ในฐานะผู้จัดหามอเตอร์ PMSM DC ฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับการกำหนดค่าสเตเตอร์ม้วนของมอเตอร์เหล่านี้ เป็นหัวข้อที่สำคัญสำหรับการทำความเข้าใจว่ามอเตอร์เหล่านี้ทำงานอย่างไรและประเภทใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน ดังนั้นเรามาดำน้ำในและสำรวจการกำหนดค่าสเตเตอร์คดเคี้ยวที่หลากหลายของกมอเตอร์ PMSM DC-
ความเข้าใจพื้นฐานของมอเตอร์ PMSM DC
ก่อนอื่นมาดูกันอย่างรวดเร็วว่ามอเตอร์ PMSM DC คืออะไร มอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) ใช้แม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก ในทางกลับกันสเตเตอร์มีขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้า เมื่อกระแสไหลผ่านขดลวดเหล่านี้มันจะสร้างสนามแม่เหล็กหมุนที่โต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ทำให้มอเตอร์หมุน ประสิทธิภาพความหนาแน่นของพลังงานและประสิทธิภาพของมอเตอร์ PMSM DC ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการกำหนดค่าสเตเตอร์ที่คดเคี้ยว
การกำหนดค่าการคดเคี้ยวแบบเดี่ยว - เฟส
การกำหนดค่าสเตเตอร์ที่ง่ายที่สุดคือการคดเคี้ยวเฟสเดี่ยว ในมอเตอร์ PMSM DC เฟสเดียวมีเพียงชุดเดียวกับขดลวดบนสเตเตอร์ มอเตอร์เหล่านี้ค่อนข้างเข้าใจง่ายและมักจะใช้ในแอพพลิเคชั่นพลังงานต่ำซึ่งค่าใช้จ่ายเป็นปัจจัยสำคัญ อย่างไรก็ตามพวกเขามีข้อ จำกัด บางอย่าง มอเตอร์เดี่ยว - เฟสมักจะมีแรงบิดเริ่มต้นที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์หลายเฟส ซึ่งหมายความว่าพวกเขาอาจดิ้นรนเพื่อเริ่มต้นภายใต้ภาระหนัก พวกเขายังมีแนวโน้มที่จะมีแรงบิดที่เต้นแรงมากขึ้นซึ่งอาจนำไปสู่การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนในระหว่างการทำงาน
แม้จะมีข้อเสียเหล่านี้มอเตอร์ PMSM DC แบบเดี่ยว - เฟสยังคงได้รับความนิยมในแอพพลิเคชั่นเช่นพัดลมขนาดเล็กปั๊มบางประเภทและเครื่องใช้ในครัวเรือนที่ต่ำอื่น ๆ ความเรียบง่ายของพวกเขาทำให้พวกเขามีค่าใช้จ่าย - โซลูชันที่มีประสิทธิภาพสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการน้อยกว่านี้
สาม - การกำหนดค่าการคดเคี้ยวเฟส
สาม - การคดเคี้ยวเฟสเป็นค่าที่คดเคี้ยวสเตเตอร์ที่พบมากที่สุดสำหรับมอเตอร์ PMSM DC ในระบบสามเฟสมีขดลวดสามชุดบนสเตเตอร์มักจะเว้นระยะห่างกัน 120 องศา การกำหนดค่านี้มีข้อดีหลายประการ
หนึ่งในข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดคือเอาต์พุตแรงบิดที่ราบรื่นและคงที่ สนามแม่เหล็กหมุนสามเฟสที่สร้างขึ้นโดยขดลวดส่งผลให้แรงที่สม่ำเสมอมากขึ้นบนโรเตอร์ลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน สิ่งนี้ทำให้มอเตอร์ PMSM DC สามเฟสเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นเครื่องจักรอุตสาหกรรมยานพาหนะไฟฟ้าและหุ่นยนต์
ข้อดีอีกอย่างคือแรงบิดเริ่มต้นสูง การออกแบบเฟสทั้งสามช่วยให้มอเตอร์สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งได้ตั้งแต่เริ่มต้นทำให้สามารถเริ่มต้นได้ภายใต้การโหลดหนัก นอกจากนี้มอเตอร์สามเฟสมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์เฟสเดี่ยว พวกเขาสามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเชิงกลที่มีการสูญเสียน้อยลงซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญ
