Структурата и принципът на работа на
синхронен двигател с постоянен магнит
1. Структурата на синхронния двигател с постоянен магнит
Синхронният двигател с постоянен магнит (PMSM) се състои главно от ротор, краен капак и статор. Основната структура е: вал, ротор, статорна сърцевина, статорна намотка, основа и охлаждащ вентилатор.
Синхронният двигател с постоянен магнит се състои от статорно ядро и намотка, генериращи синхронно въртящо се магнитно поле. Функцията на статора е да генерира магнитно поле по време на работа на двигателя. След като симетричният трифазен променлив ток премине в трифазната статорна намотка, се генерира въртящо се магнитно поле, което се върти по вътрешното кръгово пространство на статора и ротора със синхронна скорост. Статорът на трифазния синхронен двигател с постоянен магнит не се различава много от този на трифазния асинхронен двигател с променлив ток по структура.
Първата форма:ротор с полюс на постоянен магнит, монтиран върху периферната повърхност на сърцевината на ротора, се нарича ротор с постоянен магнит с изпъкнала повърхност.
Втората форма:полюсът на постоянния магнит е вграден върху повърхността на сърцевината на ротора, което се нарича повърхностно вграден ротор с постоянен магнит.
Третата форма:По-често се използва в по-големи двигатели за вграждане на постоянни магнити вътре в ротора, което се нарича вграден ротор с постоянен магнит (или вграден ротор с постоянен магнит или вграден ротор с постоянен магнит). Постоянният магнит е вграден вътре в сърцевината на ротора и има слотове за инсталиране на постоянни магнити в сърцевината. Основното разположение на постоянните магнити е показано на фигурата. Във всяка форма има комбинация от множество слоеве постоянни магнити.
2. Принцип на работа на синхронен двигател с постоянен магнит
Синхронните двигатели с постоянен магнит обикновено са оборудвани с въртящ се трансформатор (резолвер), както е показано на фигурата. Това е електромагнитен сензор, използван за откриване на позицията и скоростта на ротора. Принципът на резолвера е основно същият като този на трансформатора.
Резолверът на синхронния двигател с постоянен магнит приема резолвер на съпротивление, а неговият ротор е сърцевина на ротор без роторни намотки. Роторът е изработен от специална форма с желязна сърцевина и изходното напрежение се променя по амплитуда в зависимост от разстоянието между сърцевината на ротора и ядрото на статора (тип амплитудна модулация).
Синхронният двигател с постоянен магнит е устройство, в което магнитното поле на електромагнита и магнитното поле на постоянния магнит се дърпат взаимно, за да генерират сила и движение, както е показано на фигурата.
Трифазният симетричен променлив ток е свързан към трифазната намотка на статора на двигателя, за да генерира въртящо се магнитно поле. Съгласно принципа, че противоположните полюси се привличат един друг и като полюси се отблъскват, без значение каква е първоначалната относителна позиция на въртящите се полюси на статора и постоянните магнитни полюси, въртящите се полюси на статора винаги ще дърпат ротора да се върти синхронно поради магнитната сила.
Характеристики на синхронен двигател с постоянен магнит
Малък размер, леко тегло и висока плътност на мощността. Прилагането на високопроизводителни ултраздрави постоянни магнитни материали значително намали размера и теглото на двигателите с постоянен магнит, а плътността на мощността е поне 1,5 пъти по-голяма от тази на обикновените трифазни асинхронни двигатели.
Висока ефективност и икономия на енергия. Тъй като възбуждащото магнитно поле се осигурява от постоянни магнити, роторът с постоянен магнит не се нуждае от възбуждане и ефективността може да достигне до 90%. В сравнение с асинхронните двигатели, диапазонът на скоростта на работа с висока ефективност е широк и спестяването на енергия е значително. Особено при ниска скорост предимството е по-очевидно.
Ниско повишаване на температурата. Поради високата ефективност на двигателите с постоянен магнит, няма загуба на съпротивление в намотката на ротора и има малък или почти никакъв реактивен ток в намотката на статора, което прави температурата на двигателя ниска и удължава експлоатационния живот на двигателя.
Бърза реакция, широк обхват на регулиране на скоростта, висока надеждност, нисък шум и гладка работа, подходящи за случаи със средна и висока мощност. Понастоящем електрическите леки автомобили обикновено използват синхронни двигатели с постоянен магнит.
Необходими са определено количество постоянни магнити, което е по-скъпо от трифазните асинхронни двигатели. В допълнение, постоянните магнити са склонни към необратимо размагнитване при високи температури и тяхната надеждност е по-ниска от тази на трифазните асинхронни двигатели.
