永久磁石同期モータの逆起電力

永久磁石同期モータの逆起電力

1. 逆起電力はどのように発生するのですか?

逆起電力の発生がわかりやすい。導体が磁力線を切る原理です。両者の間に相対運動がある限り、磁場が静止していて導体が磁場を遮断することも、導体が静止していて磁場が移動することも可能です。

永久磁石同期モータは、コイルがステータ（導体）に固定され、永久磁石がロータ（磁界）に固定されています。ロータが回転すると、ロータの永久磁石が発生する磁界が回転し、ステータのコイルで磁界がカットされ、コイルに逆起電力が発生します。なぜ逆起電力と呼ばれるのでしょうか？名前が示すように、逆起電力 E の方向は端子電圧 U の方向と逆になります (図 1 を参照)。

図1

2.逆起電力と端子電圧の関係は何ですか?

図 1 から、負荷時の逆起電力と端子電圧の関係は次のとおりであることがわかります。

逆起電力試験は、一般的に無負荷、電流を流さず、1000rpmの回転数で実施します。一般に1000rpmの値は、逆起電力係数＝平均逆起電力値/回転数として定義されます。逆起電力係数はモーターの重要なパラメータです。ここで注意していただきたいのは、負荷時の逆起電力は速度が安定するまで常に変化しているということです。式(1)より、負荷時の逆起電力は端子電圧よりも小さいことが分かります。逆起電力が端子電圧より大きい場合、発電機となり外部に電圧を出力します。実際の作業では抵抗や電流が小さいため、逆起電力の値は端子電圧とほぼ等しく、端子電圧の定格値で制限されます。

3. 逆起電力の物理的意味

逆起電力が存在しなかったらどうなるかを想像してみてください。式 (1) から、逆起電力がなければ、モーター全体が純粋な抵抗器と等価になり、モーターが電気エネルギーを機械エネルギーに変換するのとは逆に、多量の熱を発生するデバイスになることがわかります。電気エネルギーの変換式,UI は、バッテリー、モーター、変圧器への入力電気エネルギーなどの入力電気エネルギーです。 I2Rt は各回路の熱損失エネルギーであり、熱損失エネルギーの一種であり、小さいほど優れています。入力電力量と熱損失電力量の差、逆起電力に相当する有効エネルギーです言い換えれば、逆起電力は有用なエネルギーを生成するために使用され、熱損失と反比例します。熱損失エネルギーが大きいほど、実現できる有効エネルギーは小さくなります。客観的に言えば、逆起電力は回路内で電気エネルギーを消費しますが、「損失」ではありません。逆起電力に相当する電気エネルギーの一部は、モーターの機械エネルギーやバッテリーの化学エネルギーなど、電気機器に有用なエネルギーに変換されます。

このことから、逆起電力の大きさは電気機器の総入力エネルギーを有効エネルギーに変換する能力を意味し、電気機器の変換能力のレベルを反映していることがわかります。

4. 逆起電力の大きさは何に依存しますか?

逆起電力の計算式は次のとおりです。

Eはコイル起電力、ψは磁束、fは周波数、Nは巻き数、Φは磁束です。
上記の式に基づいて、おそらく誰もが逆起電力の大きさに影響を与えるいくつかの要因を推測できると思います。要約すると次のような記事になります。

(1) 逆起電力は磁束の変化率に等しい。速度が高くなるほど変化率も大きくなり、逆起電力も大きくなります。

(2) 磁束そのものは、1 回の磁束に巻数を乗じたものに等しくなります。したがって、巻き数が多いほど磁束が大きくなり、逆起電力も大きくなります。

(3) 巻数は、スターデルタ結線、スロットあたりの巻数、相数、歯数、並列分岐数、フルピッチかショートピッチ方式などの巻線方式に関係します。

(4) 1 回転の磁束は起磁力を​​磁気抵抗で割った値に等しくなります。したがって、起磁力が大きくなると、磁束方向の磁気抵抗が小さくなり、逆起電力が大きくなります。

