PMSM DCモーターサプライヤーとして、私はしばしばこれらのモーターのステーター巻きの構成について尋ねられます。これは、これらのモーターがどのように機能し、どのタイプがさまざまなアプリケーションに最適であるかを理解するために重要なトピックです。それでは、すぐに飛び込み、さまざまなステーター巻きの構成を探索しましょうPMSM DCモーター。
PMSM DCモーターの基本的な理解
まず、PMSM DCモーターが何であるかについてすぐに進みましょう。永久磁石同期モーター（PMSM）は、ローター上の永久磁石を使用して磁場を作成します。一方、固定子には、電流を運ぶ巻線があります。電流がこれらの巻線を流れると、ローターの磁場と相互作用する回転磁場が作成され、モーターが回転します。 PMSM DCモーターの効率、電力密度、および性能は、ステーター巻きの構成によって大きく影響されます。
単一の位相巻線構成
最もシンプルなステーター巻線構成は、単一の位相巻線です。単一の位相PMSM DCモーターでは、ステーターに巻き込みのセットが1つしかありません。これらのモーターは比較的理解しやすく、コストが主要な要因である低電力アプリケーションでよく使用されます。ただし、いくつかの制限があります。単一の位相モーターは、通常、マルチフェーズモーターと比較して開始トルクが低くなります。これは、彼らが重い負荷の下で始めるのに苦労するかもしれないことを意味します。また、より脈動するトルクがある傾向があり、動作中に振動や騒音につながる可能性があります。
これらの欠点にもかかわらず、単一のフェーズPMSM DCモーターは、小規模ファン、いくつかの種類のポンプ、その他の低電力家電などのアプリケーションで依然として人気があります。それらのシンプルさは、それらをコスト - これらの要求の少ないアプリケーションに対する効果的なソリューションにします。
3つの位相巻線構成
3つの位相巻線は、PMSM DCモーターの最も一般的なステーター巻線構成です。 3つの位相システムでは、ステーターには3セットの巻線があり、通常は120度離れたところにあります。この構成にはいくつかの利点があります。
最大の利点の1つは、滑らかで一定のトルク出力です。巻線によって作成された3つの位相回転磁場は、ローターにより均一な力をもたらし、振動とノイズを減らします。これにより、3つのフェーズPMSM DCモーターは、産業機械、電気自動車、ロボット工学などの高性能アプリケーションに最適です。
もう1つの利点は、高い開始トルクです。 3つの位相設計により、モーターは最初から強い磁場を生成することができ、重い荷重で開始できるようになります。さらに、3つの位相モーターは、単一相モーターと比較してより効率的です。彼らは、より少ない損失で電気エネルギーを機械エネルギーに変換することができます。これは、エネルギー効率が優先事項であるアプリケーションにとって重要です。
6-位相巻線構成
より高度な構成に進むと、6フェーズPMSMモーター。 6つの位相ステーター巻線構成は、通常、特定のパターンで配置される6セットの巻線で構成されています。この構成は、3つのフェーズシステムに比べてさらに多くの利点を提供します。
6フェーズPMSMモーターの主な利点の1つは、断層トレランスの増加です。 1つのフェーズに障害が発生した場合、容量が低下しているにもかかわらず、モーターは動作できます。これは、航空宇宙やいくつかの高信頼性産業システムなど、継続的な動作が重要なアプリケーションで非常に重要です。
シックスフェーズモーターは、電力密度も高くなっています。 3つの位相モーターと比較して、より小さな物理サイズでより多くのパワーを処理できます。これにより、一部の携帯用電動ツールや小さな電気自動車のように、スペースが制限されているアプリケーションに適しています。
分数 - スロット濃縮巻線（FSCW）
分数 - スロット濃縮巻線は、もう1つの興味深いステーター巻線構成です。 FSCWでは、位相あたりの極あたりのスロット数は非整数値です。この構成は、いくつかの利点のために近年人気を博しています。
