Pumbaa 60KW PMSM წამყვანი ძრავები ელექტრომობილისთვის PML60

1. ბრტყელი მავთულის ძრავა
• ძრავის დახვევის ფორმა თანდათანობით გადადის მრგვალი მავთულიდან ბრტყელ მავთულზე, მაღალი ჭრილის შევსების სიჩქარით, მოკლე ბოლოებით, მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივით და ძლიერი სითბოს გაფრქვევის უნარით.

2. მაღალი ძაბვის იზოლაციის დიზაინი
• ძრავა იყენებს ახალ საიზოლაციო მასალებს და პროცესებს, რათა დააკმაყოფილოს SiC კონტროლერების მაღალი გადართვის სიხშირის მოთხოვნები სულ უფრო მაღალსიჩქარიანი ძრავებისთვის.

•3. მაღალსიჩქარიანი და მძიმე დატვირთვის იზოლირებული საკისრები
• ძრავის დიზაინში გამოყენებულია იზოლირებული საკისრები, რომლებიც აკმაყოფილებენ 24000 ბრ/წთ-ის დიზაინის მოთხოვნებს; და მას შეუძლია ეფექტურად შეაფერხოს საკისრების ელექტრული კოროზიის წარმოქმნა.

4. ზეთით გაგრილებადი ძრავა
• ძრავა იყენებს მაღალსიჩქარიან ზეთით გაგრილების სტრუქტურას, რაც ეფექტურად ამცირებს ნომინალურ სიმძლავრეს მოცულობის შემცირების შემდეგ, რაც არა მხოლოდ აუმჯობესებს ეფექტურობას, არამედ აუმჯობესებს სისტემის მომსახურების ვადას.

5. შესანიშნავი NVH შესრულება
• ძრავის როტორი იყენებს სეგმენტირებულ დახრილი პოლუსის სტრუქტურას, რაც ეფექტურად ახდენს ძრავის სისტემის არათანაბარი ბრუნვის სიხშირის ოპტიმიზაციას

სამრეწველო ავტომატიზაციის, ახალი ენერგიის მქონე სატრანსპორტო საშუალებებისა და მაღალი დონის რობოტიკის სფეროებში, მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ძრავები (მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ძრავა, PMSM) წამყვანი სისტემების ძირითად არჩევანად იქცა მათი მაღალი ეფექტურობის, კომპაქტური ზომისა და შესანიშნავი დინამიური რეაგირების მახასიათებლების გამო. ეს სტატია წარმოადგენს ამ კრიტიკული ძრავის ტექნოლოგიის ყოვლისმომცველ ანალიზს მრავალი განზომილებიდან, მათ შორის განმარტებით, მუშაობის პრინციპებით, სტრუქტურული დიზაინით, მართვის ლოგიკით, უპირატესობებითა და ნაკლოვანებებით, ასევე BLDC ცვლადი სიხშირის ძრავებთან შედარებით.

I. PMSM-ის განმარტება და ძირითადი მახასიათებლები

მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ძრავა სამფაზიანი ცვლადი დენის სინქრონული ძრავაა. მისი განმსაზღვრელი მახასიათებელია ის, რომ როტორს არ სჭირდება აგზნების გრაგნილი; ამის ნაცვლად, ის მუდმივი მაგნიტების (მაგ., ნეოდიმიუმ-რკინა-ბორი, სამარიუმ-კობალტი) მეშვეობით პირდაპირ წარმოქმნის მუდმივ მაგნიტურ ველს, რომელიც სინქრონულად მუშაობს სტატორის გრაგნილების მიერ წარმოქმნილ მბრუნავ მაგნიტურ ველთან.

ტრადიციულ ინდუქციურ ძრავებთან შედარებით, PMSM-ებს მნიშვნელოვანი უპირატესობები აქვთ:

​● მაღალი ეფექტურობა: როტორი არ განიცდის აგზნების დანაკარგებს (სპილენძის დანაკარგები უმნიშვნელოა), რაც იწვევს სიმძლავრის სიმკვრივის 30%-ზე მეტ ზრდას ინდუქციურ ძრავებთან შედარებით.

​● მაღალი დინამიური რეაგირება: შეუძლია სრული ბრუნვის მომენტის მიწოდება ნულოვანი სიჩქარით, რაც მას შესაფერისს ხდის ისეთი აპლიკაციებისთვის, რომლებიც ხშირ ჩართვა-გამორთვის ოპერაციებს მოითხოვს.

​● დაბალი ხმაური და გლუვი ბრუნვის მომენტი: შექმნილია სინუსოიდური უკუელექტრომობილური ძალით (EMF), ის მუშაობს მინიმალური ვიბრაციით.

​● მაღალი სიმძლავრის კოეფიციენტი: როტორის მაგნიტურ ველს მუდმივი მაგნიტები უზრუნველყოფენ, რაც სტატორის დენში აგზნების კომპონენტს გამორიცხავს. შედეგად, სისტემის სიმძლავრის კოეფიციენტი 1-ს უახლოვდება.