การกำหนดค่าการคดเคี้ยวหกเฟส
ย้ายไปยังการกำหนดค่าขั้นสูงมากขึ้นเรามีมอเตอร์ 6 เฟส PMSM- การกำหนดค่าที่คดเคี้ยวของสเตเตอร์แบบหกเฟสประกอบด้วยขดลวดหกชุดซึ่งโดยทั่วไปจะจัดเรียงในรูปแบบที่เฉพาะเจาะจง การกำหนดค่านี้ให้ประโยชน์มากขึ้นเมื่อเทียบกับระบบสามเฟส
หนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของมอเตอร์ PMSM หกเฟสคือเพิ่มความทนทานต่อความผิดพลาด หากเฟสหนึ่งล้มเหลวมอเตอร์ยังสามารถทำงานได้แม้ว่าจะมีกำลังการผลิตลดลง สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานที่การดำเนินงานอย่างต่อเนื่องมีความสำคัญเช่นในการบินและอวกาศและระบบอุตสาหกรรมที่น่าเชื่อถือสูง
มอเตอร์หกเฟสยังมีความหนาแน่นพลังงานสูงขึ้น พวกเขาสามารถจัดการพลังงานได้มากขึ้นในขนาดที่มีขนาดเล็กลงเมื่อเทียบกับมอเตอร์สามเฟส สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีพื้นที่ จำกัด เช่นในเครื่องมือไฟฟ้าแบบพกพาหรือยานพาหนะไฟฟ้าขนาดเล็ก
เศษส่วน - การคดเคี้ยวเข้มข้นของสล็อต (FSCW)
เศษส่วน - การขดลวดเข้มข้นของสล็อตเป็นอีกหนึ่งการกำหนดค่าสเตเตอร์ที่น่าสนใจ ใน FSCW จำนวนช่องต่อขั้วต่อเฟสคือค่าที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม การกำหนดค่านี้ได้รับความนิยมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากผลประโยชน์หลายประการ
หนึ่งในข้อได้เปรียบหลักคือความยาวระยะสั้น - ความยาวคดเคี้ยว ปลาย - ขดลวดเป็นส่วนหนึ่งของขดลวดที่ขยายออกไปเหนือแกนสเตเตอร์ ปลายที่สั้นกว่า - ขดลวดหมายถึงการใช้ทองแดงน้อยลงซึ่งจะช่วยลดความต้านทานและทำให้การสูญเสียทองแดงในมอเตอร์ สิ่งนี้นำไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น
FSCW ยังมีประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีขึ้น เนื่องจากมีทองแดงน้อยลงในตอนท้าย - ขดลวดจึงมีความร้อนน้อยลงและความร้อนสามารถกระจายไปได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้การกำหนดค่าที่คดเคี้ยวนี้สามารถให้ความหนาแน่นแรงบิดสูงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงบิดสูงในพื้นที่ขนาดเล็กเช่นในระบบพวงมาลัยเพาเวอร์ไฟฟ้า
คดเคี้ยวแบบกระจาย
การคดเคี้ยวแบบกระจายเป็นรูปแบบการคดเคี้ยวแบบสเตเตอร์แบบดั้งเดิมมากขึ้น ในการกำหนดค่านี้ขดลวดจะกระจายออกไปหลายช่องไปรอบ ๆ สเตเตอร์ การคดเคี้ยวแบบกระจายช่วยในการลดเนื้อหาฮาร์มอนิกในสนามแม่เหล็ก ฮาร์มอนิกสามารถทำให้เกิดปัญหาเช่นการสูญเสียเพิ่มขึ้นระลอกแรงบิดและสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
โดยการกระจายขดลวดสนามแม่เหล็กจะกลายเป็นไซน์มากขึ้นซึ่งส่งผลให้เกิดแรงบิดที่นุ่มนวลขึ้น สิ่งนี้ทำให้การกระจายแบบม้วนเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับแอปพลิเคชันที่การใช้งานที่ราบรื่นเป็นสิ่งจำเป็นเช่นในเครื่องมือเครื่องจักรที่แม่นยำหรืออุปกรณ์เสียงสูง
การกำหนดค่าการคดเคี้ยวของมอเตอร์ไร้กรอบ