主な利点の1つは、その短い端 - 曲がりくねった長さです。終わり - 巻線は、ステーターコアを超えて伸びる巻線の部分です。より短い端 - 巻線は、銅が少ないことを意味し、抵抗が減少し、モーターの銅の損失が減少します。これにより、効率が高くなります。
FSCWは、より良い熱性能も提供します。最後に銅が少ないため、巻線が少なくなるため、発生する熱が少なくなり、熱をより簡単に放散することができます。さらに、この巻線構成は高いトルク密度を提供することができ、電動パワーステアリングシステムなどの小さなスペースの高トルクが必要なアプリケーションに適しています。
分散巻線
分散巻線は、より伝統的なステーター巻きの構成です。この構成では、巻線はステーターの周りの複数のスロットに広がります。分散巻線は、磁場の高調波含有量を減らすのに役立ちます。高調波は、損失の増加、トルクの波紋、電磁干渉などの問題を引き起こす可能性があります。
巻線を分布させることにより、磁場はより正弦波になり、より滑らかなトルク出力が生じます。これにより、精密な工作機械や高エンドのオーディオ機器のように、スムーズな動作が不可欠なアプリケーションに適した選択肢が分散されます。
フレームレスモーター巻線構成
フレームレスモーターステーターとローターがアプリケーションに直接統合されるように設計されている特別なタイプのPMSM DCモーターです。フレームレスモーターの巻線構成は、通常のPMSM DCモーターの構成と似ていますが、アプリケーションの特定の要件に合わせて最適化する必要があります。
たとえば、ロボットジョイントで使用されるフレームレスモーターでは、低速での高いトルクを提供するために巻線構成が選択される場合があります。これには、ステーターとローターの間の磁気結合を最大化する巻線構成を使用することが含まれます。フレームレスモーターは、スペースと重量が重要なアプリケーションでよく使用されるため、巻線デザインもコンパクトで軽量である必要があります。
適切なステーター巻線構成を選択します
PMSM DCモーターの適切なステーター巻線構成を選択する場合は、いくつかの要因を考慮する必要があります。アプリケーション要件が最も重要な要素です。重い負荷を備えた高電力産業用途にモーターが必要な場合は、3位または6位の巻線構成が最良の選択かもしれません。低電力の家庭用品の場合、単一の位相巻線で十分です。
コストも重要な要素です。 6つの位相やFSCWなどのより複雑な巻線構成は、追加の材料と製造プロセスが関係するため、より高価になる可能性があります。したがって、コストが大きな懸念事項である場合、より単純な巻線構成がより適切かもしれません。
効率とパフォーマンスの要件も役割を果たします。エネルギー効率が最優先事項である場合、FSCWなどの低損失を伴う巻線構成が進む方法かもしれません。一方、滑らかな動作が重要である場合、分散型巻線構成の方が良いかもしれません。
結論
結論として、PMSM DCモーターのステーター巻線構成は、異なるアプリケーションの性能、効率、および適合性に大きな影響を与えます。 PMSM DCモーターサプライヤーとして、各顧客の特定のニーズに合った適切な巻線構成を選択することの重要性を理解しています。小さなアプライアンス用の単一の位相モーター、または高度の信頼性産業システム用の6位相モーターを探している場合でも、最良のソリューションを提供する専門知識があります。
PMSM DCモーターについて詳しく知りたい場合、または特定の要件について話し合うことに興味がある場合は、お気軽にご連絡ください。私たちはあなたがあなたのアプリケーションに最適なモーターを見つけるのを助けるためにここにいます。
参照
- Mohan、N.、Undeland、TM、＆Robbins、WP（2012）。パワーエレクトロニクス：コンバーター、アプリケーション、および設計。ワイリー。
- Krause、PC、Wasynczuk、O。、およびSudhoff、SD（2013）。電気機械と駆動システムの分析。ワイリー。