U usporedbi s tradicionalnim električnim pobudnim motorima, motori s permanentnim magnetima, posebno motori s trajnim magnetima rijetkih zemalja, imaju jednostavnu strukturu i pouzdan rad.Mali volumen i mala težina;Mali gubici i visoka učinkovitost;Oblik i veličina motora mogu biti fleksibilni i raznoliki.Stoga je raspon primjene iznimno širok, gotovo u cijelom području zrakoplovstva, nacionalne obrane, industrijske i poljoprivredne proizvodnje te svakodnevnog života.U nastavku su predstavljene glavne značajke i primjene nekoliko tipičnih motora s permanentnim magnetima.
1. U usporedbi s tradicionalnim generatorima, sinkroni generatori s trajnim magnetima rijetke zemlje ne trebaju klizne prstenove i uređaje s četkama, s jednostavnom strukturom i smanjenom stopom kvarova.Trajni magnet rijetke zemlje također može povećati magnetsku gustoću zračnog raspora, povećati brzinu motora na optimalnu vrijednost i poboljšati omjer snage i mase.Generatori s permanentnim magnetima rijetkih zemalja gotovo se svi koriste u generatorima suvremenog zrakoplovstva i zrakoplovstva.Njegovi tipični proizvodi su 150 kVA 14-polni 12 000 o/min ~ 21 000 o/min i 100 kVA 60 000 o/min sinkroni generatori s trajnim magnetom na kobaltu s rijetkom zemljom koje proizvodi General Electric Company iz Amerike.Prvi motor s trajnim magnetom od rijetke zemlje razvijen u Kini je generator s permanentnim magnetom od 3 kW i 20 000 o/min.
Generatori s permanentnim magnetima također se koriste kao pomoćni uzbudnici za velike turbogeneratore.1980-ih, Kina je uspješno razvila najveći svjetski pomoćni pobudnik s trajnim magnetima rijetke zemlje kapaciteta 40 kVA～160 kVA, opremljen turbogeneratorima od 200 MW ~ 600 MW, što je uvelike poboljšalo pouzdanost rada elektrane.
Trenutačno se postupno populariziraju mali generatori pogonjeni motorima s unutarnjim izgaranjem, generatori s trajnim magnetima za vozila i mali vjetrogeneratori s permanentnim magnetima izravno pogonjeni vjetrokotačima.
2. Visokoučinkoviti sinkroni motor s permanentnim magnetom U usporedbi s indukcijskim motorom, sinkroni motor s trajnim magnetom ne treba reaktivnu pobudnu struju, što može značajno poboljšati faktor snage (do 1 ili čak kapacitivni), smanjiti struju statora i gubitak otpora statora, i nema gubitka bakra u rotoru tijekom stabilnog rada, čime se smanjuje ventilator (motor malog kapaciteta može čak ukloniti ventilator) i odgovarajući gubitak zbog trenja vjetra.U usporedbi s indukcijskim motorom iste specifikacije, učinkovitost se može povećati za 2 ~ 8 postotnih bodova.Štoviše, sinkroni motor s trajnim magnetom može zadržati visoku učinkovitost i faktor snage u rasponu nazivnog opterećenja od 25% ~ 120%, što čini učinak uštede energije značajnijim kada radi pod malim opterećenjem.Općenito, ova vrsta motora opremljena je startnim namotom na rotoru, koji ima mogućnost izravnog pokretanja na određenoj frekvenciji i naponu.Trenutno se uglavnom koristi u naftnim poljima, industriji tekstila i kemijskih vlakana, industriji keramike i stakla, ventilatorima i pumpama s dugim godišnjim radnim vremenom itd.
NdFeB sinkroni motor s trajnim magnetom s visokom učinkovitošću i visokim startnim momentom, neovisno razvijen u našoj zemlji, može riješiti problem "velikih konjskih zaprega" u primjeni naftnih polja.Početni moment je 50% ~ 100% veći od onog kod indukcijskog motora, koji može zamijeniti indukcijski motor s većim osnovnim brojem, a stopa uštede energije je oko 20%.
U tekstilnoj industriji moment tromosti opterećenja je velik, što zahtijeva veliki vučni moment.Razuman dizajn koeficijenta curenja bez opterećenja, omjera istaknutih polova, otpora rotora, veličine trajnog magneta i zavoja namota statora sinkronog motora s permanentnim magnetom može poboljšati vučnu izvedbu motora s permanentnim magnetom i promovirati njegovu primjenu u novim industrijama tekstila i kemijskih vlakana.