(PMSM)

II. PMSM-ის მუშაობის პრინციპი

PMSM-ის მუშაობა ეფუძნება „სტატორ-როტორის მაგნიტური ველის სინქრონიზაციის“ მექანიზმს, რომელიც შემდეგნაირად მიმდინარეობს:

1. სტატორის მბრუნავი მაგნიტური ველის წარმოქმნა: როდესაც სტატორის სამფაზიან გრაგნილებზე სამფაზიანი ცვლადი დენი მიეწოდება, ჰაერის უფსკრულში მბრუნავი მაგნიტური ველი წარმოიქმნება, რომელიც სინქრონული სიჩქარით ns=60f/p ბრუნავს.

(სადაც f არის კვების წყაროს სიხშირე და p არის პოლუსების წყვილების რაოდენობა).

2. როტორის მაგნიტური ველის სინქრონიზაცია: როტორის მუდმივი მაგნიტებიდან წამოსული მაგნიტური ველი ურთიერთქმედებს სტატორის მბრუნავ მაგნიტურ ველთან, რაც წარმოქმნის ელექტრომაგნიტურ ბრუნვას, რომელიც როტორს სტატორის ველთან შესაბამისობაში სინქრონული სიჩქარით ბრუნვისკენ აიძულებს.

3. თვითდაქოქვის არმახასიათებელი: როტორის საწყისი პოზიციის უცნობიობისა და თვითდაქოქვის ბრუნვის მომენტის გენერირების შეუძლებლობის გამო, PMSM-ებს რბილი დაქოქვის მისაღწევად ინვერტორთან (ცვლადი სიხშირის სიმძლავრის მიმწოდებელი) კოორდინაცია სჭირდებათ. ნორმალური მუშაობა იწყება მხოლოდ მას შემდეგ, რაც სიჩქარე გარკვეულ ზღურბლს მიაღწევს.

III. PMSM-ის ძირითადი სტრუქტურა: სტატორი და როტორი

PMSM-ის სტრუქტურა ჩვეულებრივი სინქრონული ძრავის მსგავსია, მაგრამ მისი როტორის დიზაინი მთავარი განმასხვავებელი ნიშანია, რომელიც პირდაპირ გავლენას ახდენს მუშაობასა და გამოყენების სცენარებზე.

1. სტატორი: ენერგიის გარდაქმნის ცენტრი

სტატორის სტრუქტურა დიდწილად შეესაბამება ცვლადი დენის ინდუქციური ძრავების სტრუქტურას, რომელიც ძირითადად შედგება რკინის ბირთვისა და სამფაზიანი გრაგნილებისგან:

​● რკინის ბირთვი: დამზადებულია ლამინირებული სილიკონის ფოლადის ფურცლებისგან, რათა შემცირდეს მორევული დენის დანაკარგები.

● გრაგნილებები: სამფაზიანი გრაგნილებები სტატორის ღარებში სინუსოიდულადაა განაწილებული. ენერგიით ჩართვისას ისინი თითქმის სინუსოიდურ უკუ ელექტრომაგნიტურ ველს წარმოქმნიან, რაც უზრუნველყოფს გამომავალი დენის და ძაბვის ფაზაში ყოფნას (ზრდის სიმძლავრის კოეფიციენტს).

2. როტორი: მუდმივი მაგნიტებით ამოძრავებული ბირთვი

როტორს არ აქვს აგზნების გრაგნილი და მაგნიტურ ველს მუდმივი მაგნიტების მეშვეობით წარმოქმნის. მუდმივი მაგნიტის დამონტაჟების მეთოდის მიხედვით, ის ორ ტიპად იყოფა:

​● ზედაპირზე დამონტაჟებული მუდმივი მაგნიტის მქონე სინქრონული ძრავა (SPM): მუდმივი მაგნიტები მიმაგრებულია როტორის ზედაპირზე და დაფარულია დამცავი გარსით (მაგ., ნახშირბადის ბოჭკო) ცენტრიდანული დაზიანების თავიდან ასაცილებლად. მაღალი ჰაერის უფსკრულის მაგნიტური ნაკადის სიმკვრივით ხასიათდება, SPM-ები იდეალურია მოცულობისა და წონის მიმართ მგრძნობიარე აპლიკაციებისთვის (მაგ., დრონების ამძრავები).

​● შიდა მუდმივი მაგნიტის მქონე სინქრონული ძრავა (IPM): მუდმივი მაგნიტები ჩაშენებულია როტორის შიგნით (მაგ., V-ფორმის ან U-ფორმის ჭრილებში). რეზისტენტობის ბრუნვის მომენტის (როტორის ბირთვის ასიმეტრიული მაგნიტური წრედის მიერ გენერირებული დამატებითი ბრუნვის მომენტი) გამოყენებით, IPM-ები ზრდიან გამომავალ სიმძლავრეს. უფრო მაღალი ეფექტურობითა და უფრო ძლიერი გადატვირთვის ტევადობით, IPM-ები ფართოდ გამოიყენება ელექტრომობილების მართვის სისტემებში.

