A Động cơ PMSM (Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu) là loại động cơ điện sử dụng nam châm vĩnh cửu trên rôto và hoạt động đồng bộ với từ trường quay của stato. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) là loại động cơ điện xoay chiều AC (dòng điện xoay chiều) tiên tiến kết hợp các lợi ích của cả động cơ đồng bộ AC và nam châm vĩnh cửu. Động cơ IPM nhìn chung có hiệu suất vượt trội, đặc biệt đối với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, nhưng PMSM tiết kiệm chi phí và dễ kiểm soát hơn cho các nhu cầu đơn giản hơn.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) bao gồm hai phần chính: stato đứng yên và rôto quay.
• Lõi Stator (Laminations): Phần đứng yên của động cơ. Nó được chế tạo từ các tấm thép silicon (dán mỏng) mỏng, cách nhiệt xếp chồng lên nhau. Những lớp màng này làm giảm tổn thất dòng điện xoáy và trễ khi động cơ hoạt động bằng điện xoay chiều. Chu vi bên trong của lõi stato có các rãnh.
• Cuộn dây Stator: Cuộn dây đồng (thường là ba pha) được đặt trong các rãnh của lõi stato. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua các cuộn dây này, chúng sẽ tạo ra từ trường quay. Các cuộn dây được cách điện để tránh đoản mạch.
• Vỏ/Khung Stator: Vỏ ngoài giữ lõi stato và các cuộn dây cố định, mang lại độ cứng kết cấu và thường bao gồm các chân lắp hoặc mặt bích. Nó thường có các cánh tản nhiệt hoặc được thiết kế để làm mát bằng chất lỏng nhằm tản nhiệt.
• Lõi Rotor (Laminations): Bộ phận quay của động cơ cũng được làm bằng thép dát mỏng.
• Nam châm vĩnh cửu: Đây là đặc điểm nổi bật của PMSM. Nam châm vĩnh cửu được nhúng bên trong hoặc gắn trên bề mặt lõi rôto. Những nam châm này tạo ra một từ trường không đổi tương tác với từ trường quay của stato.
• Nam châm vĩnh cửu bề mặt (SPMSM): Nam châm được gắn vào bề mặt bên ngoài của lõi rôto. Thiết kế này đơn giản hơn và mang lại khoảng cách không khí đồng đều hơn.
• Nam châm vĩnh cửu bên trong (IPMSM): Nam châm được nhúng bên trong các lớp lõi rôto, thường theo hình chữ V hoặc sắp xếp tiếp tuyến. Thiết kế này mang lại độ bền cơ học cho tốc độ cao và đóng góp mô-men xoắn từ trở, có lợi cho việc làm suy yếu trường và phạm vi tốc độ rộng hơn.
• Trục rôto: Trục trung tâm nơi gắn lõi rôto và nam châm. Trục này kéo dài ra khỏi vỏ động cơ và kết nối với tải cơ học.
Đây là khoảng trống nhỏ, quan trọng giữa bề mặt bên trong của lõi stato và bề mặt bên ngoài của rôto. Từ trường đi qua khe hở không khí này, tạo điều kiện cho sự tương tác giữa từ trường stato và rôto. Kích thước của khe hở không khí ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính hoạt động của động cơ.
Nằm ở cả hai đầu của trục rôto, bên trong tấm chắn cuối. Vòng bi cho phép rôto quay trơn tru với ma sát tối thiểu và hỗ trợ tải trọng cơ học từ trục.
Đây là các nắp ở hai đầu của vỏ động cơ để bao bọc các bộ phận bên trong và cung cấp khả năng lắp cho vòng bi.
Mặc dù không phải lúc nào cũng được tích hợp vào lõi vật lý của động cơ, nhưng cảm biến vị trí hầu như luôn được ghép nối cơ học với trục rôto (thường ở đầu không dẫn động). Cảm biến này cung cấp phản hồi chính xác về vị trí góc chính xác của rôto tới hệ thống điều khiển điện tử của động cơ (Bộ biến tần hoặc biến tần), điều này rất quan trọng để chuyển mạch chính xác và vận hành hiệu quả bằng các thuật toán như Điều khiển định hướng trường (FOC).
