Pumbaa 350KW PMSM pogonski motori za električno vozilo PML350

1. Motor s ravnom žicom
• Oblik namota motora postupno prelazi s okrugle na plosnatu žicu, s visokom stopom popunjavanja utora, kratkim krajevima, visokom gustoćom snage i jakim kapacitetom odvođenja topline

2. Dizajn visokonaponske izolacije
• Motor koristi nove izolacijske materijale i procese kako bi zadovoljio zahtjeve visoke frekvencije preklapanja SiC regulatora za motore sve većih brzina

•3. Izolirani ležajevi za velike brzine i teške uvjete rada
• Dizajn motora koristi izolirane ležajeve, koji mogu zadovoljiti projektne zahtjeve od 24000 okretaja u minuti; Također može učinkovito spriječiti nastanak električne korozije ležajeva

4. Motor hlađen uljem
• Motor ima visokobrzinsku strukturu hlađenu uljem, koja učinkovito smanjuje nazivnu snagu nakon smanjenja volumena, što ne samo da poboljšava učinkovitost, već i produžuje vijek trajanja sustava

5. Izvrsne NVH performanse
• Rotor motora ima segmentiranu strukturu nagnutih polova, što učinkovito optimizira NVH sustava motora

Sinkroni motor s permanentnim magnetom (PMSM) je motor s permanentnim magnetom koji se široko koristi u električnim vozilima (EV). S 15% većom učinkovitošću od indukcijskih motora (IM) i najvećom gustoćom snage među vučnim motorima, postao je temelj modernih pogonskih sustava za električna vozila.

1. Što je sinkroni motor s permanentnim magnetom (PMSM)?

Kao vrsta AC sinkronog motora, PMSM generira svoje magnetsko polje putem permanentnih magneta koji proizvode sinusoidne protuelektromotorne sile. Iako dijeli strukturu statora i rotora s indukcijskim motorima, rotor PMSM-a koristi permanentne magnete (PM) umjesto namota polja za generiranje magnetskog polja - zbog čega je dobio alternativni naziv "trofazni sinusni motor bez četkica s permanentnim magnetima".
U usporedbi s tradicionalnim motorima, PMSM-ovi se ističu učinkovitošću, dizajnom bez četkica, velikom brzinom rotacije, sigurnošću i dinamičkim performansama. Pružaju glatki okretni moment uz nisku razinu buke, što ih čini idealnima za brze primjene poput robotike. Kao trofazni sinkroni AC motori, rade sinkronizirano s vanjskim AC izvorima napajanja.

PMSM-ovi nemaju namote rotora; umjesto toga, permanentni magneti izravno generiraju rotirajuće magnetsko polje. To eliminira potrebu za istosmjernom pobudom, pojednostavljuje njihovu strukturu i smanjuje troškove. Njihove glavne komponente uključuju stator (s trofaznim namotima) i rotor (s PM-ovima). Napajanje statora trofaznom izmjeničnom strujom pokreće rad.

Rad PMSM-a paralelan je radu sinkronih motora: oslanja se na rotirajuće magnetsko polje (RMF) koje inducira elektromotornu silu pri sinkronoj brzini. Kada se trofazna izmjenična struja primijeni na namote statora, u zračnom rasporu se formira RMF. Kako se PM-ovi rotora okreću sinkrono s ovim RMF-om, generira se moment. Važno je napomenuti da se PMSM-ovi ne pokreću sami od sebe i za rad im je potrebno napajanje promjenjive frekvencije.

2. Struktura PMSM motora

Stator: Slično konvencionalnim AC indukcijskim motorima, stator PMSM-a prima energiju putem svojih namota. Ti su namoti obično raspoređeni u više utora u gotovo sinusoidnom uzorku kako bi se stvorio sinusoidni valni oblik povratne elektromotorne sile (EMF).

Rotor: Dizajn rotora razlikuje PMSM od osnovnih sinkronih motora. Umjesto namota polja, rotor koristi permanentne magnete za generiranje svojih magnetskih polova. Uobičajeni PM materijali uključuju samarij-kobalt i neodimij-željezo-bor (NdFeB) zbog njihove visoke permeabilnosti i isplativosti. PMSM-ovi se kategoriziraju prema smještaju PM-a:

·Površinski montirani PMSM (SPM): PM-ovi su spojeni na površinu rotora.

·Unutarnji PMSM (IPM): PM-ovi su ugrađeni unutar rotora. IPM dizajni nude znatno veću učinkovitost.

