Wprowadzenie do zalet i wad
silniki synchroniczne z magnesami trwałymi
Prędkość wirnika silników synchronicznych z magnesami trwałymi jest zsynchronizowana z prędkością pola magnetycznego stojana. Jego proces roboczy polega na tym, że uzwojenie stojana jest podłączone do prądu przemiennego, aby wytworzyć wirujące pole magnetyczne stojana, a pole magnetyczne wirnika z magnesami trwałymi jest indukowane przez wirujące pole magnetyczne stojana i obraca się wraz z nim, a silnik obraca się i wytwarza moc.
Głównymi zaletami silników synchronicznych z magnesami trwałymi są duża gęstość mocy, wysoka sprawność robocza, prosta i zwarta konstrukcja, duży i płynny moment obrotowy oraz dobra regulacja prędkości.
1) Wysoka gęstość mocy:Materiał magnetyczny z neodymu, żelaza i boru, z którego wykonany jest silnik synchroniczny z magnesami trwałymi, ma doskonałe właściwości magnetyczne. Po namagnesowaniu nie trzeba dodawać żadnej energii zewnętrznej, a silne pole magnetyczne można zbudować. Jednocześnie pole magnetyczne ma trwałe właściwości i nie wymaga dodatkowych obwodów do wzbudzenia (czyli pobudzania przewodnika w celu wygenerowania pola magnetycznego), dzięki czemu można zachować małą objętość i lekkość. Przy mocy znamionowej gęstość mocy silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o takich samych warunkach rozpraszania ciepła i materiałach izolacyjnych jest zwykle ponad dwukrotnie większa niż gęstość mocy silnika asynchronicznego indukcyjnego.
2) Wysoka wydajność operacyjna:Dzięki magnesom trwałym w wirniku wirnik silnika synchronicznego z magnesami trwałymi zazwyczaj nie wymaga zasilania (poza pewnymi warunkami samoczynnego rozruchu lub stratami prądów wirowych), co może ograniczyć związane z tym straty energii i zapewnić wysoką sprawność.
3) Prosta i zwarta konstrukcja:Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi nie ma struktury zasilania wzbudzenia i struktury uzwojenia wzbudzenia, co zmniejsza złożoność powiązanej struktury i jest stosunkowo kompaktowy, zapewniając, że silnik synchroniczny z magnesami trwałymi działa bardziej niezawodnie. W porównaniu z trzecią generacją średnica stojana silnika synchronicznego z magnesami trwałymi czwartej generacji, w który wyposażony jest Toyota Prius, zmniejszyła się o 20%, a ogólna struktura jest bardziej kompaktowa i mniejsza.
4) Duży i płynny moment obrotowy:W zakresie prądu znamionowego zwiększenie prądu może szybko zwiększyć moment obrotowy silnika synchronicznego z magnesami trwałymi. Ponadto wirujące pole magnetyczne utworzone przez trójfazowy prąd przemienny w stojanie jest również stosunkowo stabilne, a pulsacja momentu obrotowego jest niewielka. Szczególnie w warunkach niskiej prędkości i wysokiego momentu obrotowego (odpowiadających etapowi rozruchu i przyspieszania nowych pojazdów energetycznych) silniki synchroniczne z magnesami trwałymi mają wyjątkowe zalety w porównaniu z asynchronicznymi silnikami indukcyjnymi.
5) Dobra wydajność regulacji prędkości:Związek między elektrycznością, magnetyzmem i siłą silników synchronicznych z magnesami trwałymi jest prostszy niż w przypadku silników asynchronicznych indukcyjnych, co ułatwia ich regulację i kontrolę. Równanie stanu silnika asynchronicznego jest czwartego rzędu, a równania wirnika i stojana są sprzężone (prąd w wirniku jest generowany przez obrót pola magnetycznego stojana); równanie stanu silnika synchronicznego z magnesami trwałymi jest drugiego rzędu, a pole magnetyczne magnesu trwałego istnieje niezależnie. Trudność sterowania jest znacznie mniejsza niż w przypadku silnika asynchronicznego indukcyjnego w warunkach niskiej i wysokiej prędkości (wyższej niż prędkość znamionowa).
