La estructura y principio de funcionamiento de
motor síncrono de imán permanente
1. La estructura del motor síncrono de imán permanente.
El motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) se compone principalmente de rotor, cubierta terminal y estator. La estructura principal es: eje, rotor, núcleo del estator, devanado del estator, base y ventilador de refrigeración.
El motor síncrono de imán permanente consta de un núcleo de estator y un devanado, que genera un campo magnético giratorio sincrónico. La función del estator es generar un campo magnético durante el funcionamiento del motor. Después de que la corriente alterna trifásica simétrica pasa al devanado del estator trifásico, se genera un campo magnético giratorio que gira a lo largo del espacio del círculo interior del estator y el rotor a una velocidad sincrónica. El estator del motor síncrono de imán permanente trifásico no es muy diferente en estructura del motor asíncrono de CA trifásico.
La primera forma:un rotor con un polo de imán permanente instalado en la superficie circunferencial del núcleo del rotor se denomina rotor de imán permanente de superficie que sobresale.
La segunda forma:el polo del imán permanente está incrustado en la superficie del núcleo del rotor, lo que se denomina rotor de imán permanente incrustado en la superficie.
La tercera forma:Se usa más comúnmente en motores más grandes para incrustar imanes permanentes dentro del rotor, lo que se denomina rotor de imán permanente integrado (o rotor de imán permanente incorporado o rotor de imán permanente integrado). El imán permanente está incrustado dentro del núcleo del rotor y hay ranuras para instalar imanes permanentes en el núcleo. La disposición principal de los imanes permanentes se muestra en la figura. En cada forma, hay una combinación de múltiples capas de imanes permanentes.
2. Principio de funcionamiento del motor síncrono de imanes permanentes
Los motores síncronos de imanes permanentes generalmente están equipados con un transformador rotativo (resolvedor), como se muestra en la figura. Es un sensor electromagnético que se utiliza para detectar la posición y velocidad del rotor. El principio del resolutor es básicamente el mismo que el del transformador.
El resolutor del motor síncrono de imán permanente adopta un resolutor de reluctancia y su rotor es un núcleo de rotor sin devanados del rotor. El rotor tiene una forma especial con un núcleo de hierro y el voltaje de salida cambia en amplitud según el espacio entre el núcleo del rotor y el núcleo del estator (tipo de modulación de amplitud).
El motor síncrono de imán permanente es un dispositivo en el que el campo magnético del electroimán y el campo magnético del imán permanente se atraen entre sí para generar fuerza y movimiento, como se muestra en la figura.
La corriente alterna simétrica trifásica se conecta al devanado trifásico del estator del motor para generar un campo magnético giratorio. De acuerdo con el principio de que los polos opuestos se atraen entre sí y los polos iguales se repelen entre sí, no importa cuál sea la posición relativa inicial de los polos giratorios del estator y los polos magnéticos permanentes, los polos giratorios del estator siempre arrastrarán el rotor para que gire sincrónicamente debido a la fuerza magnética.
Características del motor síncrono de imanes permanentes.
Tamaño pequeño, peso ligero y alta densidad de potencia. La aplicación de materiales magnéticos permanentes ultrafuertes de alto rendimiento ha reducido en gran medida el tamaño y el peso de los motores de imanes permanentes, y la densidad de potencia es al menos 1,5 veces mayor que la de los motores asíncronos trifásicos ordinarios.
Alta eficiencia y ahorro energético. Debido a que el campo magnético de excitación lo proporcionan imanes permanentes, el rotor de imán permanente no necesita excitación y la eficiencia puede llegar al 90%. En comparación con los motores asíncronos, el rango de velocidad de operación de alta eficiencia es amplio y el ahorro de energía es significativo. Especialmente cuando se corre a baja velocidad, la ventaja es más obvia.
Aumento de baja temperatura. Debido a la alta eficiencia de los motores de imanes permanentes, no hay pérdida de resistencia en el devanado del rotor y hay poca o casi ninguna corriente reactiva en el devanado del estator, lo que hace que la temperatura del motor aumente y prolongue la vida útil del motor.
Respuesta rápida, amplio rango de regulación de velocidad, alta confiabilidad, bajo nivel de ruido y funcionamiento suave, adecuado para ocasiones de potencia media y alta. En la actualidad, los turismos eléctricos utilizan generalmente motores síncronos de imanes permanentes.
Se requiere una cierta cantidad de imanes permanentes, lo que resulta más caro que los motores asíncronos trifásicos. Además, los imanes permanentes son propensos a una desmagnetización irreversible a altas temperaturas y su confiabilidad es menor que la de los motores asíncronos trifásicos.