(ელექტრომექანიკური ძრავა)

IV. PMSM-ის მართვის პრინციპი: ვექტორული მართვა და ციფრული ტექნოლოგიები

სიჩქარისა და ბრუნვის მომენტის მაღალი სიზუსტის კონტროლის მისაღწევად, PMSM-ები ეყრდნობიან ვექტორული მართვის (ველზე ორიენტირებული მართვა, FOC) ტექნოლოგიას. მისი ბირთვი გულისხმობს სამფაზიანი ცვლადი დენის მუდმივ სიდიდეებად (dq ღერძი) გარდაქმნას მბრუნავ კოორდინატთა სისტემაში კოორდინატთა გარდაქმნის გზით, რაც შესაძლებელს ხდის ნაკადისა და ბრუნვის მომენტის დამოუკიდებელ კონტროლს.

კონტროლის პროცესში ძირითადი ეტაპები:

1. პოზიციის აღმოჩენა: როტორის პოზიციისა და სიჩქარის რეალურ დროში მიღება კოდირების ან რეზოლვერის გამოყენებით, რაც კოორდინატების ტრანსფორმაციისთვის კუთხურ მითითებას უზრუნველყოფს.

2. დენის შერჩევა და ტრანსფორმაცია: სტატორის სამფაზიანი დენების შეგროვება, რომლებიც გარდაიქმნება dq ღერძის დენებად (აკონტროლებს ბრუნვის მომენტს) კლარკის/პარკის ტრანსფორმაციის მეშვეობით.

3. DSP გამოთვლა და PWM მოდულაცია: ციფრული სიგნალის პროცესორი (DSP) სამიზნე ბრუნვის მომენტისა და სიჩქარის საფუძველზე ითვლის dq ღერძის დენების საცნობარო მნიშვნელობებს, შემდეგ კი გენერირებას უკეთებს ინვერტორული წამყვანი სიგნალებს სივრცითი ვექტორული იმპულსის სიგანის მოდულაციის (SVPWM) მეშვეობით სტატორის ძაბვისა და სიხშირის რეგულირებისთვის.

ტექნიკური უპირატესობები: ვექტორული მართვა აშორებს ნაკადსა და ბრუნვის მომენტს, ამცირებს დინამიური რეაგირების დროს მილიწამებამდე და უზრუნველყოფს სრული ბრუნვის მომენტის გამომუშავებას ნულოვანი სიჩქარით. თუმცა, ეს მოითხოვს მაღალი ხარისხის DSP-ებს ან მიკროკონტროლერებს, რაც ზრდის სისტემის სირთულეს.

V. PMSM-ის უპირატესობები და ნაკლოვანებები

VI. PMSM vs. BLDC ცვლადი სიხშირის ძრავა: ტექნიკური შეერთებები და გამოყენების განსხვავებები

როგორც PMSM-ები, ასევე უსუნო დენის ცვლადი სიხშირის ძრავები (BLDC) დაფუძნებულია მუდმივ მაგნიტებსა და ელექტრონულ კომუტაციაზე, მაგრამ ისინი განსხვავდებიან გამოყენების პოზიციონირების მიხედვით:

​● BLDC: ფოკუსირებულია დაბალ ფასსა და მარტივ მართვაზე, კვადრატული ტალღის ამძრავის (ტრაპეციული უკუ ელექტრომაგნიტური ველის) გამოყენებით. ის შესაფერისია დაბალი სიზუსტის მოთხოვნების მქონე აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ვენტილატორები და წყლის ტუმბოები.

​● PMSM: პრიორიტეტს ანიჭებს მაღალ სიზუსტეს და შესრულებას, იყენებს სინუსოიდურ ამძრავს (სინუსოიდური უკუ ელექტრომაგნიტური ველი) და მხარს უჭერს ვექტორულ კონტროლს. ის ფართოდ გამოიყენება მაღალი დონის სფეროებში, როგორიცაა სამრეწველო რობოტები და ელექტრომობილები.

დასკვნა

მაღალი ეფექტურობის, კომპაქტური ზომისა და შესანიშნავი დინამიური რეაგირების წყალობით, მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ძრავა სამრეწველო და ახალი ენერგეტიკული სექტორების „ენერგეტიკულ ბირთვად“ იქცა. ხარჯებისა და მართვის სირთულის გამოწვევების მიუხედავად, მუდმივი მაგნიტის მასალების (მაგ., დაბალი ღირებულების სამარიუმი-რკინა-აზოტი) და ციფრული მართვის ტექნოლოგიების განვითარება კიდევ უფრო გააფართოვებს მისი გამოყენების სცენარებს. მომავალში, PMSM-ები კვლავაც მნიშვნელოვან როლს შეასრულებენ ისეთ მოწინავე სფეროებში, როგორიცაა ინტელექტუალური წარმოება და ავტონომიური მართვა.