Động cơ PM đa cực

Động cơ AC nam châm vĩnh cửu (PMAC) có nhiều ứng dụng bao gồm:

Máy móc công nghiệp: Động cơ PMAC được sử dụng trong nhiều ứng dụng máy móc công nghiệp, chẳng hạn như máy bơm, máy nén, quạt và máy công cụ.Chúng mang lại hiệu quả cao, mật độ năng lượng cao và điều khiển chính xác, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng này.

Người máy: Động cơ PMAC được sử dụng trong các ứng dụng người máy và tự động hóa, nơi chúng cung cấp mật độ mô-men xoắn cao, điều khiển chính xác và hiệu quả cao.Chúng thường được sử dụng trong cánh tay rô-bốt, dụng cụ gắp và các hệ thống điều khiển chuyển động khác.

Hệ thống HVAC: Động cơ PMAC được sử dụng trong các hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), nơi chúng mang lại hiệu quả cao, điều khiển chính xác và độ ồn thấp.Chúng thường được sử dụng trong quạt và máy bơm trong các hệ thống này.

Hệ thống năng lượng tái tạo: Động cơ PMAC được sử dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo, chẳng hạn như tua-bin gió và thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời, nơi chúng mang lại hiệu quả cao, mật độ năng lượng cao và điều khiển chính xác.Chúng thường được sử dụng trong các máy phát điện và hệ thống theo dõi trong các hệ thống này.

SPM so với IPM

Động cơ PM có thể được chia thành hai loại chính: động cơ nam châm vĩnh cửu bề mặt (SPM) và động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong (IPM).Cả hai loại thiết kế động cơ đều không chứa các thanh rôto.Cả hai loại đều tạo ra từ thông bằng các nam châm vĩnh cửu được gắn vào hoặc bên trong rôto.

Động cơ SPM có nam châm gắn bên ngoài bề mặt rôto.Do cách lắp cơ học này, độ bền cơ học của chúng yếu hơn so với động cơ IPM.Độ bền cơ học suy yếu giới hạn tốc độ cơ học an toàn tối đa của động cơ.Ngoài ra, các động cơ này thể hiện độ mặn từ tính rất hạn chế (Ld ≈ Lq).Các giá trị điện cảm được đo tại các đầu nối của rôto là nhất quán bất kể vị trí của rôto.Do tỷ lệ độ mặn gần như thống nhất, các thiết kế động cơ SPM phụ thuộc đáng kể, nếu không muốn nói là hoàn toàn, vào thành phần mô-men xoắn từ tính để tạo ra mô-men xoắn.

Động cơ IPM có một nam châm vĩnh cửu được gắn vào rôto.Không giống như các đối tác SPM của chúng, vị trí của các nam châm vĩnh cửu làm cho động cơ IPM hoạt động rất tốt về mặt cơ học và phù hợp để vận hành ở tốc độ rất cao.Những động cơ này cũng được xác định bởi tỷ lệ độ mặn từ tính tương đối cao (Lq > Ld).Do tính chất mặn từ tính của chúng, động cơ IPM có khả năng tạo ra mô-men xoắn bằng cách tận dụng cả thành phần mô-men xoắn từ tính và từ trở của động cơ.

Cấu trúc động cơ PM
Cấu trúc động cơ PM có thể được chia thành hai loại: bên trong và bề mặt.Mỗi thể loại có tập hợp con của nó.Một động cơ PM bề mặt có thể có nam châm trên hoặc lắp vào bề mặt của rôto, để tăng độ chắc chắn của thiết kế.Vị trí và thiết kế động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong có thể rất khác nhau.Nam châm của động cơ IPM có thể được lắp vào thành một khối lớn hoặc so le khi chúng đến gần lõi hơn.Một phương pháp khác là nhúng chúng vào một mẫu nan hoa.

Biến thiên điện cảm động cơ PM với tải
Chỉ có rất nhiều từ thông có thể được liên kết với một miếng sắt để tạo ra mô-men xoắn.Cuối cùng, bàn là sẽ bão hòa và không còn cho phép từ thông liên kết nữa.Kết quả là giảm độ tự cảm của đường đi bởi trường từ thông.Trong máy PM, các giá trị điện cảm trục d và trục q sẽ giảm khi dòng tải tăng.

