Động cơ nam châm vĩnh cửu dẫn động trực tiếp màu xanh

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là gì?
 

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) là động cơ đồng bộ xoay chiều có kích thích trường được cung cấp bởi nam châm vĩnh cửu và có dạng sóng EMF phía sau hình sin.PMSM là sự giao thoa giữa động cơ cảm ứng và động cơ DC không chổi than.Giống như một động cơ DC không chổi than, nó có một rôto nam châm vĩnh cửu và các cuộn dây trên stato.Tuy nhiên, cấu trúc stato với các cuộn dây được tạo ra để tạo ra mật độ từ thông hình sin trong khe hở không khí của máy giống với cấu trúc của động cơ cảm ứng.Mật độ công suất của nó cao hơn các động cơ cảm ứng có cùng xếp hạng do không có công suất stato dành riêng cho việc tạo ra từ trường.

Với nam châm vĩnh cửu, PMSM có thể tạo ra mô-men xoắn ở tốc độ bằng không, nó yêu cầu một biến tần điều khiển kỹ thuật số để vận hành.PMSM thường được sử dụng cho các ổ đĩa động cơ hiệu suất cao và hiệu suất cao.Điều khiển động cơ hiệu suất cao được đặc trưng bởi khả năng quay trơn tru trên toàn bộ dải tốc độ của động cơ, điều khiển mô-men xoắn hoàn toàn ở tốc độ bằng 0 và khả năng tăng tốc và giảm tốc nhanh.

Để đạt được sự kiểm soát như vậy, các kỹ thuật kiểm soát véc tơ được sử dụng cho PMSM.Các kỹ thuật điều khiển véc tơ thường được gọi là điều khiển hướng trường (FOC).Ý tưởng cơ bản của thuật toán điều khiển véc-tơ là phân tách dòng điện stato thành phần tạo từ trường và phần tạo mô-men xoắn.Cả hai thành phần có thể được kiểm soát riêng biệt sau khi phân hủy.

Hoạt động của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Nguyên lý làm việc của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tương tự như động cơ đồng bộ.Nó phụ thuộc vào từ trường quay mà sinh ra sức điện động với tốc độ đồng bộ.Khi cuộn dây stato được cung cấp năng lượng bằng cách cung cấp nguồn 3 pha, một từ trường quay được tạo ra ở giữa các khe hở không khí.

Điều này tạo ra mô-men xoắn khi các cực của rôto giữ từ trường quay ở tốc độ đồng bộ và rôto quay liên tục.Vì những động cơ này không phải là động cơ tự khởi động nên cần cung cấp nguồn điện có tần số thay đổi.

Phân tích nguyên lý ưu điểm kỹ thuật của động cơ nam châm vĩnh cửu
 
Nguyên lý hoạt động của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu như sau: Trong cuộn dây stato của động cơ cho dòng điện ba pha vào, sau khi dòng điện đi vào sẽ tạo thành từ trường quay cho cuộn dây stato của động cơ.Do rôto được lắp nam châm vĩnh cửu nên cực từ của nam châm vĩnh cửu được cố định, theo nguyên tắc các cực từ cùng pha hút lực đẩy khác nhau, từ trường quay sinh ra trong stato sẽ làm rôto quay, chuyển động quay tốc độ của rôto bằng tốc độ của cực quay được tạo ra trong stato.

Dạng sóng back-emf:

Back emf là viết tắt của lực điện động ngược nhưng còn được gọi là lực điện động ngược.Suất điện động ngược là điện áp xuất hiện trong động cơ điện khi có chuyển động tương đối giữa cuộn dây stato và từ trường của rôto.Các đặc tính hình học của rôto sẽ xác định hình dạng của dạng sóng back-emf.Các dạng sóng này có thể là hình sin, hình thang, hình tam giác hoặc hình gì đó ở giữa.

Cả máy cảm ứng và PM đều tạo ra dạng sóng ngược emf.Trong một máy điện cảm ứng, dạng sóng back-emf sẽ phân rã khi trường rôto còn lại phân rã dần do thiếu trường stato.Tuy nhiên, với máy PM, rôto tạo ra từ trường của riêng nó.Do đó, một điện áp có thể được tạo ra trong cuộn dây stato bất cứ khi nào rôto chuyển động.Điện áp back-emf sẽ tăng tuyến tính với tốc độ và là một yếu tố quan trọng trong việc xác định tốc độ vận hành tối đa.