มอเตอร์ไร้เดียงสาเป็นมอเตอร์ PMSM DC ชนิดพิเศษที่สเตเตอร์และโรเตอร์ได้รับการออกแบบให้รวมเข้ากับแอปพลิเคชันโดยตรง การกำหนดค่าที่คดเคี้ยวสำหรับมอเตอร์ไร้เดียงสาอาจคล้ายกับมอเตอร์ PMSM DC ปกติทั่วไป แต่พวกเขาจำเป็นต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชัน
ตัวอย่างเช่นในมอเตอร์ที่ไม่มีกรอบที่ใช้ในข้อต่อหุ่นยนต์อาจเลือกการกำหนดค่าที่คดเคี้ยวเพื่อให้แรงบิดสูงด้วยความเร็วต่ำ สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับการใช้การกำหนดค่าที่คดเคี้ยวซึ่งช่วยเพิ่มการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์ เนื่องจากมอเตอร์ไร้กรอบมักจะใช้ในแอพพลิเคชั่นที่พื้นที่และน้ำหนักมีความสำคัญการออกแบบที่คดเคี้ยวจึงต้องมีขนาดกะทัดรัดและมีน้ำหนักเบา
การเลือกการกำหนดค่าสเตเตอร์ที่ถูกต้อง
เมื่อพูดถึงการเลือกการกำหนดค่าสเตเตอร์ที่ถูกต้องสำหรับมอเตอร์ PMSM DC ต้องพิจารณาปัจจัยหลายอย่าง ข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด หากคุณต้องการมอเตอร์สำหรับแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมที่มีพลังงานสูงพร้อมการโหลดหนักการกำหนดค่าการคดเคี้ยวสามเฟสหรือหกเฟสอาจเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด สำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือนที่มีพลังงานต่ำการคดเคี้ยวเฟสเดียวอาจเพียงพอ
ค่าใช้จ่ายก็เป็นปัจจัยสำคัญ การกำหนดค่าที่คดเคี้ยวที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นหกเฟสหรือ FSCW อาจมีราคาแพงกว่าเนื่องจากวัสดุเพิ่มเติมและกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้อง ดังนั้นหากค่าใช้จ่ายเป็นข้อกังวลหลักการกำหนดค่าที่คดเคี้ยวที่ง่ายกว่าอาจเหมาะสมกว่า
ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและประสิทธิภาพยังมีบทบาท หากประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญที่สุดการกำหนดค่าที่คดเคี้ยวที่มีการสูญเสียต่ำเช่น FSCW อาจเป็นวิธีที่จะไป ในทางกลับกันหากการทำงานที่ราบรื่นมีความสำคัญการกำหนดค่าการคดเคี้ยวแบบกระจายอาจจะดีกว่า
บทสรุป
โดยสรุปการกำหนดค่าสเตเตอร์ม้วนของมอเตอร์ PMSM DC มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพประสิทธิภาพและความเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน ในฐานะผู้จัดหามอเตอร์ PMSM DC ฉันเข้าใจถึงความสำคัญของการเลือกการกำหนดค่าที่คดเคี้ยวที่เหมาะสมสำหรับความต้องการเฉพาะของลูกค้าแต่ละราย ไม่ว่าคุณจะกำลังมองหามอเตอร์เฟสเดียวสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กหรือมอเตอร์หกเฟสสำหรับระบบอุตสาหกรรมที่น่าเชื่อถือสูงเรามีความเชี่ยวชาญในการจัดหาทางออกที่ดีที่สุดให้คุณ
หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมอเตอร์ PMSM DC ของเราหรือพูดคุยเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยคุณค้นหามอเตอร์ที่สมบูรณ์แบบสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ
การอ้างอิง
- Mohan, N. , UNDELAND, TM, & Robbins, WP (2012) Power Electronics: ตัวแปลงแอปพลิเคชันและการออกแบบ ไวลีย์
- Krause, PC, Wasynczuk, O. , & Sudhoff, SD (2013) การวิเคราะห์เครื่องจักรไฟฟ้าและระบบขับเคลื่อน ไวลีย์