Excitationsmotorer (även kända som "elektriska magnetiseringsmotorer") och permanentmagnetmotorer är två kärntyper inom området elektriska motorer som klassificeras baserat på metoder för generering av magnetfält. Det finns betydande skillnader mellan de två när det gäller magnetfältskällor, strukturell design, prestandaegenskaper och tillämpliga scenarier. Följande ger en detaljerad jämförande analys från tre dimensioner: kärnegenskaper, nyckelskillnader och tillämpliga scenarier, för att hjälpa till att klargöra de väsentliga skillnaderna och tillämpningslogiken mellan de två.
1. Kärnfunktion: Analysera de väsentliga egenskaperna hos två typer av motorer separat
(1) Excitationsmotor (elektrisk magnetiseringsmotor): "Extern strömförsörjning genererar magnetfält"
Magnetfältet hos en magnetiseringsmotor genereras genom att aktivera excitationslindningen (spolen), snarare än att förlita sig på permanentmagneter. Dess kärnfunktioner kretsar kring "justerbart magnetfält":
Magnetisk fältkälla
Ytterligare "excitationssystem" (inklusive magnetiseringslindning, magnetiseringsströmförsörjning, regulator) krävs för att generera ett elektromagnetiskt fält som motorns huvudmagnetfält genom att leda likström till rotorns/statorns magnetiseringslindning.
01
Strukturell komplexitet
Rotorsidan inkluderar vanligtvis en excitationslindning, som kräver överföring av extern strömförsörjning och roterande lindningsström genom släpringar och kolborstar (eller borstlösa excitationsstrukturer) (borstlösa strukturer kan minska slitage, men designen är mer komplex); En magnetiseringsregulator krävs för att justera excitationsströmmen.
02
Prestandaflexibilitet
Magnetfältets styrka kan justeras exakt genom att ändra excitationsströmmen, och därigenom flexibelt styra motorns hastighet, vridmoment och utspänning (såsom generatorn kan stabilt mata ut spänning, och motorn kan uppnå ett brett hastighetsreglering); Excitering kan justeras dynamiskt efter belastningskrav för att optimera effektiviteten under olika driftsförhållanden (som att reducera excitationsströmmen och minimera förlusterna under lätta belastningar).
03
Förlust och underhåll
Det finns "excitationsförlust" (kopparförlust orsakad av aktivering av excitationslindningen), och den totala verkningsgraden är något lägre än för permanentmagnetmotorer med samma effekt; Om en kolborstestruktur med släpring används är kolborsten benägen att slitas och kräver regelbundet byte och underhåll och kan generera gnistor (ej lämplig för explosionssäkra scenarier).
04
Kostnadsegenskaper
Inget behov av permanentmagnetmaterial, vilket undviker risken för höga prisfluktuationer för permanentmagneter med sällsynta jordartsmetaller, och materialkostnadsfördelen med hög-effektmodeller (som megawattnivå) är mer uppenbar; Men på grund av exciteringssystemet och den komplexa strukturen kan den totala kostnaden för små och medelstora modeller vara högre än för permanentmagnetmotorer.
05
(2) Permanentmagnetmotor: "Permanentmagneter har sitt eget magnetfält"
Huvudmagnetfältet hos en permanentmagnetmotor tillhandahålls av permanentmagneter som neodymjärnbor, samariumkobolt och ferrit, utan behov av extern excitationsström. Dess kärnfunktioner kretsar kring "strukturell förenkling och effektivitet":
①Källa för magnetfält:Beroende på den inneboende magnetismen hos permanentmagneter (permanenta magneter bibehåller ett magnetfält under lång tid efter magnetisering utan behov av ytterligare strömförsörjning), bestäms den huvudsakliga magnetiska fältstyrkan av permanentmagneternas materialegenskaper.
②Enkel struktur:Det finns ingen excitationslindning, släpring och kolborste på rotorsidan (huvudströmmen är "permanent magnet synkronmotor", och rotorn innehåller bara permanentmagneter), vilket gör strukturen mer kompakt, mindre i storlek och lättare i vikt; Inget magnetiseringssystem krävs, och styrsystemet är relativt enkelt (endast ankarströmmen behöver styras, utan att justera magnetiseringen).
③ Prestandastabilitet:Ingen excitationsförlust, hög driftseffektivitet (särskilt för små och medelstora modeller är verkningsgraden 5% -15% högre än för magnetiseringsmotorer med samma specifikationer); Den magnetiska fältstyrkan bestäms av permanentmagnetens inneboende egenskaper och kan inte justeras dynamiskt (utgången måste justeras indirekt genom ankarströmvektorstyrning, och hastighetsområdet begränsas av styrstrategin); Det finns en risk för permanentmagnetisk avmagnetisering: hög temperatur, starka vibrationer och överdriven ankarström kan orsaka magnetisk sönderfall eller permanent avmagnetisering av permanentmagneten, vilket påverkar motorns livslängd.
④Slitage och underhåll:Inget slitageproblem med kolborstar, lång underhållscykel (kräver endast rutininspektion, inget behov av att ofta byta ut känsliga delar); Icke exciterad kopparförlust, järnförlust och mekanisk förlust är de huvudsakliga källorna till förluster, och effektivitetsfördelen är mer betydande under låga-lättbelastningsförhållanden.
⑤Kostnadsegenskaper:Genom att förlita sig på permanentmagnetmaterial för sällsynta jordartsmetaller (som neodymjärnbor), står materialkostnaden för en hög andel (cirka 30% -50%), och fluktuationen av priserna på sällsynta jordartsmetaller kommer att direkt påverka kostnaden för motorer; Att förenkla strukturen minskar tillverknings- och monteringskostnaderna, och den totala kostnaden för modeller med små och medelstora krafter (som kW-nivå) kan vara lägre än för magnetiseringsmotorer.
