By
Synchrone motoren met permanente magneet vinden een brede toepassing in industrieën vanwege hun hoge efficiëntie, vermogensdichtheid en nauwkeurige controle. Deze blog legt de constructie en het werkingsprincipe van de PMSM-motor, voordelen en toepassingen.
PMSM-motoren bestaan, net als andere elektromotoren, uit twee hoofdonderdelen:
stator: de buitenkant is stationair en draagt driefasewikkelingen die het magnetische veld van de rotor opzetten. Deze zijn vaak sinusvormig opgesteld om een gladde en sinusvormige fluxdichtheid te verkrijgen. De statorwikkelingen van de PMSM zijn ontworpen om een goede warmteafvoer mogelijk te maken.
rotor: De binnenrotor is gemonteerd met permanente magneten die gewoonlijk zijn gemaakt van zeldzame aardmaterialen zoals Neodymium-IJzer-Boron (NdFeB) vanwege hun hoge magnetische sterkte. De magneten zijn op de rotor gelijmd op die punten waar ze zullen interacteren met een roterend magnetisch veld dat door de stator wordt gecreëerd.
De PMSM-motoren kunnen worden geclassificeerd op basis van de opstelling van de magneten in de rotor:
Op het oppervlak gemonteerde PM (SPM): De magneten zijn op het rotoroppervlak gemonteerd. Deze constructie heeft als voordeel dat de complexiteit lager is en dus de luchtspleetfluxdichtheid hoger, wat een hoger koppel oplevert. Bij hoge snelheden hebben SPM-motoren echter extra structurele hulzen nodig om de magneten vast te houden. Een SPM-motor heeft een huls nodig die is gemaakt van hoogwaardig materiaal buiten de PM ter bescherming.
Binnenlandse PM: De magneten zijn begraven in de rotorkern. In een dergelijke configuratie kunnen betere mechanische stabiliteit, hogere operationele snelheden en een hoger luchtspleetkoppel worden bereikt. Door de magneten in de rotor te plaatsen, worden meerdere fluxbarrières gecreëerd die de saillantie vergroten en een groter overbelastingskoppel in een breed snelheidsbereik mogelijk maken. De reden waarom IPM-motoren vaak de voorkeur krijgen in toepassingen met hoge snelheden, is vanwege hun robuuste rotorconstructie en de mogelijkheid om hogere centrifugale krachten te dragen. In het geval van een IPM-motor zijn de permanente magneten begraven in de rotorkern.
Het werkingsprincipe van PMSM-motoren is de interactie van de magnetische velden:
1. Roterend magnetisch veld: De driefasige wisselstroom in de statorwikkelingen creëert een roterend magnetisch veld in de luchtspleet tussen de stator en de rotor.
2. Magnetische aantrekkingskracht en afstoting:De permanente magneten die op de rotor zijn gemonteerd, oefenen een constant magnetisch veld uit. Dit werkt samen met het roterende magnetische veld van de stator, waardoor er aantrekkingskrachten en afstotingskrachten ontstaan.
3.Synchrone rotatie: Het magnetische veld van de rotor richt zichzelf uit door magnetische aantrekking en afstoting door de rotatie van het magnetische veld bij de stator. Deze constante uitlijning zorgt ervoor dat de rotor in tandem draait met de gecreëerde rotatie in het magnetische veld door de stator. De rotatiesnelheid is direct gerelateerd aan de frequentie van de AC-voeding en het aantal polen binnen de motor.
Enkele van de geavanceerde regelmethoden die veel worden gebruikt in PMSM-motoren voor toepassingen waarbij nauwkeurige snelheids- en koppelregeling vereist is, zijn onder meer:
Veldgerichte besturing (FOC):Het biedt een zeer veelgebruikte techniek die uitstekende dynamische prestaties levert, terwijl het een zeer nauwkeurige controle van de motorsnelheid en het koppel garandeert. Het principe werkt door driefasige statorstromen om te zetten in twee orthogonale componenten: één verantwoordelijk voor magnetische flux en de andere voor koppel. FOC maakt onafhankelijke controle van deze componenten mogelijk, waardoor volledige controle over de werking van de motor wordt gegarandeerd.
Trapeziumvormige besturing: Trapeziumregeling, soms ook wel zesstapscommutatie genoemd, maakt gebruik van een eenvoudiger type regeling. Het is gebaseerd op blokgolfspanningspulsen die op de statorwikkelingen worden toegepast. Hoewel niet zo geavanceerd, is het voldoende in toepassingen waar de behoefte aan hoge precisie minder is. Trapeziumregeling wordt gebruikt in BLDC-motoren.
Het werkingsprincipe van de pmsm-motor brengt enkele voordelen met zich mee:
Hoge efficiëntie: PMSM's hebben kleine rotorverliezen en een verhoogde efficiëntie. De afwezigheid van rotorwikkelingen in PMSM-motoren elimineert koperverliezen in de rotor, waardoor ze veel efficiënter zijn dan inductiemotoren. Ze hebben ook een verwaarloosbaar rotorverlies, wat betekent dat er geen warmteverlies is.
Hoge vermogensdichtheid: De sterke permanente magneten in PMSM-motoren zorgen ervoor dat ze een hoog koppel hebben met compacte afmetingen en zorgen ook voor een hoge vermogens-gewichtsverhouding. Het feit dat PMSM-motoren een hogere vermogensdichtheid hebben, maakt ze gunstig voor vermogensdichtheid in kleinschalige toepassingen.
