Kalıcı Mıknatıslı Motorlar Endüstriyel Verimliliği ve Hassasiyeti Artırıyor

Elektrikli motorlar modern sanayinin can damarını yönlendiriyor ve bunların arasında, Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motorlar (PMSM) birçok sektörde üstün bir çözüm olarak ortaya çıkıyor.Geleneksel motorlara göre hangi avantajları sunuyorlar?Bu makalede PMSM yapısının, çalışma ilkelerinin, kontrol stratejilerinin ve PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin, PMSM'nin,Kontrol yöntemleri, ve uygulamalar.

Kalıcı mıknatıslı senkroniz motor (PMSM), uyarı manyetik alanının kalıcı mıknatıslar tarafından sağlandığı bir tür senkroniz motordur.Geleneksel elektrikle heyecanlanan senkron motorlarla karşılaştırıldığında, PMSM'ler, daha kompakt bir yapı ve daha yüksek verimliliğe yol açan ek uyarılma sargılarına ve güç kaynaklarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.PMSM'ler daha yüksek güç yoğunluğu sunar, tork-inersi oranı ve kontrol hassasiyeti, onları yüksek performanslı servo sürücüler, elektrikli araçlar, rüzgar enerjisi üretimi ve diğer uygulamalar için idealdir.

PMSM'ler öncelikle iki parçadan oluşur: statör ve rotor. Temel yapıları geleneksel senkroni motorlara benziyor olsa da, rotor tasarımı temel yeniliklerini temsil eder.

Bir PMSM'nin sabit bileşeni olan statör, esas olarak statör çekirdeğini ve statör sargılarını içerir.Stator sargıları stator çekirdeğinin yuvalarına yerleştirilmiştir, iki fazlı ve üç fazlı konfigürasyonların en yaygın olduğu çok fazlı AC sargılarını oluşturur. sargı dağılımına dayanarak, stator sargıları şunlara sınıflandırılabilir:

Dağıtılmış sargılar, faz başına kutup başına birden fazla yuva içerir (Q=2,3Avantajları, daha yüksek harmonikleri etkili bir şekilde bastırmakta ve üretim karmaşıklığı arttıkça motor performansını iyileştirmektedir.

Konsantre sargılar, faz başına bir kutup için bir yuva kullanır (Q = 1). Üretilmesi daha basit olsa da, daha yüksek harmonik içerik üretirler ve bu da harmonik bastırma için ek önlemler gerektirir.

Rotor, dönen bileşen, ana yeniliği olarak kalıcı mıknatıslara sahiptir.

SPMSM'lerde, mıknatıslar doğrudan rotor yüzeyine monte edilir.Ancak daha düşük mekanik dayanıklılık ve havalı boşluk etkilerine karşı mıknatıs hassasiyetinden muzdarip.

IPMSM'ler, rotor içine mıknatıslar yerleştirir, üstün mekanik dayanıklılık ve artan tork yoğunluğu için isteksizlik torkunu kullanma yeteneği sunar.Tek katmanlı dahil olmak üzere, çok katmanlı ve V tipi düzenlemeler.

Önemlilik oranına dayalı daha fazla sınıflandırma, PMSM'leri şunlara ayırır:

• Yüksek kutup PMSM'leri:Doğrudan eksen indüktansı (Ld) kare eksen indüktansı (Lq) dan farklı.
• Çıkmaz kutup PMSM'leri:Burada Ld, Lq'ye eşit.

PMSM'ler statörün dönen manyetik alanı ile rotörün kalıcı manyetik alanı arasındaki etkileşim yoluyla çalışır.Döner manyetik alan yaratır.Rotörün kalıcı manyetik alanı bu dönen alanla senkronize olur ve dönüşü yönlendiren tork üretir.Senkronizasyon, rotor hızı stator alanının dönüş hızı ile eşleştiğinde gerçekleşir..

İndüksiyon motorlarına benzer şekilde, PMSM statör sargılarında üç fazlı AC akımı dönen manyetik alan yaratır. Alanın dönüş hızı güç kaynağı frekansına ve statör kutup çiftlerine bağlıdır:

n = 60f / p

Burada n dönme hızı (rpm), f frekans (Hz) ve p kutup çift sayımıdır.

Rotor kalıcı manyetik alanları ve statör dönen alanlar arasındaki etkileşim elektromanyetik tork üretir.ve motor yapısal parametreleriSPMSM'ler öncelikle kalıcı mıknatıs tork üretirken, IPMSM'ler, çıkıntılı kutup tasarımı nedeniyle hem kalıcı mıknatıs tork hem de isteksizlik tork üretir.

