전기 시스템에서 동기 모터 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 가장 널리 사용되는 정상 상태 3 상 AC 모터입니다. 이 유형의 모터는 동기 속도로 작동하며 일정하며 공급 주파수와 동기하며 회전주기는 적분 번호와 같습니다. AC 사이클의. 이는 모터의 속도가 회전 자기장과 동일하다는 것을 의미합니다. 주로 사용되는이 유형의 모터 전력 시스템 역률을 향상시키기 위해. 모터의 자기력에 따라 작동하는 비 여자 및 DC 여자 동기 모터가 있습니다. 릴럭 턴스 모터, 히스테리시스 모터 및 영구 자석 모터는 비 여자 동기 모터입니다. 이 기사는 영구 자석 동기 모터의 작동에 관한 것입니다.

영구 자석 동기 모터는 무엇입니까?

영구 자석 동기 모터는 정현파 역기전력을 생성하는 영구 자석에 의해 자기장이 여기되는 AC 동기 모터 유형 중 하나입니다. 그것은 회 전자와 고정자를 포함합니다. 유도 전동기 , 그러나 영구 자석은 자기장을 생성하기 위해 회 전자로 사용됩니다. 따라서 필드 권선을 감을 필요가 없습니다. 로터 . 3 상 브러시리스 영구 사인파 모터라고도합니다. 그만큼 영구 자석 동기 모터 다이어그램 아래에 나와 있습니다.

영구 자석 동기 모터

영구 자석 동기 모터 이론

영구 자석 동기 모터는 매우 효율적이고 브러시리스이며 매우 빠르고 안전하며 기존 모터와 비교할 때 높은 동적 성능을 제공합니다. 부드러운 토크, 저소음을 생성하며 주로 다음과 같은 고속 애플리케이션에 사용됩니다. 로봇 공학 . 적용된 AC 전원과 동기 속도로 작동하는 3 상 AC 동기 모터입니다.

로터에 권선을 사용하는 대신 영구 자석이 장착되어 회전 자기장을 생성합니다. DC 소스의 공급이 없기 때문에 모터 유형 매우 간단하고 비용이 적게 듭니다. 여기에는 3 개의 권선이 설치된 고정자와 필드 폴을 생성하기 위해 영구 자석이 장착 된 로터가 있습니다. 작동을 시작하기 위해 3 상 입력 AC 전원이 고정자에 제공됩니다.

작동 원리

그만큼 영구 자석 동기 모터 작동 원리 동기 모터와 유사합니다. 동기 속도로 기전력을 생성하는 회전 자기장에 의존합니다. 3 상 전원을 공급하여 고정자 권선에 전원을 공급하면 공극 사이에 회전 자기장이 생성됩니다.

이것은 로터 필드 폴이 회전 자기장을 동기 속도로 유지하고 로터가 연속적으로 회전 할 때 토크를 생성합니다. 이러한 모터는 자동 시동 모터가 아니므로 가변 주파수 전원 공급 장치를 제공해야합니다.

EMF 및 토크 방정식

동기식 기계에서 위 상당 유도 된 평균 EMF는 동기식 모터에서 동적 유도 EMF라고하며, 회 전당 각 도체에 의해 절단되는 자속은 Pϕ Weber입니다.
1 회전을 완료하는 데 걸리는 시간은 60 / N 초입니다.

도체 당 유도 된 평균 EMF는 다음을 사용하여 계산할 수 있습니다.

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

어디 Tph = Zph / 2

“개방 루프 및 폐쇄 루프 제어 ”

따라서 위 상당 평균 EMF는 다음과 같습니다.

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

여기서 Tph = 아니오. 상당 직렬로 연결된 회전 수

ϕ = 웨버의 플럭스 / 폴

P = 아니. 극 중

“마이크로프로세서를 프로그래밍하는 방법 ”

F = Hz 단위의 주파수

Zph = 아니요. 위 상당 직렬로 연결된 도체의. = Zph / 3

EMF 방정식은 고정자의 코일과 도체에 따라 다릅니다. 이 모터의 경우 분배 계수 Kd 및 피치 계수 Kp도 고려됩니다.

그 후, E = 4 x ϕ x f x Tph xKd x Kp

영구 자석 동기 모터의 토크 방정식은 다음과 같습니다.

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

영구 자석 동기 모터의 직접 토크 제어

영구 자석 동기 모터를 제어하기 위해 다양한 유형의 제어 시스템 . 작업에 따라 필요한 제어 기술이 사용됩니다. 영구 자석 동기 모터의 다른 제어 방법은 다음과 같습니다.

