En el campo de la tecnología de motores, los motores de imanes permanentes y los motores síncronos son dos conceptos que a menudo se discuten entre sí y muchos se preguntan si son completamente equivalentes. De hecho, no todos los motores síncronos son motores de imanes permanentes, pero todos los motores de imanes permanentes son motores síncronos. La relación entre los dos debe definirse de manera integral en función de los criterios de clasificación del motor, los principios operativos y los escenarios de aplicación práctica.
Para aclarar esta relación, primero es necesario especificar los estándares de clasificación básicos para los dos tipos de motores. Un motor de imán permanente es un tipo de motor clasificado por su método de excitación. Su característica principal es el uso de imanes permanentes (como neodimio-hierro-boro, samario-cobalto y otros materiales magnéticos) para reemplazar los devanados de excitación eléctrica tradicionales para la generación de campos magnéticos, eliminando la necesidad de un consumo adicional de energía eléctrica para producir excitación. Por el contrario, un motor síncrono se clasifica por su característica de velocidad, refiriéndose a un motor donde la velocidad del rotor siempre es consistente con la velocidad síncrona del campo magnético giratorio del estator. La fórmula de cálculo para la velocidad síncrona es n₁ = 60f/p (donde
n₁ es la velocidad síncrona, f es la frecuencia de la fuente de alimentación y p es el número de pares de polos del motor).
Motores síncronos, en concreto motores síncronos de imanes permanentes (PMSM). Su principio de funcionamiento es esencialmente diferente del de los motores asíncronos: el campo magnético generado por los imanes permanentes en el rotor interactúa con el campo magnético giratorio producido por la corriente en los devanados del estator, haciendo que el rotor gire a la velocidad del campo magnético giratorio, es decir, la velocidad sincrónica. Por el contrario, la velocidad de rotación de un motor asíncrono debe ser menor que la velocidad sincrónica para inducir corriente eléctrica en los conductores cerrados del rotor, estableciendo así un campo magnético inducido por el rotor. Este campo magnético inducido luego interactúa con el campo magnético giratorio generado por la corriente del devanado del estator para impulsar la rotación del rotor.
Los campos magnéticos del estator y del rotor de los motores síncronos giran sincrónicamente, mientras que la velocidad del rotor de los motores asíncronos es menor que la velocidad sincrónica y la velocidad de los motores síncronos de imanes permanentes es estrictamente igual a la velocidad sincrónica. Gracias a sus ventajas de alta eficiencia, alta densidad de potencia y alta precisión de control de velocidad, los motores síncronos de imanes permanentes se utilizan ampliamente en escenarios con requisitos de rendimiento estrictos, como sistemas de propulsión de vehículos de nueva energía, servoequipos industriales, máquinas herramienta de precisión y electrodomésticos de frecuencia variable.
Sin embargo, los motores síncronos de imanes permanentes de arranque en línea (LSPMSM), que están desapareciendo gradualmente del mercado de motores de imanes permanentes, tienen imanes permanentes integrados en sus rotores, pero conservan la característica central de los motores asíncronos en su diseño: el estado de funcionamiento asíncrono antes de pasar a la sincronización. Estos motores no requieren soporte de convertidores de frecuencia dedicados y pueden reemplazar directamente los dispositivos de accionamiento alimentados por motores asíncronos.
Debido al daño fatal a los imanes permanentes causado por el calentamiento del rotor durante el proceso de arranque, estos motores enfrentan un alto riesgo de desmagnetización y no pueden cumplir con los requisitos cada vez más estrictos de densidad de potencia y confiabilidad en el mercado de aplicaciones de motores.
En resumen, los motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) son un subconjunto especial de motores síncronos. Su campo magnético de excitación lo proporcionan imanes permanentes, lo que elimina la necesidad de dispositivos de excitación, así como los problemas de calentamiento y pérdidas asociados con dichos dispositivos. En consecuencia, estos motores presentan una estructura simple y confiable junto con un alto rendimiento y una alta densidad de potencia.
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