Подробное введение в
Синхронные двигатели с постоянными магнитами
Определение: Синхронный двигатель с постоянными магнитамиэто тип двигателя, в котором ротор использует постоянные магниты для создания постоянного магнитного поля, а обмотки статора подаются под напряжением переменного тока для создания вращающегося магнитного поля. Скорость ротора строго синхронизирована со скоростью вращающегося магнитного поля статора.
Основные структурные компоненты
Физическая структура синхронного двигателя с постоянными магнитами в основном состоит из статора (неподвижной части) и ротора (вращающейся части), а также вспомогательных компонентов:
Статор: сердечник статора (сложенные друг на друга листы кремнистой стали), трех-фазные (или много-фазные) обмотки, система изоляции и корпус.
Функция: генерирует вращающееся магнитное поле при подаче переменного тока; Корпус также обеспечивает поддержку и отвод тепла.
Ротор: сердечник ротора, постоянные магниты (обычно NdFeB или SmCo), вал, оболочка (для высокоскоростных-двигателей).
Функция: Постоянные магниты генерируют постоянное магнитное поле возбуждения; сердечник ротора образует магнитную цепь, а вал передает механический крутящий момент.
Торцевые крышки и подшипники: передняя и задняя торцевые крышки, подшипники, система охлаждения (с воздушным-/жидкостным-охлаждением.
Функция: Поддерживает вращение ротора, обеспечивает равномерный воздушный зазор между статором и ротором и отводит тепло от двигателя.
Датчики (опция): вращающийся трансформатор, датчик Холла, энкодер.
Функция: определяет положение ротора для высокоточного-регулирования скорости при векторном управлении (FOC).
Основной принцип:
① Генерация магнитного поля: Трехфазный синусоидальный переменный ток подается на обмотки статора, образуя синхронно вращающееся магнитное поле в пространстве (скорость ns=60f/p, f — частота, p — число пар полюсов). Постоянные магниты на роторе создают постоянное магнитное поле возбуждения.
② Синхронная работа: вращающееся магнитное поле статора и магнитное поле постоянного магнита ротора соединяются, генерируя электромагнитный крутящий момент, который «тащит» ротор до той же скорости, что и вращающееся магнитное поле. При изменении нагрузки силовой угол между полюсами ротора и магнитным полем статора адаптивно изменяется, чтобы сбалансировать крутящий момент, но скорость остается строго синхронизированной, без проскальзывания.
③ Метод управления. Для достижения эффективной работы обычно используется-ориентированное управление (FOC) или прямое управление крутящим моментом (DTC). Путем определения положения ротора ток статора разделяется на компонент возбуждения, генерирующий магнитное поле, и компонент крутящего момента, генерирующий крутящий момент, которые контролируются отдельно, достигая характеристик регулирования скорости, аналогичных двигателю постоянного тока.
