A PMSM-Motor (Permanentmagnet-Synchronmotor) ist eine Art Elektromotor, der Permanentmagnete am Rotor verwendet und synchron mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators arbeitet. Der Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) ist ein fortschrittlicher Typ eines AC-Elektromotors (Wechselstrom), der die Vorteile von AC-Synchronmotoren und Permanentmagneten vereint. IPM-Motoren sind im Allgemeinen leistungsstärker, insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen, aber PMSMs sind kostengünstig und für einfachere Anforderungen einfacher zu steuern.
Der Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) besteht aus zwei Hauptteilen: dem stationären Stator und dem rotierenden Rotor.
• Statorkern (Lamellen): Der stationäre Teil des Motors. Es besteht aus dünnen, isolierten Siliziumstahlblechen (Lamellen), die übereinander gestapelt sind. Diese Laminierungen reduzieren Wirbelstrom- und Hystereseverluste, wenn der Motor mit Wechselstrom betrieben wird. Der Innenumfang des Statorkerns weist Schlitze auf.
• Statorwicklungen: Kupferspulen (normalerweise dreiphasig) werden in den Schlitzen des Statorkerns platziert. Wenn Wechselstrom durch diese Wicklungen fließt, erzeugen sie ein rotierendes Magnetfeld. Die Wicklungen sind isoliert, um Kurzschlüsse zu verhindern.
• Statorgehäuse/Rahmen: Das Außengehäuse, das den Statorkern und die Wicklungen an Ort und Stelle hält, sorgt für strukturelle Steifigkeit und umfasst normalerweise Montagefüße oder -flansche. Es verfügt häufig über Rippen oder ist für die Flüssigkeitskühlung zur Wärmeableitung ausgelegt.
• Rotorkern (Lamellen): Der rotierende Teil des Motors, ebenfalls aus laminiertem Stahl.
• Permanentmagnete: Dies ist das entscheidende Merkmal eines PMSM. Permanentmagnete sind in den Rotorkern eingebettet oder auf dessen Oberfläche montiert. Diese Magnete erzeugen ein konstantes Magnetfeld, das mit dem Drehfeld des Stators interagiert.
• Oberflächenpermanentmagnet (SPMSM): Magnete werden an der Außenfläche des Rotorkerns angebracht. Dieses Design ist einfacher und bietet einen gleichmäßigeren Luftspalt.
• Innenliegender Permanentmagnet (IPMSM): Magnete sind in die Rotorkernbleche eingebettet, oft in V-förmiger oder tangentialer Anordnung. Dieses Design bietet mechanische Robustheit für hohe Drehzahlen und trägt zu einem Reluktanzdrehmoment bei, was sich positiv auf die Feldschwächung und einen größeren Drehzahlbereich auswirkt.
• Rotorwelle: Die zentrale Welle, an der der Rotorkern und die Magnete befestigt sind. Diese Welle ragt aus dem Motorgehäuse heraus und verbindet sich mit der mechanischen Last.
Dies ist der kleine, entscheidende Raum zwischen der Innenfläche des Statorkerns und der Außenfläche des Rotors. Das Magnetfeld verläuft über diesen Luftspalt und erleichtert die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern des Stators und des Rotors. Die Größe des Luftspalts beeinflusst maßgeblich die Leistungseigenschaften des Motors.
Befindet sich an beiden Enden der Rotorwelle innerhalb der Lagerschilde. Lager ermöglichen eine reibungslose Drehung des Rotors mit minimaler Reibung und tragen die mechanischen Belastungen der Welle.
Dabei handelt es sich um Abdeckungen an beiden Enden des Motorgehäuses, die die internen Komponenten umschließen und für die Montage der Lager sorgen.
Obwohl ein Positionssensor nicht immer in den physischen Kern des Motors integriert ist, ist er fast immer mechanisch mit der Rotorwelle gekoppelt (oft an der Nicht-Antriebsseite). Dieser Sensor liefert eine präzise Rückmeldung über die genaue Winkelposition des Rotors an das elektronische Steuersystem des Motors (Frequenzumrichter oder Wechselrichter), was für eine genaue Kommutierung und einen effizienten Betrieb mithilfe von Algorithmen wie der feldorientierten Steuerung (FOC) von entscheidender Bedeutung ist.
