ما هي العلاقة بالضبط بين محركات المغناطيس الدائم والمحركات المتزامنة؟

في مجال تكنولوجيا المحركات، تعد المحركات ذات المغناطيس الدائم والمحركات المتزامنة مفهومين غالبًا ما تتم مناقشتهما فيما يتعلق ببعضهما البعض، ويتساءل الكثير من الناس عما إذا كانوا متكافئين تمامًا. في الواقع، ليست كل المحركات المتزامنة هي محركات ذات مغناطيس دائم، ولكن جميع المحركات ذات المغناطيس الدائم هي محركات متزامنة. يجب تحديد العلاقة بين الاثنين بشكل شامل بناءً على معايير تصنيف المحركات ومبادئ التشغيل وسيناريوهات التطبيق العملي.

لتوضيح هذه العلاقة، من الضروري أولاً تحديد معايير التصنيف الأساسية لنوعي المحركات. محرك المغناطيس الدائم هو نوع محرك مصنف حسب طريقة الإثارة الخاصة به. وتتمثل الميزة الأساسية لها في استخدام المغناطيس الدائم (مثل النيوديميوم والحديد والبورون والسماريوم والكوبالت وغيرها من المواد المغناطيسية) لتحل محل ملفات الإثارة الكهربائية التقليدية لتوليد المجال المغناطيسي، مما يلغي الحاجة إلى استهلاك إضافي للطاقة الكهربائية لإنتاج الإثارة. في المقابل، يتم تصنيف المحرك المتزامن حسب خاصية السرعة الخاصة به، في إشارة إلى المحرك الذي تكون فيه سرعة الدوار متوافقة دائمًا مع السرعة المتزامنة للمجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت. صيغة حساب السرعة المتزامنة هي n₁ = 60f/p (حيث

n₁ هي السرعة المتزامنة، وf هو تردد مصدر الطاقة، وp هو عدد أزواج أقطاب المحرك).

المحركات المتزامنة، وهي المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSMs). يختلف مبدأ تشغيلها بشكل أساسي عن مبدأ المحركات غير المتزامنة: يتفاعل المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الدائم على الجزء المتحرك مع المجال المغناطيسي الدوار الناتج عن التيار في ملفات الجزء الثابت، مما يدفع الجزء المتحرك إلى الدوران بسرعة المجال المغناطيسي الدوار، أي السرعة المتزامنة. في المقابل، يجب أن تكون سرعة دوران المحرك غير المتزامن أقل من السرعة المتزامنة لتحفيز التيار الكهربائي في الموصلات المغلقة للعضو الدوار، وبالتالي إنشاء مجال مغناطيسي مستحث بالدوار. يتفاعل هذا المجال المغناطيسي المستحث بعد ذلك مع المجال المغناطيسي الدوار الناتج عن تيار لف الجزء الثابت لدفع دوران الجزء المتحرك.

تدور المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار للمحركات المتزامنة بشكل متزامن، في حين أن سرعة الدوار للمحركات غير المتزامنة أقل من السرعة المتزامنة، وسرعة المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم تساوي تمامًا السرعة المتزامنة. بفضل مزاياها المتمثلة في الكفاءة العالية وكثافة الطاقة العالية ودقة التحكم العالية في السرعة، يتم استخدام المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم على نطاق واسع في السيناريوهات ذات متطلبات الأداء الصارمة، مثل أنظمة قيادة مركبات الطاقة الجديدة، ومعدات المؤازرة الصناعية، وأدوات الآلات الدقيقة، والأجهزة المنزلية ذات التردد المتغير.

ومع ذلك، فإن المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (LSPMSMs)، والتي تتلاشى تدريجيًا من سوق المحركات ذات المغناطيس الدائم، تحتوي على مغناطيس دائم مدمج في دواراتها ولكنها تحتفظ بالخاصية الأساسية للمحركات غير المتزامنة في تصميمها - حالة التشغيل غير المتزامن قبل الدخول في التزامن. لا تتطلب هذه المحركات دعم محولات التردد المخصصة ويمكن أن تحل محل أجهزة القيادة التي تعمل بمحركات غير متزامنة مباشرة.

نظرًا للضرر المميت الذي يلحق بالمغناطيس الدائم الناتج عن تسخين الدوار أثناء عملية البدء، تواجه هذه المحركات خطرًا كبيرًا لإزالة المغناطيسية وتكون غير قادرة على تلبية المتطلبات الصارمة المتزايدة لكثافة الطاقة والموثوقية في سوق تطبيقات المحركات.

باختصار، المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSMs) هي مجموعة فرعية خاصة من المحركات المتزامنة. يتم توفير المجال المغناطيسي المثير الخاص بها بواسطة مغناطيس دائم، مما يلغي الحاجة إلى أجهزة الإثارة بالإضافة إلى مشكلات التسخين والفقد المرتبطة بهذه الأجهزة. ونتيجة لذلك، تتميز هذه المحركات بهيكل بسيط وموثوق بالإضافة إلى الأداء العالي وكثافة الطاقة العالية.