2. Jämförelse av nyckelskillnader: tydlig differentiering i tabellformat
| Jämföra dimensioner | Excitationsmotor (elektrisk magnetisering) | Permanentmagnetmotor (permanentmagnet synkron/asynkron) |
| Metod för generering av magnetfält | Magnetlindningen aktiverad (kräver extern magnetiseringsströmförsörjning) | Inbyggd magnetism av permanentmagneter (ingen strömförsörjning krävs efter magnetisering) |
| Kärnstruktur | Inklusive excitationslindning, släpring/kolborste (eller borstlös excitation), exciteringskontroll | Innehåller permanentmagnet (rotor), ingen excitationslindning och släpring/kolborste |
| Justerbar magnetfält | Kan justeras exakt genom exciteringsström (flexibel) | Ej justerbar (beroende på permanentmagnetens egenskaper, kräver indirekt justering genom vektorstyrning) |
| Effektivitetsnivå | Lägre (med excitationsförluster), bättre effektivitet under hög-driftsförhållanden | Hög (ingen excitationsförlust), betydande fördelar i liten och medelstor effekt/lätt belastningseffektivitet |
| Underhållskrav | Hög (kolborste måste bytas ut regelbundet, exciteringssystemet behöver underhållas) | Låg (inga känsliga delar, kräver endast rutinunderhåll) |
| Kostnadsstruktur | Låg materialkostnad (utan permanentmagneter), hög struktur/kontrollkostnad | Hög materialkostnad (permanentmagnet för sällsynta jordartsmetaller), låg struktur-/kontrollkostnad |
| Miljöanpassningsförmåga | Släpringsstrukturen är benägen att bilda gnistor (ej lämplig för explosionssäkra/dammiga scenarier-) | Ingen risk för gnistor (gäller explosionssäkra och rena miljöer)- |
| Risk för avmagnetisering | Nej (magnetfält som genereras av ström, försvinner efter strömavbrott) | Ja (hög temperatur, starka vibrationer, överström kan orsaka avmagnetisering av permanentmagneter) |
3. Tillämpligt scenario: Matcha det optimala valet baserat på efterfrågan
(1) Excitationsmotor: lämplig för efterfrågan på "hög effekt, stark reglering, låg kostnadsfluktuation"
①Storskaliga kraftgenereringssystem, såsom termiska/vattenkraftsgeneratorer (MW-nivå) och vindturbiner (dubbelmatade asynkrona modeller), kräver stabil utspänning och kan anpassa sig till förändringar i nätets belastning genom excitationsreglering.
②Tung industriell drivning: såsom gruvkrossar, stora stålverk och fartygsframdrivningsmotorer (hög effekt, högt vridmoment, kräver brett hastighetsreglering, och den höga andelen sällsynta jordartsmetaller är oekonomisk)
③Scenarier med låg spänning och hög ström: som likströmsmotorer i den elektrolytiska aluminiumindustrin, som noggrant kan kontrollera vridmomentet genom excitationsreglering och undvika risken för avmagnetisering av permanentmagneter under höga strömmar.
④Scenarier som är kostnadskänsliga och inte har några underhållsrestriktioner, såsom traditionella industrifläktar och vattenpumpar (som inte kräver extrem effektivitet och kan acceptera regelbundet underhåll av kolborstar).
(2) Permanent magnetmotor: lämplig för behoven av "hög effektivitet, lågt underhåll och kompakt utrymme"
①Ny energifordon: såsom drivmotorer för rena elfordon och hybridfordon (kräver hög effekttäthet, hög effektivitet, begränsat utrymme/vikt och inga underhållskrav).
②Industriella servosystem: såsom robotleder, precisionsmaskinspindlar (som kräver hög-precisionshastighetsreglering, låg vibration och den höga känsligheten och låga förlusten av permanentmagnetmotorer är mer lämpliga).
③Hushålls-/kommersiella apparater: såsom luftkonditioneringskompressorer, tvättmaskinsmotorer, drönarmotorer (liten till medeleffekt, hög effektivitet, kan minska energiförbrukningen och användarna har nolltolerans för underhåll).
④Särskilda miljötillämpningar: som medicinsk utrustning (motorer för MRI-utrustning), explosionssäkra -verkstadsmotorer (gnistfria, lågt underhåll, lämpliga för rena/farliga miljöer).
⑤Låg elproduktion från förnybara energikällor, såsom små solcellsväxelriktare och bärbara generatorer (hög effektivitet kan förbättra energiutnyttjandet, kompakt struktur är lätt att installera).
4.Sammanfattning
(1) Att välja en magnetiseringsmotor:När kravet är "hög effekt, stark magnetfältsreglering och undvikande av sällsynta jordartskostnader", och en viss underhållsnivå är acceptabel (som i storskaliga industri- och kraftgenereringsfält), är en magnetiseringsmotor ett mer praktiskt val.
(2) Att välja permanentmagnetmotorer:När efterfrågan är "hög effektivitet, lågt underhåll, liten storlek/lättvikt", och toleransen för kostnadsfluktuationer är hög (som inom områdena ny energi, precisionstillverkning och hushållsutrustning), har permanentmagnetmotorer fler fördelar.
Riktningen för teknisk iteration för båda är också tydlig: magnetiseringsmotorer utvecklas mot "borstlösa" (minska underhållet) och "effektiv magnetiseringskontroll", medan permanentmagnetmotorer slår igenom mot "sällsynta jordartsmetaller permanentmagnetmaterial" (sänker kostnaderna) och "hög temperatur och avmagnetiseringsmotstånd" (förbättrar tillförlitligheten).
