Αναλυτική Εισαγωγή στο
Σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη
Ορισμός: Ένας σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτηείναι ένας τύπος κινητήρα στον οποίο ο ρότορας χρησιμοποιεί μόνιμους μαγνήτες για να δημιουργήσει ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο και οι περιελίξεις του στάτη ενεργοποιούνται με εναλλασσόμενο ρεύμα για να δημιουργήσουν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Η ταχύτητα του ρότορα είναι αυστηρά συγχρονισμένη με την ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτορα.
Κύρια δομικά στοιχεία
Η φυσική δομή ενός σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη αποτελείται κυρίως από έναν στάτορα (στάσιμο μέρος) και έναν ρότορα (περιστρεφόμενο μέρος), καθώς και από βοηθητικά εξαρτήματα:
Στάτης: Πυρήνας στάτη (στοιβαγμένα φύλλα από χάλυβα πυριτίου), περιελίξεις τριών- φάσεων (ή πολυ-), σύστημα μόνωσης και περίβλημα.
Λειτουργία: Δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενο ρεύμα. το περίβλημα παρέχει επίσης υποστήριξη και απαγωγή θερμότητας.
Ρότορας: Πυρήνας ρότορα, μόνιμοι μαγνήτες (συνήθως NdFeB ή SmCo), άξονας, θήκη (για-κινητήρες υψηλής ταχύτητας)
Λειτουργία: Οι μόνιμοι μαγνήτες δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο σταθερής διέγερσης. ο πυρήνας του ρότορα σχηματίζει το μαγνητικό κύκλωμα και ο άξονας εξάγει μηχανική ροπή.
Ακραία καλύμματα και ρουλεμάν: Μπροστινά και πίσω ακραία καλύμματα, ρουλεμάν, δομή ψύξης (-ψύξη με αέρα/υγρό-ψύξη)
Λειτουργία: Υποστηρίζει την περιστροφή του ρότορα, εξασφαλίζει ομοιόμορφο διάκενο αέρα μεταξύ στάτορα και ρότορα και αφαιρεί τη θερμότητα από τον κινητήρα.
Αισθητήρες (προαιρετικά): Περιστροφικός μετασχηματιστής, αισθητήρας εφέ Hall, κωδικοποιητής
Λειτουργία: Ανιχνεύει τη θέση του ρότορα για ρύθμιση ταχύτητας υψηλής-ακρίβειας στο διανυσματικό έλεγχο (FOC).
Βασική Αρχή:
① Δημιουργία Μαγνητικού Πεδίου: Τριφασικό ημιτονοειδές εναλλασσόμενο ρεύμα εφαρμόζεται στις περιελίξεις του στάτη, σχηματίζοντας ένα σύγχρονο περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στο χώρο (ταχύτητα ns=60f/p, f είναι η συχνότητα, p είναι ο αριθμός των ζευγών πόλων). Οι μόνιμοι μαγνήτες στον ρότορα δημιουργούν ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο διέγερσης.
② Σύγχρονη λειτουργία: Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα και το μόνιμο μαγνητικό πεδίο του ρότορα ζευγαρώνουν, παράγοντας ηλεκτρομαγνητική ροπή που "σύρει" τον ρότορα στην ίδια ταχύτητα με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Όταν αλλάζει το φορτίο, η γωνία ισχύος μεταξύ των πόλων του ρότορα και του μαγνητικού πεδίου του στάτορα αλλάζει προσαρμοστικά για να εξισορροπηθεί η ροπή, αλλά η ταχύτητα παραμένει αυστηρά συγχρονισμένη, χωρίς ολίσθηση.
③ Μέθοδος ελέγχου: Για να επιτύχετε αποτελεσματική λειτουργία, χρησιμοποιείται τυπικά-έλεγχος πεδίου (FOC) ή άμεσος έλεγχος ροπής (DTC). Ανιχνεύοντας τη θέση του ρότορα, το ρεύμα του στάτορα αποσυνδέεται στη συνιστώσα διέγερσης που δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο και στη συνιστώσα ροπής που δημιουργεί τη ροπή, τα οποία ελέγχονται χωριστά, επιτυγχάνοντας απόδοση ρύθμισης ταχύτητας παρόμοια με έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος.
