A محرك المغناطيس الدائم (PM). هو محرك يعمل بالتيار المتردد يستخدم مغناطيسات مدمجة أو متصلة بسطح دوار المحرك. تستخدم السيارات الكهربائية محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم ذات كثافة عزم دوران عالية وكفاءة عالية.

المغناطيس المستخدم هو مغناطيس البورون الحديد النيوديميوم، المعروف أيضًا باسم المغناطيس الفائق. يأتي الاسم من المجال المغناطيسي شديد التركيز لكل سنتيمتر مربع، مما يجعلها جذابة للغاية لصغر حجمها، لكن كثافة مجالها المغناطيسي العالية جيدة للقوة والكفاءة.

مع الأخذ في الاعتبار خصائص المحركات ذات المغناطيس الدائم وكثافة المجال المغناطيسي العالية، فإن حجم المحرك المصمم يبلغ ثلث حجم المحركات ذات الأداء نفسه. علاوة على ذلك، فإن الكفاءة العالية تحافظ على استهلاك الكهرباء للسيارات الكهربائية عند الحد الأدنى، وأخيرًا وليس آخرًا، يقدر العمر المغناطيسي للمغناطيس الفائق بحوالي 400 عام، مما يضمن كفاءته وموثوقيته مع مرور الوقت.

يمكن تقسيم المحركات ذات المغناطيس الدائم (المعروفة أيضًا باسم PMs) إلى فئتين رئيسيتين: المغناطيس الدائم الداخلي (IPM) والمغناطيس الدائم السطحي (SPM)، حيث يولد كلا النوعين تدفقًا مغناطيسيًا من خلال مغناطيس دائم مثبت على الدوار أو داخله.

المغناطيس الدائم السطحي عبارة عن محرك مزود بمغناطيس دائم متصل بمحيط الدوار، والمغناطيس الدائم الداخلي عبارة عن محرك به مغناطيس دائم مدمج في الدوار يسمى IPM.

لعقود من الزمن، سيطرت محركات المغناطيس الدائم السطحية على سوق محركات المغناطيس الدائم، ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، عززت أسواق السيارات الهجينة والكهربائية الناشئة الطلب على محركات المغناطيس الدائم الداخلية.

مع مزايا مثل الطاقة الثابتة على نطاق واسع من السرعة وتصميم الاحتفاظ بالمغناطيس، توفر المحركات المغناطيسية الدائمة الداخلية حلاً جيدًا لتطبيقات مثل الجر والمحركات المساعدة.

في تطبيقات المركبات، تتمتع تقنية المغناطيس الدائم المضمنة بمزايا كبيرة مقارنة بمحركات المغناطيس الدائم السطحية. يسمح تصميم المغناطيس الدائم المدمج بمزيد من التحكم في مغنطة الدائرة المغناطيسية.

في المقابل، توفر المحركات ذات المغناطيس الدائم الداخلية نطاقًا أوسع من عزم الدوران المتسق إلى حد ما. باستخدام تقنية تسمى إضعاف المجال، يمكن للمصممين تطبيق التيار لتغيير الأداء. يتضمن إضعاف المجال ضبط المجال المغناطيسي للجزء الثابت لمواجهة تأثير المغناطيس الدائم جزئيًا.

———–محركات المغناطيس الدائم السطحية ———–

تحتوي المحركات ذات المغناطيس الدائم السطحية على مغناطيسات مثبتة على السطح الخارجي للدوار، وتكون قوتها الميكانيكية أضعف من تلك الخاصة بمحركات المغناطيس الدائم المدمجة. تحد القوة الميكانيكية الضعيفة من السرعة الميكانيكية القصوى الآمنة للمحرك.

علاوة على ذلك، فإن التحدب المغناطيسي (Ld≈Lq) لهذه المحركات وقيم الحث المقاسة عند أطراف الجزء الدوار تكون متسقة بغض النظر عن موضع الجزء الدوار. نظرًا لنسبة التاج المغناطيسي القريبة، تعتمد تصميمات المحركات ذات المغناطيس الدائم السطحي بشكل كبير على مكونات عزم الدوران المغناطيسي لتوليد عزم الدوران.

———–محركات المغناطيس الدائم الداخلية ———–

تحتوي المحركات ذات المغناطيس الدائم الداخلي على مغناطيس دائم مدمج في الدوار، على عكس محركات المغناطيس الدائم السطحية، فإن موقع المغناطيس الدائم يجعل محرك المغناطيس الدائم الداخلي جيدًا ميكانيكيًا ومناسبًا للتشغيل عالي السرعة.

يتم تعريف هذه المحركات أيضًا من خلال نسبة التاج المغناطيسي العالية نسبيًا (Lq>Ld). بسبب التحدب المغناطيسي الواضح، يمكن للمحرك ذو المغناطيس الدائم الداخلي توليد عزم الدوران عن طريق استخدام عزم الدوران المغناطيسي ومكونات عزم الدوران الممانعة للمحرك، مما يجعله مناسبًا لمختلف المركبات الكهربائية.

الخاتمة

للتطبيقات عالية السرعة مثل محركات الجر، المحركات ذات المغناطيس الدائم الداخلي هي الخيار الأفضلباستخدام مادة مغناطيسية أقل واكتساب بعض عزم الدوران من نسبة التاج الظاهرة للدوار. بالإضافة إلى عزم الدوران المغناطيسي، يتم استخدام عزم الممانعة أيضًا لتحقيق عزم دوران عالي، ويمكنه الاستجابة لدوران محرك عالي السرعة عن طريق التحكم في ناقل نوعين من عزم الدوران.

إلى جانب التحكم الأفضل في مغنطة الدائرة المغناطيسية عن طريق التحكم في التيار، يتيح التشغيل الفعال على نطاق واسع من السرعة. تم تحسين السلامة الميكانيكية، على عكس SPM، لن ينفصل المغناطيس بسبب قوة الطرد المركزي. بالمقارنة مع المحركات التقليدية، يمكن للمحرك المغناطيسي الدائم الداخلي توفير استهلاك الطاقة بنسبة 30% تحت نفس الطاقة.