三相電流が永久磁石同期モータの固定子の三相対称巻線に流れると、その電流によって発生する起磁力が結合して、一定振幅の回転起磁力を形成します。この回転起磁力の振幅は一定であるため、この回転起磁力の軌跡は円を描き、円形回転起磁力と呼ばれます。その大きさは、単相起磁力の最大振幅のちょうど 1.5 倍です。-。
ここで、F は円回転起磁力 (T・m) です。 Fφl は単相起磁力 (T・m) の最大振幅です。- k は基本巻線係数です。 p はモーターの極対の数です。 N は各コイルの直列巻き数です。 I はコイルに流れる電流の実効値です。永久磁石同期電動機の回転速度は常に同期速度であるため、ロータ主磁界とステータ円周回転起磁力により発生する回転磁界は相対的に静止したままとなる。 2 つの磁場が相互作用して、ステータとロータの間のエアギャップに複合磁場を形成します。この複合磁場はローターの主磁場と相互作用し、モーターの回転を駆動または妨害する電磁トルク Te を生成します。
ここで Te は電磁トルク (N・m)、 BR はローターの主磁場 (T) です。 Bnet はエアギャップ (T) 内の合成磁場です。エアギャップ内の合成磁界とローターの主磁界の間の位置関係が異なるため、永久磁石同期モーター (PMSM) はモーター モードと発電機モードの両方で動作できます。 PMSM の 3 つの動作状態を図 3 に示します。エアギャップ内の合成磁場がロータの主磁場よりも遅れる場合、生成される電磁トルクはロータの回転方向と逆になります。この状態ではモーターが発電しています。逆に、空隙内の合成磁場がロータの主磁場よりも先行する場合、生成される電磁トルクはロータの回転と同じ方向になります。この状態では、モーターは発電機として動作します。ローターの主磁場とエアギャップ内の合成磁場の間の角度はパワー角と呼ばれます。
PMSM は、多極化された永久磁石ローターと、適切に設計された巻線を備えたステーターという 2 つの重要なコンポーネントで構成されています。{0}動作中、回転する多極永久磁石ロータは、ロータとステータの間のエアギャップに時間変化する磁束を生成します-。この磁束は固定子巻線の端子に交流電圧を生成し、発電の基礎を形成します。ここで説明する永久磁石同期モーターは、強磁性コアに取り付けられたリング状の永久磁石を使用します。{5}ここでは内部永久磁石同期モーターは考慮しません。電気めっきされた強磁性コアに磁石を埋め込むのは非常に難しいため、ローターとステーターのコアに適切な厚さ (500 μm) の磁石と高性能磁性材料を使用することで、大きな性能損失を生じることなくエアギャップを非常に大きくすることができます (300~500 μm)。これにより、固定子巻線が空隙内の一定のスペースを占めることができるため、永久磁石同期モーターの製造が大幅に簡素化されます。