Độ tự cảm trục d và q của động cơ SPM gần như giống hệt nhau.Vì nam châm ở bên ngoài rôto nên độ tự cảm của trục q sẽ giảm cùng tốc độ với độ tự cảm của trục d.Tuy nhiên, độ tự cảm của động cơ IPM sẽ giảm theo cách khác.Một lần nữa, độ tự cảm của trục d thấp hơn một cách tự nhiên vì nam châm nằm trong đường từ thông và không tạo ra đặc tính cảm ứng.Do đó, có ít sắt hơn để bão hòa trong trục d, dẫn đến giảm từ thông thấp hơn đáng kể so với trục q.

Các loại nam châm động cơ PM

Có một số loại vật liệu nam châm vĩnh cửu hiện được sử dụng cho động cơ điện.Mỗi loại kim loại đều có ưu và nhược điểm riêng.

Những đặc điểm chính

Tự cảm biến so với hoạt động vòng kín

Những tiến bộ gần đây trong công nghệ truyền động cho phép truyền động xoay chiều tiêu chuẩn “tự phát hiện” và theo dõi vị trí nam châm của động cơ.Hệ thống vòng kín thường sử dụng kênh xung z để tối ưu hóa hiệu suất.Thông qua các thói quen nhất định, biến tần biết vị trí chính xác của nam châm động cơ bằng cách theo dõi các kênh A/B và sửa lỗi với kênh z.Biết vị trí chính xác của nam châm cho phép tạo ra mô-men xoắn tối ưu dẫn đến hiệu quả tối ưu.

Làm suy yếu / tăng cường thông lượng của động cơ PM
Từ thông trong động cơ nam châm vĩnh cửu được tạo ra bởi các nam châm.Trường thông lượng đi theo một đường nhất định, có thể được tăng cường hoặc chống lại.Tăng cường hoặc tăng cường trường từ thông sẽ cho phép động cơ tạm thời tăng sản lượng mô-men xoắn.Đối lập với trường từ thông sẽ phủ nhận trường nam châm hiện có của động cơ.Trường nam châm giảm sẽ hạn chế sản xuất mô-men xoắn, nhưng giảm điện áp ngược.Điện áp back-emf giảm sẽ giải phóng điện áp để đẩy động cơ hoạt động ở tốc độ đầu ra cao hơn.Cả hai loại hoạt động đều yêu cầu dòng điện động cơ bổ sung.Hướng của dòng điện động cơ qua trục d, được cung cấp bởi động cơ cbộ điều khiển, xác định hiệu quả mong muốn.

Ưu điểm của động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm

Hiệu quả cao:Đường cong hiệu suất của động cơ không đồng bộ thường giảm nhanh hơn dưới 60% tải định mức và hiệu suất rất thấp khi tải nhẹ.Đường cong hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm cao và bằng phẳng, và nó nằm trong vùng hiệu suất cao ở mức 20% ~ 120% tải định mức.

Hệ số công suất cao:Giá trị đo được của hệ số công suất của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đất hiếm gần với giá trị giới hạn là 1,0.Đường cong hệ số công suất cao và bằng phẳng như đường cong hiệu suất.Hệ số công suất cao.Không cần bù công suất phản kháng hạ áp và tận dụng hết công suất của hệ thống phân phối điện.

Dòng điện stato nhỏ:Rôto không có dòng điện kích thích, công suất phản kháng giảm và dòng điện stato giảm đáng kể.So với động cơ không đồng bộ cùng công suất, giá trị dòng điện stato có thể giảm từ 30% đến 50%.Đồng thời, do dòng điện stato giảm đi rất nhiều nên độ tăng nhiệt độ động cơ giảm, mỡ ổ trục và tuổi thọ ổ trục được kéo dài.

Mô-men xoắn lệch bước và mô-men xoắn kéo vào cao:Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đất hiếm có mô-men xoắn ngoài bước và mô-men xoắn kéo vào cao hơn, giúp động cơ có khả năng chịu tải cao hơn và có thể được kéo vào đồng bộ một cách trơn tru.

Ứng dụng nào sử dụng động cơ PMSM?

Động cơ đồng bộ chuyển đổi tần số nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao được sử dụng rộng rãi trong máy ép phun, máy nén khí, thiết bị làm ống, máy thủy lực, máy thực phẩm, máy làm ống xi măng, máy đùn nhựa, máy kéo dây và thiết bị dược phẩm.