В этой статье Жак Сен-Мишель, научный директор Leroy-Somer, углубляется в теории оптимального управления двигателями с постоянными магнитами.

Поведение двигателей с постоянными магнитами может быть представлено приведенной ниже однофазной векторной диаграммой. В целях обобщения предполагается, что реакция якоря анизотропна, согласно теории 2 осей.

Основным управляющим параметром является угол a между током статора и ЭДС. Для простоты обычно можно пренебречь сопротивлением статора и реактивным сопротивлением утечки, так что мощность на фазу и линейное напряжение могут быть выражены как:

Ввод эффективного числа витков, длины пакета, магнитного потока и соответствующей проницаемости осей, ЭДС и реактивных сопротивлений может быть выражен как:

Следовательно, мощность и напряжение могут быть альтернативно записаны следующим образом, где AT — обороты усилителя:

Достаточно очевидно, что обороты усилителя являются наиболее релевантным параметром для последующего обсуждения.

Это может иметь место, например, для магнитов, установленных на поверхности, но также и для радиальных магнитов, установленных с концентрацией потока, как в двигателях HPM.

В этой ситуации 2 проницаемости равны, и записи могут быть упрощены:

Для данного размера машины мощность будет постоянной, если она постоянна. Пусть a — это количество. Затем:

Конечно, потери на медь двигателя увеличатся из-за большего количества оборотов и, несмотря на меньший ток, но в то же время потери на сердечнике двигателя уменьшатся (меньше потока), а потери на инвертор также уменьшатся (меньше тока).

Другими словами, можно оптимизировать как размер инвертора, так и общую эффективность.

Таким образом, традиционная стратегия “нулевого угла” для изотропных машин не обязательно является оптимальной, если двигатель и привод взаимно оптимизированы с учетом определения обмотки двигателя.

Это относится, например, к синхронным индуктивным машинам с постоянным магнитом.

Здесь значение намеренно сделано высоким, чтобы получить сильный момент сопротивления в дополнение к магнитному моменту.

Такая топология позволяет либо получить очень высокий удельный крутящий момент с помощью редкоземельных магнитов, либо высокий удельный крутящий момент с помощью недорогих магнитов (например, ферритовых или магнитов, скрепленных пластиком).

Типичные кривые крутящего момента и напряжения показаны ниже.

Конечно, можно провести ту же процедуру, что и ранее, но уравнения немного сложнее.

По этой причине они здесь не показаны.

Мы просто показываем, как на потери (ниже по отдельности на единицу) можно повлиять с помощью оптимизированного количества витков вместе с оптимизированным углом тока (около 27° изначально при неоптимизированной обмотке).

Эта топология двигателя еще больше подвержена оптимизации, чем традиционные двигатели, из-за увеличенных степеней свободы, обусловленных заметностью.

Опять же, может быть достигнута очень хорошая глобальная оптимизация системы силового привода.