(PMSM)

3. Principi upravljanja PMSM-om

PMSM pogoni koriste klasičnu tehnologiju vektorskog upravljanja, omogućujući kontrolu brzine u zatvorenoj petlji za preciznu regulaciju. Sustav zatvorene petlje koristi povratnu informaciju o brzini za praćenje položaja rotora u stvarnom vremenu, podržavajući kontinuiranu regulaciju brzine - uključujući puni okretni moment pri nultoj brzini.

Senzor položaja (npr. enkoder ili resolver) montiran je na osovinu rotora za detekciju položaja rotora. Koristeći parametre motora i mjerenja struje (obrađena brzim digitalnim procesorom signala, DSP), pogon izračunava položaj rotora. Tijekom svakog intervala uzorkovanja, trofazni AC sustav pretvara se u rotirajući dvokoordinatni sustav, gdje se struje rastavljaju na izravnu (d) i kvadraturnu (q) komponentu za neovisno upravljanje.

Na temelju strategija vektorskog upravljanja, pogon generira referentne dq komponente struje usklađene s ciljanim momentom. Ove reference se zatim koriste za stvaranje signala pogona vrata za pretvarač. Ključna prednost je njegov brzi dinamički odziv: efekti sprege između momenta i fluksa upravljaju se putem kontrole odvajanja (orijentacija fluksa statora), što omogućuje neovisnu regulaciju momenta i fluksa. Međutim, ova visoka računalna složenost zahtijeva da pogon koristi brzi procesor ili DSP.

4. Prednosti i nedostaci PMSM-a

Prednosti:

· Snažna sposobnost preopterećenja; gustoća snage daleko premašuje onu asinhronih motora.

·Veća učinkovitost (15% bolja od IM-ova) i manja veličina (1/3 volumena konvencionalnih motora), što pojednostavljuje instalaciju i održavanje.

· Pruža puni okretni moment pri niskim brzinama.

· Zanemarivi gubici bakra rotora (nema pobude polja putem struje statora), što smanjuje stvaranje topline i produžuje vijek trajanja.

·Bezčetkni dizajn eliminira mehaničke komutatore, smanjujući trenje, habanje i troškove održavanja, a istovremeno izbjegavajući rizik od iskrenja u teškim uvjetima.

· Visoki faktor snage poboljšava učinkovitost cijelog sustava i smanjuje pad napona u mreži.

·Glatki izlaz okretnog momenta s izvrsnim dinamičkim performansama.

Nedostaci:

·Viši trošak u usporedbi s indukcijskim motorima.

·Ne pokreće se samostalno; za pokretanje su potrebni izvori napajanja s promjenjivom frekvencijom.

·Za upravljanje statorskim strujama potrebni su složeni upravljački sustavi.

(Motor u radu)

Zaključak

Sinkroni motor s permanentnim magnetom (PMSM) pojavio se kao ključna tehnologija u pogonskim sustavima električnih vozila, potaknut svojom neusporedivom učinkovitošću, visokom gustoćom snage i vrhunskim dinamičkim performansama. Uklanjanjem namota polja i četkica putem pobude permanentnim magnetom, PMSM-ovi smanjuju gubitke i povećavaju pouzdanost. U međuvremenu, tehnologija vektorskog upravljanja omogućuje neovisnu regulaciju okretnog momenta i fluksa, pružajući ključne značajke poput punog okretnog momenta pri nultoj brzini i brzog odziva.

Iako se PMSM-ovi suočavaju s izazovima - višim troškovima, zahtjevima za nesamostalno paljenje i složenim upravljačkim sustavima - njihova dominacija u električnim vozilima ostaje nepokolebljiva. Njihova učinkovitost (15% bolja od IM-ova), kompaktna veličina (1/3 volumena tradicionalnih motora) i zadržavanje okretnog momenta pri maloj brzini čine ih nezamjenjivima za električna vozila s dugim dometom i visokim performansama.

Kako napredak rijetkih zemljanih materijala (npr. NdFeB N52), algoritmi upravljanja vođeni umjetnom inteligencijom (npr. prediktivno upravljanje modelom) i platforme visokog napona od 800 V postaju sveprisutni, PMSM-ovi će se nastaviti razvijati - optimizirajući troškove, performanse i održivost. Gledajući u budućnost, PMSM-ovi će učvrstiti svoju ulogu "srca snage" električnih vozila, potičući inovacije u industriji i podržavajući globalne ciljeve ugljične neutralnosti.