ساختار و اصل کار
موتور سنکرون آهنربای دائم
1. ساختار موتور سنکرون آهنربای دائمی
موتور سنکرون آهنربای دائم (PMSM) عمدتاً شامل روتور، پوشش انتهایی و استاتور است. ساختار اصلی عبارت است از: شفت، روتور، هسته استاتور، سیم پیچ استاتور، پایه و فن خنک کننده.
موتور سنکرون آهنربای دائمی از هسته استاتور و سیم پیچ تشکیل شده است که یک میدان مغناطیسی دوار همزمان ایجاد می کند. وظیفه استاتور ایجاد میدان مغناطیسی در حین کار موتور است. پس از عبور جریان متناوب سه فاز متقارن به سیم پیچ استاتور سه فاز، یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می شود که در امتداد فضای دایره داخلی استاتور و روتور با سرعت سنکرون می چرخد. استاتور موتور سنکرون آهنربای دائم سه فاز از نظر ساختار تفاوت چندانی با موتور سه فاز ناهمزمان AC ندارد.
فرم اول:روتور با قطب آهنربای دائمی که روی سطح محیطی هسته روتور نصب شده است، روتور آهنربای دائم بیرون زده سطحی نامیده می شود.
شکل دوم:قطب آهنربای دائمی روی سطح هسته روتور تعبیه شده است که به آن روتور آهنربای دائم تعبیه شده روی سطح می گویند.
شکل سوم:معمولاً در موتورهای بزرگتر برای تعبیه آهنرباهای دائمی در داخل روتور استفاده می شود که به آن روتور آهنربای دائم تعبیه شده (یا روتور آهنربای دائم داخلی یا روتور آهنربای دائم تعبیه شده) می گویند. آهنربای دائمی در داخل هسته روتور تعبیه شده است و شکاف هایی برای نصب آهنرباهای دائمی در هسته وجود دارد. آرایش اصلی آهنرباهای دائمی در شکل نشان داده شده است. در هر شکل، ترکیبی از چندین لایه آهنربای دائمی وجود دارد.
2. اصل کار موتور سنکرون آهنربای دائمی
موتورهای سنکرون آهنربای دائم به طور کلی مجهز به ترانسفورماتور چرخشی (تحلیل کننده) هستند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. این یک سنسور الکترومغناطیسی است که برای تشخیص موقعیت و سرعت روتور استفاده می شود. اصل حل کننده اساساً مانند ترانسفورماتور است.
تفکیک کننده موتور سنکرون مغناطیس دائمی از حل کننده رلوکتانس استفاده می کند و روتور آن یک هسته روتور بدون سیم پیچ روتور است. روتور از شکل خاصی با یک هسته آهنی ساخته شده است و ولتاژ خروجی با توجه به شکاف بین هسته روتور و هسته استاتور (نوع مدولاسیون دامنه) در دامنه تغییر می کند.
موتور سنکرون آهنربای دائم دستگاهی است که در آن میدان مغناطیسی آهنربای الکتریکی و میدان مغناطیسی آهنربای دائمی همدیگر را می کشند تا نیرو و حرکت ایجاد کنند، همانطور که در شکل نشان داده شده است.
جریان متناوب متقارن سه فاز به سیم پیچ سه فاز استاتور موتور متصل می شود تا میدان مغناطیسی دوار ایجاد کند. با توجه به این اصل که قطب های مخالف یکدیگر را جذب می کنند و مانند قطب ها یکدیگر را دفع می کنند، مهم نیست که موقعیت نسبی اولیه قطب های چرخان استاتور و قطب های مغناطیسی دائمی چگونه باشد، قطب های چرخان استاتور همیشه روتور را به سمت چرخش همزمان می کشانند. نیروی مغناطیسی
ویژگی های موتور سنکرون آهنربای دائم
اندازه کوچک، وزن سبک و چگالی توان بالا. استفاده از مواد مغناطیسی دائمی فوق قوی با کارایی بالا، اندازه و وزن موتورهای آهنربای دائم را تا حد زیادی کاهش داده است و چگالی توان آن حداقل 1.5 برابر موتورهای سه فاز ناهمزمان معمولی است.
راندمان بالا و صرفه جویی در انرژی. از آنجا که میدان مغناطیسی تحریک توسط آهنرباهای دائمی تامین می شود، روتور آهنربای دائمی نیازی به تحریک ندارد و راندمان می تواند تا 90٪ باشد. در مقایسه با موتورهای ناهمزمان، محدوده سرعت عملیات با راندمان بالا گسترده است و صرفه جویی در انرژی قابل توجه است. به خصوص هنگام دویدن با سرعت کم، مزیت آن آشکارتر است.
افزایش دمای پایین به دلیل راندمان بالای موتورهای آهنربای دائم، در سیم پیچ روتور افت مقاومتی وجود ندارد و در سیم پیچ استاتور جریان راکتیو کم یا تقریباً وجود ندارد که باعث می شود دمای موتور پایین بیاید و عمر موتور را طولانی تر کند.
پاسخ سریع، محدوده تنظیم سرعت گسترده، قابلیت اطمینان بالا، سر و صدای کم و عملکرد روان، مناسب برای موقعیت های با قدرت متوسط و بالا. در حال حاضر، خودروهای سواری برقی معمولاً از موتورهای سنکرون آهنربای دائمی استفاده می کنند.
مقدار مشخصی آهنربای دائمی مورد نیاز است که گرانتر از موتورهای سه فاز ناهمزمان است. علاوه بر این، آهنرباهای دائمی در دماهای بالا مستعد مغناطیس زدایی غیرقابل برگشت هستند و قابلیت اطمینان آنها کمتر از موتورهای سه فاز ناهمزمان است.
