduserer kostnader) og "høy temperatur og demagnetiseringsmotstand" (forbedrer påliteligheten).
