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VORSCHAU
Was ist ein Permanentmagnet-Synchronmotor?
Die Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) ist ein Wechselstrommotor, der ein Drehmoment erzeugt, indem er das rotierende Magnetfeld des Ankers mit einem durch Gleichstrom erzeugten Erregermagnetfeld kombiniert. Es läuft mit Synchrongeschwindigkeit, also einer konstanten Geschwindigkeit. PMSM- und Synchronmotoren gehören beide zur Familie der Wechselstrommotoren und verwenden beide Statorwicklungen. Bemerkenswerterweise dreht sich der Rotor eines PMSM mit der gleichen Geschwindigkeit wie das rotierende Magnetfeld, das von der Statorwicklung erzeugt wird, daher der Name: Synchronmotor.
Synchronmotoren können in zwei Hauptbauformen eingeteilt werden: Typen mit rotierendem Magnetpol und Typen mit rotierendem Anker. Das rotierende Magnetpoldesign bietet mehrere bemerkenswerte Vorteile, darunter einen leichten Rotor, einen unkomplizierten Herstellungsprozess und einen minimalen Stromfluss durch Bürsten und Schleifringe, was es zur bevorzugten Wahl für Synchronmotoren mit großer und mittlerer Leistung macht. Innerhalb des rotierenden Magnetpoltyps gibt es je nach Rotorform zwei weitere Unterteilungen: ausgeprägte Poltypen und versteckte Poltypen. Die Variante mit ausgeprägtem Pol findet Anwendung in Situationen, in denen eine niedrige Drehzahl erforderlich ist, und zeichnet sich durch einen dicken und kurzen Rotor mit ungleichmäßigem Luftspalt aus. Im Gegensatz dazu wird der Typ mit verstecktem Pol häufig in Hochgeschwindigkeitsszenarien eingesetzt und zeichnet sich durch einen dünnen und langen Rotor mit einem gleichmäßigen Luftspalt aus.
Vorteile eines Permanentmagnet-Synchronmotors
Der Rotor weist aufgrund seiner Permanentmagnetkonstruktion eine hohe magnetische Flussdichte auf, wodurch ein Erregerstrom und die damit verbundenen Verluste entfallen. Der Permanentmagnet-Synchronmotor senkt den Erregerstrom auf der statorseitigen Wicklung sowie die Kupfer- und Eisenverluste auf der Rotorseite erheblich, was zu einer deutlichen Reduzierung des Blindstroms im Vergleich zu Asynchronmotoren führt. Durch die Synchronisierung der Magnetpotentiale von Stator und Rotor werden Grundwellen-Eisenverluste im Rotorkern eliminiert, was zu einem höheren Wirkungsgrad und Leistungsfaktor im Vergleich zu Synchronmotoren führt. Permanentmagnet-Synchronmotoren sind in der Regel auf einen hohen Leistungsfaktor und Wirkungsgrad ausgelegt, selbst wenn sie unter leichten Lastbedingungen betrieben werden.
Permanentmagnet-Synchronmotoren verfügen über starke mechanische Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, Drehmomentstörungen aufgrund von Laständerungen standzuhalten. Die Trägheit des Permanentmagnet-Synchronmotors wird durch die Verwendung einer Hohlstruktur für den Rotorkern verringert, was zu deutlich schnelleren Start- und Bremszeiten als bei Asynchronmotoren führt. Im Vergleich zu seinem asynchronen Gegenstück schneidet der Permanentmagnet-Synchronmotor aufgrund seines besseren Drehmoment-Trägheits-Verhältnisses in Szenarien mit schneller Reaktion besser ab.
Darüber hinaus bieten Permanentmagnet-Synchronmotoren im Vergleich zu Asynchronmotoren eine deutlich kleinere Baugröße und ein relativ geringeres Gewicht. Unter gleichen Bedingungen der Wärmeableitung und der gleichen Isoliermaterialien übersteigt die Leistungsdichte eines Permanentmagnet-Synchronmotors die eines Drehstrom-Asynchronmotors um mehr als das Doppelte.
