Karena kekompakan dan kepadatan torsinya yang tinggi, motor sinkron magnet permanen banyak digunakan di banyak aplikasi industri, terutama untuk sistem penggerak performa tinggi seperti sistem propulsi kapal selam.Motor sinkron magnet permanen tidak memerlukan penggunaan slip ring untuk eksitasi, sehingga mengurangi perawatan dan kerugian rotor.Motor sinkron magnet permanen sangat efisien dan cocok untuk sistem penggerak berkinerja tinggi seperti peralatan mesin CNC, robotika, dan sistem produksi otomatis di industri.
Secara umum, desain dan konstruksi motor sinkron magnet permanen harus mempertimbangkan struktur stator dan rotor untuk mendapatkan motor berperforma tinggi.
Struktur motor sinkron magnet permanen
Kerapatan fluks magnet celah udara:Ditentukan sesuai dengan desain motor asinkron, dll., desain rotor magnet permanen dan penggunaan persyaratan khusus untuk mengganti belitan stator.Selain itu, stator diasumsikan merupakan stator slotted.Kerapatan fluks celah udara dibatasi oleh saturasi inti stator.Secara khusus, kerapatan fluks puncak dibatasi oleh lebar gigi roda gigi, sedangkan bagian belakang stator menentukan fluks total maksimum.
Selain itu, tingkat saturasi yang diijinkan tergantung pada aplikasinya.Biasanya, motor dengan efisiensi tinggi memiliki kerapatan fluks yang lebih rendah, sedangkan motor yang dirancang untuk kerapatan torsi maksimum memiliki kerapatan fluks yang lebih tinggi.Kerapatan fluks celah udara puncak biasanya berkisar antara 0,7–1,1 Tesla.Perlu dicatat bahwa ini adalah kerapatan fluks total, yaitu jumlah fluks rotor dan stator.Artinya jika gaya reaksi jangkar rendah berarti torsi penyelarasannya tinggi.
Namun untuk mencapai kontribusi torsi keengganan yang besar maka gaya reaksi stator harus besar.Parameter mesin menunjukkan bahwa m besar dan induktansi L kecil terutama diperlukan untuk mendapatkan torsi penyelarasan.Ini biasanya cocok untuk pengoperasian di bawah kecepatan dasar karena induktansi tinggi mengurangi faktor daya.
Bahan magnet permanen:
Magnet memegang peranan penting pada banyak perangkat, oleh karena itu peningkatan kinerja material tersebut sangatlah penting, dan perhatian saat ini terfokus pada material berbasis tanah jarang dan logam transisi yang dapat memperoleh magnet permanen dengan sifat magnetik tinggi.Tergantung pada teknologinya, magnet memiliki sifat magnet dan mekanik yang berbeda serta menunjukkan ketahanan terhadap korosi yang berbeda.
Magnet NdFeB (Nd2Fe14B) dan Samarium Cobalt (Sm1Co5 dan Sm2Co17) adalah bahan magnet permanen komersial tercanggih yang tersedia saat ini.Dalam setiap kelas magnet tanah jarang terdapat berbagai tingkatan.Magnet NdFeB dikomersialkan pada awal 1980an.Mereka banyak digunakan saat ini dalam berbagai aplikasi.Harga bahan magnet ini (per produk energi) sebanding dengan harga magnet ferit, dan per kilogram, harga magnet NdFeB sekitar 10 hingga 20 kali lipat harga magnet ferit.
Beberapa sifat penting yang digunakan untuk membandingkan magnet permanen adalah: remanensi (Mr), yang mengukur kekuatan medan magnet magnet permanen, gaya koersif (Hcj), kemampuan bahan menahan demagnetisasi, hasil kali energi (BHmax), massa jenis energi magnet. ;Temperatur Curie (TC), temperatur dimana suatu material kehilangan kemagnetannya.Magnet neodymium memiliki remanensi yang lebih tinggi, koersivitas dan produk energi yang lebih tinggi, tetapi umumnya tipe suhu Curie yang lebih rendah, Neodymium bekerja dengan Terbium dan Dysprosium untuk mempertahankan sifat magnetiknya pada suhu tinggi.
Desain Motor Sinkron Magnet Permanen
Pada perancangan motor sinkron magnet permanen (PMSM), konstruksi rotor magnet permanen didasarkan pada rangka stator motor induksi tiga fasa tanpa mengubah geometri stator dan belitan.Spesifikasi dan geometrinya meliputi: kecepatan motor, frekuensi, jumlah kutub, panjang stator, diameter dalam dan luar, jumlah slot rotor.Desain PMSM mencakup rugi-rugi tembaga, EMF balik, rugi-rugi besi dan induktansi mandiri dan timbal balik, fluks magnet, resistansi stator, dll.
Perhitungan induktansi diri dan induktansi timbal balik:
Induktansi L dapat didefinisikan sebagai rasio hubungan fluks terhadap arus penghasil fluks I, dalam Henrys (H), sama dengan Weber per ampere.Induktor adalah perangkat yang digunakan untuk menyimpan energi dalam medan magnet, mirip dengan bagaimana kapasitor menyimpan energi dalam medan listrik.Induktor biasanya terdiri dari kumparan, biasanya dililitkan di sekitar inti ferit atau feromagnetik, dan nilai induktansinya hanya terkait dengan struktur fisik konduktor dan permeabilitas bahan yang dilalui fluks magnet.
Langkah-langkah mencari induktansi adalah sebagai berikut:1. Misalkan ada arus I pada penghantar.2. Gunakan hukum Biot-Savart atau hukum loop Ampere (jika tersedia) untuk menentukan bahwa B cukup simetris.3. Hitung fluks total yang menghubungkan semua rangkaian.4. Kalikan fluks magnet total dengan jumlah loop untuk mendapatkan hubungan fluks, dan lakukan desain motor sinkron magnet permanen dengan mengevaluasi parameter yang diperlukan.
Penelitian menemukan bahwa desain penggunaan NdFeB sebagai material rotor magnet permanen AC meningkatkan fluks magnet yang dihasilkan pada celah udara sehingga mengakibatkan berkurangnya jari-jari dalam stator, sedangkan jari-jari dalam stator menggunakan bahan samarium kobalt permanen. bahan rotor magnet lebih besar.Hasilnya menunjukkan bahwa kehilangan tembaga efektif pada NdFeB berkurang sebesar 8,124%.Untuk samarium kobalt sebagai bahan magnet permanen, fluks magnetnya akan berupa variasi sinusoidal.Secara umum, desain dan konstruksi motor sinkron magnet permanen harus mempertimbangkan struktur stator dan rotor untuk mendapatkan motor berperforma tinggi.
Kesimpulannya
Motor sinkron magnet permanen (PMSM) merupakan motor sinkron yang menggunakan bahan bermagnet tinggi untuk magnetisasinya, serta memiliki karakteristik efisiensi tinggi, struktur sederhana, dan pengendalian yang mudah.Motor sinkron magnet permanen ini memiliki aplikasi dalam teknologi traksi, otomotif, robotika, dan luar angkasa.Kepadatan daya motor sinkron magnet permanen lebih tinggi dibandingkan motor induksi dengan rating yang sama karena tidak ada daya stator yang didedikasikan untuk menghasilkan medan magnet..
Saat ini, desain PMSM tidak hanya membutuhkan daya yang lebih tinggi, tetapi juga massa yang lebih rendah dan momen inersia yang lebih rendah.
Waktu posting: 01-Jul-2022