(5) 磁気抵抗は、エアギャップと極とスロットの調整に関係します。エアギャップが大きいほど磁気抵抗は大きくなり、逆起電力は小さくなります。ポールとスロットの調整はより複雑であり、特別な分析が必要です。

(6) 起磁力は磁石の残留磁気と磁石の有効面積に関係します。残留磁気が大きいほど、逆起電力は高くなります。有効面積は磁石の磁化方向、サイズ、配置に関連しており、特別な分析が必要です。

(7) 残留磁気は温度に関係します。温度が高くなるほど、逆起電力は小さくなります。

まとめると、逆起電力に影響を与える要因には、回転速度、スロットあたりの巻数、相数、並列分岐の数、フルピッチとショートピッチ、モーターの磁気回路、エアギャップの長さ、極とスロットのマッチング、磁性鋼の残留磁気が含まれます。 、磁性鋼の配置とサイズ、磁性鋼の磁化方向、および温度。

5. モーター設計における逆起電力の大きさはどのように選択すればよいですか?

モーターの設計では、逆起電力 E が非常に重要です。逆起電力が適切に設計されている (適切なサイズ、波形歪みが低い) 場合、モーターは良好です。逆起電力はモーターにいくつかの大きな影響を与えます。

1. 逆起電力の大きさによってモーターの弱磁点が決まり、弱磁点によってモーター効率マップの分布が決まります。
2. 逆起電力波形の歪み率は、モータのリップルトルクとモータ動作時のトルク出力の滑らかさに影響します。
3. 逆起電力の大きさはモーターのトルク係数を直接決定し、逆起電力係数はトルク係数に比例します。
このことから、モータ設計における次の矛盾が得られます。
ａ．逆起電力が大きい場合、モータは低速動作領域ではコントローラの制限電流で高トルクを維持できますが、高速ではトルクを出力できず、期待した速度に達することさえできません。
b.逆起電力が小さい場合、高速域ではモーターの出力能力はありますが、低速域では同じコントローラー電流ではトルクが得られません。

6. 永久磁石モーターに対する逆起電力のプラスの影響。

逆起電力の存在は、永久磁石モーターの動作にとって非常に重要です。これにより、モーターにいくつかの利点と特別な機能がもたらされます。
ａ．省エネ
永久磁石モーターによって生成される逆起電力は、モーターの電流を減らすことができるため、電力損失が減り、エネルギー損失が減り、省エネの目的が達成されます。
b.トルクを上げる
逆起電力は電源電圧の逆になります。モーター速度が増加すると、逆起電力も増加します。逆電圧によりモーター巻線のインダクタンスが減少し、電流が増加します。これにより、モーターが追加のトルクを生成し、モーターの動力性能が向上します。
c.逆減速
逆起電力の存在により、永久磁石モーターが電力を失った後も、磁束を生成し続けてローターを回転させ続けることができ、これにより逆起電力の逆転速度の効果が形成されます。これは、次のような一部の用途で非常に役立ちます。工作機械やその他の機器として。

つまり、逆起電力は永久磁石モータにとって不可欠な要素なのです。永久磁石モーターに多くの利点をもたらし、モーターの設計と製造において非常に重要な役割を果たします。逆起電力の大きさや波形は、永久磁石モータの設計、製造プロセス、使用条件などによって異なります。逆起電力の大きさと波形は、モーターの性能と安定性に重要な影響を与えます。

安徽明騰永久磁石電気機械設備有限公司 (https://www.mingtengmotor.com/)永久磁石同期モーターの専門メーカーです。当社のテクニカルセンターには40名を超える研究開発要員がおり、設計、プロセス、テストの3つの部門に分かれており、永久磁石同期モーターの研究開発、設計、プロセス革新を専門としています。専門的な設計ソフトウェアと自社開発の永久磁石モーターの特別な設計プログラムを使用して、モーターの設計と製造プロセス中に、ユーザーの実際のニーズと特定の作業条件に応じて逆起電力のサイズと波形を慎重に考慮して、モーターの性能と安定性を高め、モーターのエネルギー効率を向上させます。

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