Từ trường Stator: Stator, là bộ phận đứng yên của động cơ, có cuộn dây ba pha (tương tự như động cơ cảm ứng). Khi cấp nguồn điện xoay chiều ba pha vào các cuộn dây này, nó sẽ tạo ra một từ trường quay.
Nam châm vĩnh cửu rôto: Rôto chứa nam châm vĩnh cửu (thường được làm bằng vật liệu đất hiếm như Neodymium) tạo ra từ trường mạnh, không đổi.
Tương tác từ tính và đồng bộ hóa:Các cực từ vĩnh cửu trên rôto bị hút và đẩy mạnh bởi các cực từ quay của từ trường stato. "Lực kéo" từ tính này làm cho rôto "khóa" và quay với tốc độ đồng bộ chính xác như từ trường của stato.
Hệ thống điều khiển: Để đạt được khả năng kiểm soát chính xác về tốc độ và mô-men xoắn, PMSM thường yêu cầu một hệ thống điều khiển điện tử phức tạp, phổ biến nhất là Điều khiển hướng trường (FOC) hoặc Điều khiển vectơ. Hệ thống này điều khiển chính xác pha và cường độ dòng điện xoay chiều cung cấp cho cuộn dây stato để đảm bảo chuyển động quay trơn tru, hiệu suất cao và hiệu suất động.
| tính năng | PMSM (Gắn trên bề mặt) | IPM (Nam châm vĩnh cửu bên trong) |
|---|---|---|
| Vị trí nam châm | Trên bề mặt rôto | Được nhúng bên trong rôto |
| Hiệu suất mô-men xoắn | mô-men xoắn vừa phải | Mô-men xoắn cao hơn do mô-men xoắn từ trở |
| Khả năng làm suy yếu trường | Bị giới hạn | Tuyệt vời (tốt hơn ở tốc độ cao) |
| Chi phí | Thường thấp hơn | Cao hơn do thiết kế phức tạp |
| Hiệu quả | Cao ở tốc độ không đổi | Cao hơn trên phạm vi tốc độ rộng hơn |
| Ổn định nhiệt | Hạ xuống | Làm mát tốt hơn, do đó độ ổn định cao hơn |
| Kiểm soát độ phức tạp | Dễ dàng kiểm soát hơn | Yêu cầu kiểm soát nâng cao hơn |
Xe điện (EV) và Xe điện hybrid (HEV)
Công nghệ động cơ chiếm ưu thế trong nhiều xe điện hiện đại nhờ hiệu suất và mật độ công suất của chúng.
Người máy
Để điều khiển chuyển động chính xác và tỷ lệ mô-men xoắn trên quán tính cao.
Tự động hóa công nghiệp
Hệ thống băng tải, máy công cụ, bộ truyền động servo, máy bơm, quạt và máy thổi là những nơi rất quan trọng về hiệu quả sử dụng năng lượng và điều khiển chính xác.
Hệ thống HVAC
Máy nén và quạt hiệu suất cao.
Thang máy và thang cuốn
Để vận hành trơn tru và hiệu quả, thường ở cấu hình không hộp số.
Năng lượng tái tạo
Tua bin gió (như máy phát điện) và các hệ thống phát điện phân tán khác.
Máy giặt (Truyền động trực tiếp)
Cho phép vận hành hiệu quả hơn và yên tĩnh hơn mà không cần dây đai.
Thiết bị y tế
Chuyển động hiệu suất cao và đáng tin cậy.
Chúng tôi là một nhà cung cấp động cơ bánh răng tùy chỉnh. Chúng tôi có thể tùy chỉnh và thiết kế động cơ PMSM theo nhu cầu của bạn. Luôn có một động cơ đáp ứng nhu cầu của bạn.
