Struktur dan Prinsip Generator Magnet Permanen

1. Struktur Keseluruhan

A magnet permanen generator sinkron Terdiri dari dua bagian utama: stator dan rotor. Stator mengacu pada bagian stasioner selama pengoperasian generator, terutama terdiri dari lembaran baja silikon, gulungan armatur simetris tiga fasa yang terhubung Y yang didistribusikan di slot stator dengan perbedaan sudut listrik 120° antar fasa, rumah yang mengamankan inti besi, dan penutup ujung. Rotor mengacu pada bagian yang berputar selama pengoperasian generator Generator sinkron magnet permanen biasanya terdiri dari inti rotor, baja magnet permanen, cincin penahan, dan poros rotor. Material magnet permanen, terutama magnet permanen berbasis kobalt, memiliki kekuatan tarik rendah dan keras serta rapuh. Jika rotor tidak memiliki perlindungan, ketika diameter rotor generator besar atau beroperasi pada kecepatan tinggi, gaya sentrifugal pada permukaan rotor dapat mendekati atau bahkan melebihi kekuatan tarik material magnet permanen, yang berpotensi merusak magnet permanen. Oleh karena itu, generator sinkron magnet permanen kecepatan tinggi sering menggunakan struktur rotor cincin penahan. Struktur rotor cincin penahan ini melibatkan pemasangan cincin silinder berdinding tipis yang terbuat dari material logam berkekuatan tinggi di sekeliling lingkar luar atau dalam rotor. Cincin penahan ini mengamankan baja magnet permanen dan potongan kutub besi lunak pada posisinya masing-masing di rotor. Dengan demikian, rotor generator sinkron magnet permanen menyerupai benda padat yang utuh, sehingga menjamin keandalan selama operasi kecepatan tinggi.

2. Struktur Rangkaian Magnetik Rotor

Karakteristik struktural generator sinkron magnet permanen terutama tercermin pada rotornya. Secara umum, berdasarkan hubungan antara arah magnetisasi magnet permanen dan arah putaran rotor, dapat diklasifikasikan menjadi tipe tangensial dan tipe radial, dan lain sebagainya.

(1) Struktur Rangkaian Magnetik Rotor Tangensial
Pada struktur rangkaian magnet rotor tangensial, arah magnetisasi rotor hampir tegak lurus terhadap sumbu fluks celah udara dan lebih jauh dari celah udara, sehingga menghasilkan kebocoran fluks magnet yang relatif besar. Namun, magnet permanen beroperasi secara paralel, dengan dua penampang magnet permanen menyediakan fluks magnet per kutub ke celah udara, yang dapat meningkatkan kerapatan fluks celah udara. Hal ini sangat menonjol dalam kasus dengan jumlah kutub yang tinggi. Oleh karena itu, tipe tangensial cocok untuk generator sinkron magnet permanen yang membutuhkan jumlah kutub yang tinggi dan kerapatan fluks celah udara yang tinggi. Metode fiksasi untuk magnet permanen dan potongan kutub menggunakan struktur cincin penahan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1(a).

(2) Struktur Rangkaian Magnetik Rotor Radial
Struktur rangkaian magnet rotor radial ditunjukkan pada Gambar 1(b). Arah magnetisasi magnet permanen konsisten dengan sumbu fluks celah udara dan lebih dekat ke celah udara. Dalam rangkaian magnet satu pasang kutub, dua magnet permanen memberikan gaya magnetomotif, beroperasi secara seri. Penampang setiap magnet permanen memberikan fluks magnet per kutub untuk generator, dan gaya magnetomotif setiap magnet permanen memberikan gaya magnetomotif untuk satu kutub generator.

Gambar 1: Diagram skematik struktur rangkaian magnetik rotor generator magnet permanen

Dibandingkan dengan struktur rotor tangensial, struktur rangkaian magnetik rotor radial memiliki koefisien kebocoran fluks magnetik yang lebih kecil. Pada struktur ini, karena magnet permanen menghadap langsung ke celah udara dan memiliki orientasi medan magnet, kerapatan fluks magnetik celah udara Bδ mendekati kerapatan fluks magnetik Bm pada titik operasi magnet permanen, sehingga meningkatkan tingkat pemanfaatan material magnet permanen. Magnet permanen pada struktur rotor radial dapat langsung dicetak atau direkatkan ke poros generator, sehingga struktur dan prosesnya relatif sederhana. Pengecoran paduan aluminium di antara kutub memastikan integritas struktur rotor dan memberikan efek peredaman, yang dapat meningkatkan kinerja transien generator dan meningkatkan ketahanan demagnetisasi material magnet permanen.

(3) Struktur Terintegrasi Rotor Tertanam

Saat ini, pada genset tradisional, mesin dan generator relatif terpisah. Poros engkol mesin memiliki dua ujung, terletak di bagian depan dan belakang mesin; ujung depan dilengkapi dengan roda gila dan tali penarik starter eksternal; ujung belakang berfungsi sebagai penggerak keluaran, biasanya digunakan untuk menghubungkan ke generator. genset berkecepatan tinggi Generator ini tidak hanya menghasilkan energi listrik, tetapi juga, melalui perhitungan momen inersia, memastikan momen inersia rotornya sama dengan momen inersia roda gila, sehingga menggunakan rotornya untuk menggantikan roda gila penggerak utama, menjadikannya bagian integral dari penggerak utama. Hal ini menghasilkan "struktur terintegrasi tertanam generator kecepatan tinggi". Ini secara signifikan mengurangi dimensi aksial unit dan mengurangi beratnya, secara fundamental mencapai pemisahan zona panas dan dingin dari genset, memfasilitasi solusi pembuangan panas, dan meningkatkan keandalan sistem.