Aufbau und Funktionsprinzip eines Permanentmagnet-Synchronmotors

Zur Anregung des Magnetfelds in Permanentmagnet-Synchronmotoren werden hochenergetische Permanentmagnete aus Seltenerd-NdFeB-Materialien eingesetzt. Dadurch können bei solchen Motoren erhebliche Größen- und Gewichtsreduzierungen erzielt werden. Das Fehlen einer Rotorwicklung und die kompakte Rotorgröße tragen zu einem verbesserten Wirkungsgrad dieser Motoren bei.

VORSCHAU

• Aufbau eines Permanentmagnet-Synchronmotors
• Funktionsprinzip des Permanentmagnet-Synchronmotors

Bau von PMSM

Ein einfacher Synchronmotor und ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) sind ähnlich aufgebaut, wobei das Rotordesign den Hauptunterschied darstellt. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Rotor verwendet der Rotor eines PMSM Permanentmagnete, um Feldpole anstelle von Feldwicklungen zu erzeugen. Aufgrund ihrer hohen Permeabilität werden häufig Eisen mittlerer Qualität, Bor und Samarium-Kobalt zur Herstellung von Permanentmagneten verwendet.

Neodym-Bor-Eisen-Permanentmagnete werden am häufigsten verwendet, da sie leicht verfügbar und preisgünstig sind. Dieser Magnettyp ist am Rotor befestigt, der normalerweise im Stator des Elektromotors untergebracht ist. Andererseits beinhalten bestimmte Motorkonfigurationen einen Außenrotor, was zu einem Inside-Out-Design führt.

Der Rotor besteht hauptsächlich aus diesen leistungsstarken Permanentmagneten, die aufgrund ihrer hohen Koerzitivkraft ausgewählt werden. Der Stator hingegen besteht aus einem Außenrahmen und einem Kern, in dem die Wicklungen untergebracht sind. In vielen Fällen wird für den Stator üblicherweise eine Konstruktion mit zwei- oder dreiphasigen Wicklungen gewählt.

Funktionsprinzip von PMSM

Ein Synchronmotor arbeitet auf der Grundlage der Wechselwirkung zwischen dem konstanten Magnetfeld des Rotors und dem rotierenden Magnetfeld des Stators. Der Stator eines Synchronmotors erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, genau wie bei einem dreiphasigen Induktionsmotor. Das Ampere-Gesetz besagt, dass das Drehmoment durch den synchronen Wechselstrom aus den Statorwicklungen und dem Magnetfeld des Rotors erzeugt wird. Dieses Drehmoment ermöglicht eine leichtere Drehung des Rotors.

Ein konstantes Magnetfeld wird durch Permanentmagnete am Rotor von Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) erzeugt. Die Pole des Rotors richten sich nach dem umlaufenden Magnetfeld des Stators aus, wenn dieser mit Synchrongeschwindigkeit rotiert. Daher sind PMSMs nicht in der Lage, sich selbst zu starten, wenn sie direkt an ein Drehstromnetz angeschlossen sind.