Statormagnetfeld: Der Stator, der den stationären Teil des Motors darstellt, verfügt über dreiphasige Wicklungen (ähnlich einem Induktionsmotor). Wenn an diese Wicklungen eine dreiphasige Wechselstromversorgung angelegt wird, entsteht ein rotierendes Magnetfeld.
Rotor-Permanentmagnete: Der Rotor enthält Permanentmagnete (häufig aus Seltenerdmaterialien wie Neodym), die ein konstantes, starkes Magnetfeld erzeugen.
Magnetische Wechselwirkung und Synchronisation:Die Permanentmagnetpole am Rotor werden stark von den rotierenden Magnetpolen des Statorfeldes angezogen und von diesen abgestoßen. Diese magnetische „Anziehung“ bewirkt, dass der Rotor „einrastet“ und sich mit genau der gleichen synchronen Geschwindigkeit wie das Magnetfeld des Stators dreht.
Kontrollsystem: Um eine präzise Steuerung von Drehzahl und Drehmoment zu erreichen, benötigen PMSMs in der Regel ein hochentwickeltes elektronisches Steuerungssystem, am häufigsten eine feldorientierte Steuerung (FOC) oder eine Vektorsteuerung. Dieses System steuert präzise die Phase und Größe des Wechselstroms, der den Statorwicklungen zugeführt wird, um eine gleichmäßige Rotation, hohe Effizienz und dynamische Leistung zu gewährleisten.
| Funktion | PMSM (Aufputzmontage) | IPM (Innenraum-Permanentmagnet) |
|---|---|---|
| Magnetplatzierung | Auf der Rotoroberfläche | Im Rotor eingebettet |
| Drehmomentleistung | Mäßiges Drehmoment | Höheres Drehmoment durch Reluktanzmoment |
| Feldschwächende Fähigkeit | Begrenzt | Hervorragend (besser bei hohen Geschwindigkeiten) |
| Kosten | Normalerweise niedriger | Höher aufgrund komplexer Konstruktion |
| Effizienz | Hoch bei konstanter Geschwindigkeit | Höher über einen größeren Geschwindigkeitsbereich |
| Thermische Stabilität | Niedriger | Bessere Kühlung, dadurch höhere Stabilität |
| Komplexität kontrollieren | Leichter zu kontrollieren | Erfordert eine erweiterte Steuerung |
Elektrofahrzeuge (EVs) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEVs)
Aufgrund ihrer Effizienz und Leistungsdichte ist sie die vorherrschende Motortechnologie in vielen modernen Elektrofahrzeugen.
Robotik
Für präzise Bewegungssteuerung und hohe Drehmoment-Trägheits-Verhältnisse.
Industrielle Automatisierung
Fördersysteme, Werkzeugmaschinen, Servoantriebe, Pumpen, Lüfter und Gebläse, bei denen Energieeffizienz und präzise Steuerung von entscheidender Bedeutung sind.
HVAC-Systeme
Hocheffiziente Kompressoren und Ventilatoren.
Aufzüge und Rolltreppen
Für einen reibungslosen und effizienten Betrieb, häufig in getriebelosen Konfigurationen.
Erneuerbare Energie
Windkraftanlagen (als Generatoren) und andere dezentrale Erzeugungssysteme.
Waschmaschinen (Direktantrieb)
Ermöglicht einen effizienteren und leiseren Betrieb ohne Riemen.
Medizinische Ausrüstung
Leistungsstarke und zuverlässige Bewegung.
Wir sind ein Lieferant von kundenspezifischen Getriebemotoren. Wir können PMSM-Motoren für Sie entsprechend Ihren Anforderungen anpassen und konstruieren. Es gibt immer einen Motor, der Ihren Anforderungen entspricht.
