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May 02, 2024

高性能の設計と運用

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2656 (2023) この記事を引用 1166 アクセス メトリクスの詳細 高出力永久磁石速度調整器は、冷却水ポンプに適用されます。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2656 (2023) この記事を引用

1166 アクセス

メトリクスの詳細

高出力永久磁石速度調整器は、馬港（グループ）ホールディング株式会社の鉄鋼生産中のエネルギーを節約するために冷却水ポンプに適用されています。モバイルベースを備えた高出力永久磁石速度調整器の設計されたセットアップが示されていますこの原稿では、駆動シャフトと従動シャフトの間の異なる噛み合い領域の下の磁気渦がシミュレートされています。 また、推定によると、磁石速度レギュレータ制御の冷却水ポンプは、従来のバルブ制御ポンプと比較して、電力エネルギーを 22% (年間約 1,756,400 kW·h) 節約でき、この設定によって発生する廃熱は 50 パーセント未満です。 -シャフトパワーの数千分の1。 一方、永久磁石式調速機は、駆動軸と従動軸が非接触であるため、振動が大幅に低くなります。

従来のギアボックスと比較して、永久磁石と導体の間の相対運動による磁気渦に基づいた永久磁石速度調整器は、エネルギー効率が高く、信頼性が高く、設置が簡単で、コストが低いなどのいくつかの利点があります。 、モーター1、2のソフトスタート。 モーターには永久磁石で速度を調整できる新技術が使用されており、速度を制御してエネルギーを節約し、排出ガス削減に貢献します。 したがって、産業分野の研究者からますます注目が集まっています。

ディスク型永久磁石速度調整器は 1990 年代に提案されて以来、開発が止まらない 3,4。 近年、永久磁石式調速機の研究は、基礎解析のためのモデルやシミュレーションの項目 5,6 だけでなく、産業における構造改善を伴う応用分野でも研究が進められている 7,8。 仮想等価線法は、永久磁石速度調整器のエアギャップ領域における磁場分布に対する最終効果を解決するために開発されました。 静的エアギャップ磁束密度の計算により、モデルに基づいて計算された端効果補償関数は、有限要素法による計算結果と非常に一致していることがわかりました9。 いくつかの研究における 3D 過渡渦磁場のモデルによれば、銅ディスクをアルミニウム ディスクに置き換えることで、永久磁石カプラの速度制御の安定性が向上する可能性があります 10。 無負荷条件下で軸方向磁束永久磁石を備えた機械の電磁性能を評価するための、高速で正確な 3D モデリング方法が提案されました。 ディスク速度レギュレータの局所磁場密度、起電力、およびコギング トルクの計算結果は、実験による測定結果と非常によく一致していました11。 高速な過渡電流応答を備えた新しい弱め磁束制御戦略は、電気自動車での弱め磁束制御アプリケーションを容易にするように設計されており、シミュレーションと実験の結果は、提案された戦略が高速トルク応答を達成でき、また、トルクを低減する能力があることを示しました。安定状態のトルク変動１２． 250 kW 永久磁石ガバナの構造を改良して熱伝導を改善し、この装置の安定した信頼性の高い動作を保証します13。 特殊な永久磁石アレイの一種であるハルバッハ アレイが永久磁石カプラで試行され、シミュレーションとテストの両方で軸速度調整器の効率が高いことが示されました 14,15。 さらに、分離効率を向上させるために、分離器にもハルバッハ配列が使用されています16。 永久磁石速度調整器に関する比較的体系的な研究も参考文献 17、18、19 に示されています。

この原稿では、鉄鋼生産における冷却水ポンプに使用される 450 kW 永久磁石速度調整器が示されています。 この速度調整器にはN-S極配列構造が採用されており、磁石駆動通風により誘起される導体駆動通風内の磁界と電流密度が有限要素モデリング(FEM)解析に基づいてシミュレーションされています。 モーターの下では、プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) によって制御される自動移動ベースが斬新に使用され、噛み合い領域とその結果として生じる磁気渦を調整し、パイプ内の水の流れを維持するためにモーターの出力を変更します。 測定と計算の結果、本研究の磁石速度調整器制御冷却水ポンプは、従来のバルブ制御ポンプと比較して、22%、年間約 1,756,400 kW・h の電力エネルギーを節約できることがわかりました。 したがって、この種の永久磁石式調速機はコンパクトな構造になっています（軸方向のピッチはわずか 25 cm）。 さらに、永久磁石速度調整器を使用すると、明らかに振動が減少することが観察されます。 一方、熱放射の理論に基づいて、セットアップ内の廃熱は非常に低くなります。