هيكل ومبدأ العمل
محرك متزامن ذو مغناطيس دائم
1. هيكل محرك متزامن المغناطيس الدائم
يتكون المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM) بشكل أساسي من الدوار والغطاء النهائي والجزء الثابت. الهيكل الرئيسي هو: العمود، الدوار، قلب الجزء الثابت، ملف الجزء الثابت، القاعدة ومروحة التبريد.
يتكون المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم من قلب الجزء الثابت والملف، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا دوارًا متزامنًا. تتمثل وظيفة الجزء الثابت في توليد مجال مغناطيسي أثناء تشغيل المحرك. بعد تمرير التيار المتردد ثلاثي الطور المتماثل إلى ملف الجزء الثابت ثلاثي الطور، يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار يدور على طول مساحة الدائرة الداخلية للجزء الثابت والدوار بسرعة متزامنة. لا يختلف الجزء الثابت للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم ثلاثي الطور كثيرًا عن المحرك غير المتزامن AC ثلاثي الطور في الهيكل.
النموذج الأول:يُطلق على الجزء المتحرك الذي يحتوي على قطب مغناطيسي دائم مثبت على السطح المحيطي لقلب الجزء المتحرك سطحًا بارزًا من الجزء الدوار ذو المغناطيس الدائم.
النموذج الثاني:يتم وضع قطب المغناطيس الدائم على سطح قلب الدوار، وهو ما يسمى الجزء الدوار ذو المغناطيس الدائم الموجود على السطح.
النموذج الثالث:يتم استخدامه بشكل أكثر شيوعًا في المحركات الأكبر حجمًا لتضمين مغناطيس دائم داخل الدوار، وهو ما يسمى دوار المغناطيس الدائم المدمج (أو دوار المغناطيس الدائم المدمج أو دوار المغناطيس الدائم المدمج). يتم تضمين المغناطيس الدائم داخل قلب الدوار، وهناك فتحات لتثبيت المغناطيس الدائم في القلب. يظهر الترتيب الرئيسي للمغناطيس الدائم في الشكل. يوجد في كل شكل مزيج من طبقات متعددة من المغناطيس الدائم.
2. مبدأ العمل للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم
عادةً ما يتم تجهيز المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بمحول دوار (محلل)، كما هو موضح في الشكل. إنه جهاز استشعار كهرومغناطيسي يستخدم للكشف عن موضع وسرعة الدوار. مبدأ المحلل هو في الأساس نفس مبدأ المحول.
يعتمد محلل المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم على محلل التردد، والدوار هو قلب الدوار بدون اللفات الدوارة. يتكون الدوار من شكل خاص ذو قلب حديدي، ويتغير جهد الخرج في السعة وفقًا للفجوة بين قلب الدوار ونواة الجزء الثابت (نوع تعديل السعة).
المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم هو جهاز يقوم فيه المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي والمجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم بسحب بعضهما البعض لتوليد القوة والحركة، كما هو موضح في الشكل.
يتم توصيل التيار المتناوب المتماثل ثلاثي الطور بالملف ثلاثي الطور للجزء الثابت للمحرك لتوليد مجال مغناطيسي دوار. وفقًا للمبدأ القائل بأن الأقطاب المتقابلة تجذب بعضها البعض والأقطاب المتشابهة تتنافر، بغض النظر عن الموقع النسبي الأولي لأقطاب الجزء الثابت الدوار والأقطاب المغناطيسية الدائمة، فإن أقطاب الجزء الثابت الدوارة سوف تسحب دائمًا الجزء المتحرك ليدور بشكل متزامن بسبب القوة المغناطيسية.
خصائص المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم
حجم صغير، وزن خفيف، وكثافة طاقة عالية. إن استخدام مواد مغناطيسية دائمة عالية الأداء وفائقة القوة قد أدى إلى تقليل حجم ووزن محركات المغناطيس الدائم بشكل كبير، كما أن كثافة الطاقة تبلغ 1.5 مرة على الأقل من المحركات العادية غير المتزامنة ثلاثية الطور.
كفاءة عالية وتوفير الطاقة. نظرًا لأن المجال المغناطيسي المثير يتم توفيره بواسطة مغناطيس دائم، فإن دوار المغناطيس الدائم لا يحتاج إلى الإثارة، ويمكن أن تصل الكفاءة إلى 90%. بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة، فإن نطاق سرعة التشغيل عالي الكفاءة واسع وتوفير الطاقة كبير. خاصة عند الجري بسرعة منخفضة، تكون الميزة أكثر وضوحًا.
ارتفاع درجات الحرارة المنخفضة. نظرًا للكفاءة العالية للمحركات ذات المغناطيس الدائم، لا يوجد فقدان للمقاومة في ملف الدوار، ويوجد تيار تفاعلي قليل أو شبه معدوم في ملف الجزء الثابت، مما يجعل درجة حرارة المحرك ترتفع منخفضة ويطيل عمر خدمة المحرك
استجابة سريعة، نطاق تنظيم واسع للسرعة، موثوقية عالية، ضوضاء منخفضة وتشغيل سلس، مناسب لمناسبات الطاقة المتوسطة والعالية. في الوقت الحاضر، تستخدم سيارات الركاب الكهربائية عمومًا محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم.
هناك حاجة إلى كمية معينة من المغناطيس الدائم، وهو أكثر تكلفة من المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور. بالإضافة إلى ذلك، تكون المغناطيسات الدائمة عرضة لإزالة المغناطيسية بشكل لا رجعة فيه عند درجات حرارة عالية، كما أن موثوقيتها أقل من تلك الموجودة في المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور.
