Elektrikli nəqliyyat vasitəsi PML60 üçün Pumbaa 60KW PMSM Sürücü mühərrikləri

1. Düz telli mühərrik
• Mühərrikin dolama forması tədricən dəyirmi məftildən düz məftilə keçir, yüksək yuva doldurma sürəti, qısa uclar, yüksək güc sıxlığı və güclü istilik yayma qabiliyyəti ilə

2. Yüksək gərginlikli izolyasiya dizaynı
• Getdikcə daha yüksək sürətli mühərriklər üçün SiC kontrollerlərinin yüksək keçid tezliyi tələblərinə cavab vermək üçün mühərrik yeni izolyasiya materialları və prosesləri tətbiq edir.

•3. Yüksək sürətli və ağır yüklərə davamlı izolyasiyalı yastıqlar
• Mühərrik dizaynı 24000RPM/dəq dizayn tələblərinə cavab verə bilən izolyasiya edilmiş yastıqlardan istifadə edir; Və yastıqların elektrik korroziyasının yaranmasını effektiv şəkildə maneə törədə bilər

4. Yağla soyudulan mühərrik
• Mühərrik yüksək sürətli yağla soyudulan bir quruluşa malikdir ki, bu da həcm azaldıqdan sonra nominal gücü effektiv şəkildə azaldır və bu, yalnız səmərəliliyi artırmaqla yanaşı, sistemin xidmət müddətini də artırır.

5. Əla NVH performansı
• Mühərrik rotoru seqmentli maili dirək quruluşundan istifadə edir ki, bu da mühərrik sisteminin NVH-ni effektiv şəkildə optimallaşdırır

Sənaye avtomatlaşdırması, yeni enerji nəqliyyat vasitələri və yüksək səviyyəli robototexnika sahələrində daimi maqnit sinxron mühərrikləri (Daimi Maqnit Sinxron Mühərrik, PMSM) yüksək səmərəliliyi, kompakt ölçüsü və üstün dinamik cavab xüsusiyyətlərinə görə idarəetmə sistemləri üçün əsas seçim kimi ortaya çıxmışdır. Bu məqalədə tərif, iş prinsipləri, struktur dizaynı, idarəetmə məntiqi, üstünlükləri və çatışmazlıqları, eləcə də BLDC dəyişkən tezlikli mühərriklərlə müqayisə daxil olmaqla, bu vacib mühərrik texnologiyasının çoxölçülü təhlili təqdim olunur.

I. PMSM-in tərifi və əsas xüsusiyyətləri

Daimi maqnit sinxron mühərriki üç fazalı AC sinxron mühərrikidir. Onun əsas xüsusiyyəti rotorun həyəcan dolamasına ehtiyac duymamasıdır; bunun əvəzinə, o, birbaşa daimi maqnitlər (məsələn, neodim-dəmir-bor, samarium-kobalt) vasitəsilə sabit bir maqnit sahəsi yaradır ki, bu da stator dolamaları tərəfindən yaradılan fırlanan maqnit sahəsi ilə sinxron şəkildə işləyir.

Ənənəvi induksiya mühərrikləri ilə müqayisədə PMSM-lər əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir:

​● Yüksək səmərəlilik: Rotor heç bir həyəcan itkisi yaşamır (mis itkiləri əhəmiyyətsizdir), bu da induksiya mühərriklərinin güc sıxlığından 30%-dən çox yüksəkdir.

​● Yüksək dinamik cavab: Sıfır sürətlə tam fırlanma momenti təmin edə bilir, bu da tez-tez işə salma-dayandırma əməliyyatları tələb edən tətbiqlər üçün uyğundur.

​● Aşağı səs-küy və hamar fırlanma anı: Sinusoidal arxa elektromotor qüvvəsi (EMF) ilə dizayn edilmiş, minimal vibrasiya ilə işləyir.

​● Yüksək güc əmsalı: Rotorun maqnit sahəsi daimi maqnitlər tərəfindən təmin edilir və stator cərəyanındakı həyəcan komponentini aradan qaldırır. Nəticədə, sistemin güc əmsalı 1-ə yaxınlaşır.