PMSM kontrolü, hızın, torkun ve pozisyonun kesin düzenlenmesini amaçlamaktadır. Doğal olmayan, güçlü bir şekilde birleştirilmiş doğası göz önüne alındığında, PMSM kontrolü benzersiz zorluklar getirir.

Bu basit yöntem, sabit bir voltaj-frekans oranını koruyarak motor hızını kontrol eder.Yüksek performanslı uygulamalar için uygun olmaması.

Bu gelişmiş teknik, bağımsız kontrol için statör akımını uyarma ve tork bileşenlerine ayırır.FOC yüksek hassasiyet ve dinamik yanıt sağlar ancak koordinat dönüşümleri ve parametreler tanımlamayı içeren karmaşık algoritmalar gerektirir.

Referans olarak rotor akışını kullanan bu yöntem, ayrı uyarılma ve tork kontrolü için statör akımını d-eksen ve q-eksen bileşenlerine ayırır.Hızlı tork tepkisini sağlayan ancak doğru rotor pozisyon verileri gerektiren.

Bu değişim, doğrudan rotor pozisyonu bağımlılığını ortadan kaldırarak, ancak algoritmik karmaşıklığı artıran stator akışını referans olarak kullanır.

DTC, statör gerilim vektörlerini, referans tork ve akış değerlerine uymak için kontrol ederek torku doğrudan düzenler.azaltma önlemleri gerektiren önemli bir tork dalgalanması üretir..

Konum sensörlerinin ortadan kaldırılması maliyeti ve karmaşıklığı azaltır.

Bu yöntem, rotor konumunu geri EMF gözlemlerinden tahmin eder, ancak gürültü müdahalelerine karşı savunmasız olan küçük sinyal amplitudaları nedeniyle düşük hızlarda mücadele eder.

Yüksek frekanslı sinyalleri enjekte ederek ve belirginlik etkilerinden kaynaklanan induktansa değişimlerini izleyerek, bu yaklaşım IPMSM'ler için iyi çalışır ancak daha yüksek anahtarlama frekanslarını gerektirir.

Trapezoidal back-EMF'li PMSM'ler için kullanılan bu basit yöntem, önemli bir tork dalgalanması üretir.

Geleneksel indüksiyon motorlarına kıyasla, PMSM'ler şunları sunar:

Heyecan akımının ortadan kaldırılması, özellikle hafif yükler altında belirgin kayıpları azaltır.Çalışmalar, PMSM'lerin karşılaştırılabilir koşullar altında premium verimlilik (IE3) indüksiyon motorlarından yaklaşık% 2 daha yüksek verimlilik elde ettiğini göstermektedir..

Yüksek enerjili kalıcı mıknatıslar, kompakt boyutlarda daha güçlü manyetik alanlar sağlar ve birim hacme daha fazla güç sağlar.

Düşük eylemsizliğe sahip kompakt rotor tasarımları, dinamik tepkiyi artıran hızlı başlangıç-durma işlemlerini ve hızlanmayı kolaylaştırır.

FOC ve DTC gibi gelişmiş kontrol yöntemleri, hızın, torkun ve konumun hassas bir şekilde düzenlenmesini sağlar ve zorlu servo uygulamalarını karşılar.

PMSM'ler çeşitli alanlarda öne çıkıyor:

PMSM, EV itici sistemleri için idealdir. Tesla ve BYD gibi büyük üreticiler bu teknolojiyi benimsemişlerdir.

Doğrudan tahrikli PMSM rüzgar türbinleri, mekanik kayıpları ve bakımı azaltarak sert ortamlarda güvenilirliği arttırarak vites kutularını ortadan kaldırır.

Yüksek performanslı servo sistemlerindeki temel bileşenler olarak, PMSM'ler endüstriyel robotların ve CNC makinelerinin zorlu taleplerini karşılar.

Dönüştürücü tabanlı klimalarda, çamaşır makinelerinde ve buzdolaplarında yaygın olarak kullanılan PMSM'ler, gürültüyü azaltırken enerji verimliliğini artırır ve ömrünü uzatır.

Üstün verimlilikleri, güç yoğunlukları ve kontrol hassasiyeti ile PMSM'ler motor teknolojisinde önemli bir ilerlemeyi temsil eder.Kalıcı mıknatıs malzemeleri ve kontrol algoritmaları gelişmeye devam ederken, uygulamalar elektrikli hareketlilik, akıllı üretim ve havacılık alanlarında daha da genişleyecek.ve sensörsüz teknikler PMSM'nin sürekli gelişimini sağlayacaktır..