Nauwkeurige controle: Geavanceerde regeltechnieken, zoals FOC, zijn beschikbaar om hoge precisie te bieden voor snelheids- en koppelregeling. PMSM's vinden toepassingen in toepassingen die hoge nauwkeurigheid en dynamische respons vereisen, zoals industriële servotoepassingen.
Groot snelheidsbereik: PMSM-motoren kunnen over een breed snelheidsbereik werken.
Laag geluidsniveau en trillingen: De sinusvormige back-EMF-golfvorm en precisieregeltechnieken resulteren in een soepele en stille werking. PMSM's zijn minder luidruchtig dan borstelloze DC-motoren.
Hoge betrouwbaarheid: Zonder borstels, commutatoren en dergelijke apparaten wordt de slijtage van de motor geminimaliseerd, waardoor de levensduur en betrouwbaarheid toenemen.
PMSM-motoren worden algemeen gewaardeerd om hun unieke eigenschappen, waardoor ze in verschillende sectoren kunnen worden toegepast. In elektrische voertuigen (EV's) zijn PMSM's favoriet vanwege hun hoge efficiëntie, vermogensdichtheid en brede snelheidsbereik. In industriële automatisering blinken ze uit in robotica, gereedschapsmachines en servosystemen vanwege hun nauwkeurige controle en dynamische respons. Hernieuwbare energiesystemen, zoals windturbines en energiecentrales, profiteren van het vermogen van PMSM's om efficiënt elektriciteit op te wekken. De lucht- en ruimtevaartindustrie maakt gebruik van hun hoge vermogensdichtheid en lichtgewicht constructie, terwijl HVAC-systemen ze gebruiken in ventilatoren, pompen en compressoren vanwege hun efficiëntie en stille werking.
PMSM's worden ook gebruikt in consumentenelektronica voor soortgelijke toepassingen, waaronder ventilatoren en pompen. Ze vinden verder gebruik in hogesnelheidssynchrone motoren, transportbanden, kogelmolens, rioolwaterzuiveringsinstallaties, olievelden, textielapparatuur, luchtcompressoren, kabelproductie en kunststofextruders, wat hun veelzijdigheid en onmisbaarheid in uiteenlopende industrieën aantoont.
ENNENG is een van de toonaangevende Chinese leveranciers van permanente magneetmotoren. ENNENG is ook een van de "Honderd innovatieve ondernemingen" van Qingdao in 2018 en lid van de Qingdao Motor Industry Association. De motoren zijn ontworpen door ENNENG zijn zeer efficiënt, zeer betrouwbaar en feature-innovatief. Ze bieden een breed scala aan PMSM's die geschikt zijn voor verschillende industrieën en toepassingen. Deze toepassingen omvatten:
Industriële PMSM : PMSM's van ENNENG worden gebruikt voor de mechanische aandrijving van apparatuur in energiecentrales, metallurgie, chemische fabrieken, waterzuiveringsinstallaties, kolenmijnen, textielfabrieken en bij de productie van rubber, aardolieproducten, medicijnen, papier, koeltorens en de voedingsmiddelenindustrie. Deze motoren hebben bedrijven geholpen bij emissiereductie, energiebesparing en geluidsreductie.
PMSM besteld, Mijnbouw : De motoren van ENNENG worden gebruikt in goud- en kolenmijnen.
PMSM besteld, Olie en gas: De motoren van het bedrijf worden gebruikt in olievelden en oliebronnen.
PMSM besteld, Water behandeling: ENNENG PMSM's worden gebruikt in waterzuiveringsinstallaties.
PMSM besteld, Bandenproductie: ENNENG-motoren worden toegepast in zowel bandenfabrieken als in de productie van rubber. Ze kunnen worden beschouwd als een van de beste opties voor energiebesparing en efficiëntieverbetering voor bandenfabrikanten. Het bedrijf biedt ook intelligente monitoring- en beheersystemen ter ondersteuning van intelligente fabrieksupgrades.
PMSM besteld, Textiel: De PMSM's van ENNENG worden toegepast in de textielindustrie, zowel op dubbeltwistmachines als op spinmachines.
PMSM besteld, Pompen en compressoren: ENNENG levert PMSM's voor centrifugaalpompen, luchtcompressoren en andere pompsystemen. Hun motoren voor luchtcompressoren zijn gemaakt van zeldzame aarde permanente magneetmaterialen met soft starts en tot 50% energiebesparing. Deze motoren garanderen ook een langere levensduur van de compressor.
PMSM besteld, Transportbanden: De lage snelheden met hoog vermogen voor transportbanden in zowel havens als mijnbouw kunnen worden gerealiseerd met PMSM's van ENNENG.
PMSM besteld, Kunststof extruders: ENNENG produceert synchrone motoren met permanente magneten voor kunststofextruders.
PMSM besteld, Andere industrieën: ENNENG-producten worden ook gebruikt in sectoren als de metaalindustrie, de chemische industrie, de geneeskunde en de papierindustrie.
Kwaliteit, prestatie en klanttevredenheid zijn allemaal aandachtspunten bij het ontwerpen en bouwen van PMSM's door ENNENG. Met zijn wereldwijde aanwezigheid en toewijding aan klantenservice is het een trouwe partner in die bedrijven die streven naar het verhogen van efficiëntie met duurzaamheid door middel van hoogwaardige PMSM-technologie.