(PMSM)

II. PMSM-in iş prinsipi

PMSM-in işləməsi aşağıdakı kimi davam edən "stator-rotor maqnit sahəsi sinxronizasiyası" mexanizminə əsaslanır:

1. Statorun fırlanan maqnit sahəsinin yaranması: Statorun üç fazalı sarımlarına üç fazalı AC cərəyanı tətbiq edildikdə, hava boşluğunda ns=60f/p sinxron sürətlə fırlanan fırlanan maqnit sahəsi yaranır.

(burada f enerji təchizatı tezliyi, p isə qütb cütlərinin sayıdır).

2. Rotorun maqnit sahəsinin sinxronlaşdırılması: Rotorun daimi maqnitlərindən gələn maqnit sahəsi statorun fırlanan maqnit sahəsi ilə qarşılıqlı təsir göstərir və rotoru stator sahəsi ilə uyğun olaraq sinxron sürətlə fırlanmağa vadar edən elektromaqnit fırlanma momenti yaradır.

3. Öz-özünə işə düşməmə xüsusiyyəti: Rotorun ilkin mövqeyinin bilinməməsi və öz-özünə işə salma fırlanma momentini yarada bilməməsi səbəbindən, PMSM-lər yumşaq işə salma üçün invertorla (dəyişkən tezlikli güc təmin edən) əlaqələndirmə tələb edir. Normal işləmə yalnız sürət müəyyən bir həddə çatdıqdan sonra başlayır.

III. PMSM-in əsas strukturu: Stator və Rotor

PMSM-in quruluşu ənənəvi sinxron mühərrikin quruluşuna bənzəyir, lakin onun rotor dizaynı əsas fərqləndirici amildir və performansa və tətbiq ssenarilərinə birbaşa təsir göstərir.

1. Stator: Enerji Çevrilmə Mərkəzi

Statorun quruluşu əsasən dəmir nüvədən və üç fazalı sarımlardan ibarət olan AC asinxron mühərriklərinin quruluşuna uyğundur:

​● Dəmir nüvəsi: Burulğan cərəyan itkilərini azaltmaq üçün laminatlaşdırılmış silikon polad təbəqələrdən hazırlanmışdır.

● Sarğılar: Üç fazalı sarğılar stator yuvalarında sinusoidal şəkildə paylanır. Enerji verildikdə, çıxış cərəyanının və gərginliyinin fazada olmasını təmin edən (güc faktorunu artıran) təxminən sinusoidal geri EMF yaradırlar.

2. Rotor: Daimi Maqnitlərlə İdarə Edilən Nüvə

Rotor həyəcanlandırıcı sarımlardan məhrumdur və maqnit sahəsini daimi maqnitlər vasitəsilə yaradır. Daimi maqnit quraşdırma metoduna əsasən iki növə bölünür:

​● Səthə Quraşdırılmış Daimi Maqnit Sinxron Mühərrik (SPM)​: Daimi maqnitlər rotor səthinə yapışdırılır və mərkəzdənqaçma zədələnməsinin qarşısını almaq üçün qoruyucu örtüklə (məsələn, karbon lifi) örtülür. Yüksək hava boşluğu maqnit axını sıxlığı ilə xarakterizə olunan SPM-lər həcm və çəkiyə həssas tətbiqlər (məsələn, dron sürücüləri) üçün idealdır.

​● Daxili Daimi Maqnit Sinxron Mühərrik (DDM): Daimi maqnitlər rotorun içərisinə yerləşdirilir (məsələn, V və ya U formalı yuvalarda). Rotor nüvəsinin asimmetrik maqnit dövrəsi tərəfindən yaradılan əlavə fırlanma momentindən istifadə etməklə, DDM-lər çıxış qabiliyyətini artırır. Daha yüksək səmərəlilik və daha güclü aşırı yükləmə qabiliyyəti ilə DDM-lər elektrikli nəqliyyat vasitələrinin idarəetmə sistemlərində geniş istifadə olunur.