정현파 범주

스칼라
벡터 : 필드 지향 제어 (FOC) (위치 센서 포함 및 미포함)
직접 토크 제어

사다리꼴 범주

개방 루프
폐쇄 루프 (위치 센서 유무)

이 모터의 직접 토크 제어 기술은 효과적인 동적 성능과 우수한 제어 범위를 가진 매우 간단한 제어 회로입니다. 로터에 위치 센서가 필요하지 않습니다. 이 제어 방법을 사용하는 가장 큰 단점은 높은 토크와 전류 리플을 생성한다는 것입니다.

구성

그만큼 영구 자석 동기 모터 구조 기본 동기 모터와 유사하지만 유일한 차이점은 로터입니다. 로터에는 계자 권선이 없지만 영구 자석은 계자 극을 만드는 데 사용됩니다. PMSM에 사용되는 영구 자석은 높은 투과성으로 인해 사마륨-코발트와 중간, 철 및 붕소로 구성됩니다.

가장 널리 사용되는 영구 자석은 효과적인 비용과 가용성으로 인해 네오디뮴-붕소-철입니다. 이 유형에서는 영구 자석이 로터에 장착됩니다. 영구 자석을 회 전자에 장착하는 것을 기준으로 영구 자석 동기 전동기의 구성은 두 가지 유형으로 나뉩니다. 그들은,

표면 장착형 PMSM

이 구조에서 자석은 로터 표면에 장착됩니다. 견고하지 않기 때문에 고속 애플리케이션에 적합합니다. 영구 자석의 투과성과 에어 갭이 동일하기 때문에 균일 한 에어 갭을 제공합니다. 릴럭 턴스 토크가없고 동적 성능이 높으며 로봇 공학 및 공구 드라이브와 같은 고속 장치에 적합합니다.

표면 장착

“연동 펌프 작동 원리 ”

매장 PMSM 또는 내부 PMSM

이 유형의 구조에서 영구 자석은 아래 그림과 같이 로터에 내장됩니다. 고속 애플리케이션에 적합하고 견고합니다. 릴럭 턴스 토크는 모터의 두드러기 때문입니다.

묻힌 PMSM

영구 자석 동기 모터의 작동

영구 자석 동기 모터의 작동은 기존 모터와 비교할 때 매우 간단하고 빠르며 효과적입니다. PMSM의 작동은 고정자의 회전 자기장과 회 전자의 일정한 자기장에 따라 달라집니다. 영구 자석은 회 전자로 사용되어 일정한 자속을 생성하고 동기 속도로 작동하고 잠급니다. 이러한 유형의 모터는 브러시리스 DC 모터와 유사합니다.

페이저 그룹은 고정자의 권선을 서로 결합하여 형성됩니다. 이 페이저 그룹은 함께 결합되어 별, 델타, 이중 및 단일 위상과 같은 다른 연결을 형성합니다. 고조파 전압을 줄이려면 권선을 서로 짧게 감아 야합니다.

고정자에 3 상 AC 전원이 공급되면 회전 자기장을 생성하고 회 전자의 영구 자석으로 인해 일정한 자기장이 유도됩니다. 이 로터는 동기 속도와 동기화되어 작동합니다. PMSM의 전체 작동은 무부하 상태에서 고정자와 회 전자 사이의 공극에 따라 달라집니다.

공극이 크면 모터의 바람 손실이 감소합니다. 영구 자석에 의해 생성 된 전계 극은 두드러집니다. 영구 자석 동기 모터는 자동 시동 모터가 아닙니다. 따라서 고정자의 가변 주파수를 전자적으로 제어 할 필요가 있습니다.

영구 자석 동기 모터 대 BLDC

영구 자석 동기 모터 (PMSM)와 BLDC ( 브러시리스 DC 모터 )에는 다음이 포함됩니다.

영구 자석 동기 모터	BLDC
브러시리스 AC 동기 모터입니다.	브러시리스 DC 모터입니다.
토크 잔물결이 없습니다.	토크 잔물결이 있습니다.
성능 효율성이 높습니다.	성능 효율성이 낮습니다.
더 효율적	덜 효율적
산업용 애플리케이션, 자동차, 서보 모터, 로봇 공학, 기차 드라이브 등에 사용됩니다.	전자식 스티어링 파워 시스템, HVAC 시스템, 하이브리드 트레인 드라이브 (전기) 등에 사용됩니다.
저소음 생성	높은 소음이 발생합니다.