A estrutura e o princípio de funcionamento do
motor síncrono de ímã permanente
1. A estrutura do motor síncrono de ímã permanente
O motor síncrono de ímã permanente (PMSM) compreende principalmente rotor, tampa final e estator. A estrutura principal é: eixo, rotor, núcleo do estator, enrolamento do estator, base e ventilador de resfriamento.
O motor síncrono de ímã permanente consiste no núcleo do estator e no enrolamento, gerando um campo magnético rotativo síncrono. A função do estator é gerar campo magnético durante a operação do motor. Depois que a corrente alternada trifásica simétrica passa para o enrolamento trifásico do estator, é gerado um campo magnético rotativo que gira ao longo do espaço do círculo interno do estator e do rotor a uma velocidade síncrona. O estator do motor síncrono de ímã permanente trifásico não é muito diferente daquele do motor assíncrono CA trifásico em estrutura.
A primeira forma:um rotor com um pólo magnético permanente instalado na superfície circunferencial do núcleo do rotor é chamado de rotor de ímã permanente saliente na superfície.
A segunda forma:o pólo do ímã permanente está embutido na superfície do núcleo do rotor, que é chamado de rotor de ímã permanente embutido na superfície.
A terceira forma:É mais comumente usado em motores maiores para incorporar ímãs permanentes dentro do rotor, que é chamado de rotor de ímã permanente incorporado (ou rotor de ímã permanente integrado ou rotor de ímã permanente incorporado). O ímã permanente está embutido no núcleo do rotor e há slots para instalação de ímãs permanentes no núcleo. O arranjo principal dos ímãs permanentes é mostrado na figura. Em cada forma, há uma combinação de múltiplas camadas de ímãs permanentes.
2. Princípio de funcionamento do motor síncrono de ímã permanente
Os motores síncronos de ímã permanente são geralmente equipados com um transformador rotativo (resolver), conforme mostrado na figura. É um sensor eletromagnético usado para detectar a posição e a velocidade do rotor. O princípio do resolver é basicamente o mesmo do transformador.
O resolver do motor síncrono de ímã permanente adota um resolver de relutância e seu rotor é um núcleo de rotor sem enrolamentos de rotor. O rotor é feito de um formato especial com núcleo de ferro, e a tensão de saída muda em amplitude de acordo com a folga entre o núcleo do rotor e o núcleo do estator (tipo modulação de amplitude).
O motor síncrono de ímã permanente é um dispositivo no qual o campo magnético do eletroímã e o campo magnético do ímã permanente se puxam para gerar força e movimento, conforme mostrado na figura.
A corrente alternada simétrica trifásica é conectada ao enrolamento trifásico do estator do motor para gerar um campo magnético rotativo. De acordo com o princípio de que pólos opostos se atraem e pólos semelhantes se repelem, não importa qual seja a posição relativa inicial dos pólos rotativos do estator e dos pólos magnéticos permanentes, os pólos rotativos do estator sempre arrastarão o rotor para girar sincronizadamente devido a a força magnética.
Características do motor síncrono de ímã permanente
Tamanho pequeno, peso leve e alta densidade de potência. A aplicação de materiais magnéticos permanentes ultrafortes de alto desempenho reduziu bastante o tamanho e o peso dos motores de ímã permanente, e a densidade de potência é pelo menos 1,5 vezes maior que a dos motores assíncronos trifásicos comuns.
Alta eficiência e economia de energia. Como o campo magnético de excitação é fornecido por ímãs permanentes, o rotor de ímã permanente não precisa de excitação e a eficiência pode chegar a 90%. Comparado com motores assíncronos, a faixa de velocidade de operação de alta eficiência é ampla e a economia de energia é significativa. Especialmente quando se corre em baixa velocidade, a vantagem é mais óbvia.
Aumento de baixa temperatura. Devido à alta eficiência dos motores de ímã permanente, não há perda de resistência no enrolamento do rotor e há pouca ou quase nenhuma corrente reativa no enrolamento do estator, o que faz com que a temperatura do motor suba e prolonga a vida útil do motor.
Resposta rápida, ampla faixa de regulação de velocidade, alta confiabilidade, baixo ruído e operação suave, adequada para ocasiões de média e alta potência. Atualmente, os automóveis elétricos de passageiros geralmente usam motores síncronos de ímã permanente.
É necessária uma certa quantidade de ímãs permanentes, o que é mais caro que os motores assíncronos trifásicos. Além disso, os ímãs permanentes são propensos à desmagnetização irreversível em altas temperaturas e sua confiabilidade é inferior à dos motores assíncronos trifásicos.