(Elektrik mühərriki)

IV. PMSM-in İdarəetmə Prinsipi: Vektor İdarəetməsi və Rəqəmsal Texnologiyalar

Yüksək dəqiqlikli sürət və fırlanma momenti nəzarətinə nail olmaq üçün PMSM-lər vektor idarəetməsi (Sahəyə Yönlü İdarəetmə, FOC) texnologiyasına əsaslanır. Onun əsasını fırlanan koordinat sistemində koordinat transformasiyası vasitəsilə üç fazalı AC kəmiyyətlərini DC kəmiyyətlərinə (dq oxu) çevirmək, axın və fırlanma momentinin müstəqil idarə olunmasını təmin etmək təşkil edir.

Nəzarət prosesindəki əsas addımlar:

1. Mövqe aşkarlanması: Koordinat transformasiyası üçün bucaq istinadını təmin edən kodlayıcı və ya həlledicidən istifadə edərək rotorun mövqeyinin və sürətinin real vaxt rejimində əldə edilməsi.

2. Cərəyan nümunəsi və transformasiyası: Klark/Park transformasiyası vasitəsilə dq ox cərəyanlarına çevrilən stator üç fazalı cərəyanlarının toplanması (fırlanma momentini idarə edir).

3. DSP hesablanması və PWM modulyasiyası: Rəqəmsal siqnal prosessoru (DSP) hədəf fırlanma momenti və sürətinə əsasən dq ox cərəyanları üçün istinad dəyərlərini hesablayır, sonra stator gərginliyini və tezliyini tənzimləmək üçün Məkan Vektor İmpuls Genişliyi Modulyasiyası (SVPWM) vasitəsilə inverter sürücü siqnalları yaradır.

Texniki üstünlüklər: Vektor idarəetməsi axın və fırlanma anını ayırır, dinamik cavab müddətini millisaniyəyə qədər azaldır və sıfır sürətlə tam fırlanma anını təmin edir. Bununla belə, sistemin mürəkkəbliyini artıran yüksək performanslı DSP-lər və ya MCU-lar tələb olunur.

V. PMSM-in üstünlükləri və çatışmazlıqları

VI. PMSM və BLDC Dəyişkən Tezlikli Motor: Texniki Bağlantılar və Tətbiq Fərqləri

Həm PMSM-lər, həm də Fırçasız DC Dəyişkən Tezlikli Mühərriklər (BLDC) daimi maqnitlərə və elektron kommutasiyaya əsaslanır, lakin tətbiq mövqeyinə görə fərqlənirlər:

​● BLDC: Kvadrat dalğalı ötürücüdən (trapezoidal arxa EMF) istifadə edərək aşağı qiymətə və sadə idarəetməyə diqqət yetirir. Ventilyatorlar və su nasosları kimi aşağı dəqiqlik tələbləri olan tətbiqlər üçün uyğundur.

​● PMSM: Sinusoidal ötürücüdən (sinusoidal arxa EMF) istifadə edərək və vektor idarəetməsini dəstəkləyən yüksək dəqiqliyə və performansa üstünlük verir. Sənaye robotları və elektrikli nəqliyyat vasitələri kimi yüksək səviyyəli sahələrdə geniş istifadə olunur.

Nəticə

Yüksək səmərəliliyi, kompakt ölçüsü və üstün dinamik reaksiyası ilə daimi maqnit sinxron mühərriki sənaye və yeni enerji sektorlarının "güc nüvəsinə" çevrilib. Qiymət və idarəetmə mürəkkəbliyindəki çətinliklərə baxmayaraq, daimi maqnit materiallarında (məsələn, aşağı qiymətli samarium-dəmir-azot) və rəqəmsal idarəetmə texnologiyalarında irəliləyişlər onun tətbiq ssenarilərini daha da genişləndirəcək. Gələcəkdə PMSM-lər ağıllı istehsal və muxtar sürücülük kimi qabaqcıl sahələrdə mühüm rol oynamağa davam edəcək.