Ventilatori i pumpe koji se koriste u velikim elektranama, rudnicima, naftnoj, kemijskoj i drugim industrijama veliki su potrošači energije, ali su učinkovitost i faktor snage motora koji se trenutno koriste niski.Korištenje NdFeB trajnih magneta ne samo da poboljšava učinkovitost i faktor snage, štedi energiju, već ima i strukturu bez četkica, što poboljšava pouzdanost rada.Trenutačno je sinkroni motor s trajnim magnetom od 1 120 kW najsnažniji svjetski asinkroni visokoučinkoviti motor s trajnim magnetima s rijetkim zemljama.Njegova učinkovitost je veća od 96,5% (učinkovitost motora iste specifikacije je 95%), a njegov faktor snage je 0,94, što može zamijeniti obični motor s 1 ~ 2 stupnja snage većim od njega.
3. AC servo motor s trajnim magnetom i DC motor s trajnim magnetom bez četkica sada sve više i više koriste napajanje s promjenjivom frekvencijom i AC motor za formiranje sustava za kontrolu brzine izmjenične struje umjesto sustava za kontrolu brzine istosmjernog motora.U AC motorima, brzina sinkronog motora s trajnim magnetom održava konstantan odnos s frekvencijom napajanja tijekom stabilnog rada, tako da se može izravno koristiti u otvorenom sustavu upravljanja brzinom promjenjive frekvencije.Ova vrsta motora obično se pokreće postupnim povećanjem frekvencije pretvarača frekvencije.Nije potrebno postavljati početni namot na rotor, a četkica i komutator su izostavljeni, tako da je održavanje povoljno.
Samosinkroni motor s trajnim magnetima sastoji se od sinkronog motora s trajnim magnetima koji se napaja pretvaračem frekvencije i sustava upravljanja zatvorenom petljom položaja rotora, koji ne samo da ima izvrsne performanse regulacije brzine električno pobuđenog istosmjernog motora, već također ostvaruje i bez četkica.Uglavnom se koristi u prilikama s visokom preciznošću i pouzdanošću upravljanja, kao što su zrakoplovstvo, zrakoplovstvo, CNC alatni strojevi, obradni centri, roboti, električna vozila, računalne periferije itd.
Trenutačno su razvijeni sinkroni motor s NdFeB trajnim magnetom i pogonski sustav sa širokim rasponom brzina i omjerom brzine Gao Heng snage, s omjerom brzine od 1: 22 500 i graničnom brzinom od 9 000 o/min.Karakteristike visoke učinkovitosti, male vibracije, niske buke i visoke gustoće momenta motora s permanentnim magnetima najidealniji su motori u električnim vozilima, alatnim strojevima i drugim pogonskim uređajima.
Sa stalnim poboljšanjem životnog standarda ljudi, zahtjevi za kućanskim aparatima postaju sve veći i veći.Na primjer, kućanski klima uređaj nije samo veliki potrošač struje, već i glavni izvor buke.Njegov razvojni trend je korištenje istosmjernog motora bez četkica s permanentnim magnetom i bezstupanjskom regulacijom brzine.Može se automatski prilagoditi odgovarajućoj brzini u skladu s promjenom sobne temperature i raditi dugo vremena, smanjujući buku i vibracije, čineći da se ljudi osjećaju ugodnije i štedi 1/3 električne energije u usporedbi s klima uređajem bez regulacije brzine.Ostali hladnjaci, perilice rublja, sakupljači prašine, ventilatori itd. postupno prelaze na istosmjerne motore bez četkica.
4. Istosmjerni motor s trajnim magnetom Istosmjerni motor usvaja pobudu trajnog magneta, koja ne samo da zadržava dobre karakteristike regulacije brzine i mehaničke karakteristike električno pobuđenog istosmjernog motora, već također ima karakteristike jednostavne strukture i tehnologije, malog volumena, male potrošnje bakra, visoke učinkovitost itd. jer su izostavljeni uzbudni namot i uzbudni gubici.Stoga se istosmjerni motori s trajnim magnetima široko koriste od kućanskih aparata, prijenosnih elektroničkih uređaja, električnih alata do preciznih sustava prijenosa brzine i položaja koji zahtijevaju dobre dinamičke performanse.Među mikro istosmjernim motorima ispod 50 W, motori s permanentnim magnetima čine 92%, dok oni ispod 10 W čine više od 99%.
Trenutno se kineska automobilska industrija brzo razvija, a automobilska industrija je najveći korisnik motora s trajnim magnetima, koji su ključne komponente automobila.U ultraluksuznom automobilu nalazi se više od 70 motora različite namjene, od kojih su većina niskonaponski DC mikromotori s permanentnim magnetima.Kada se NdFeB trajni magneti i planetarni zupčanici koriste u starterima za automobile i motocikle, kvaliteta startera može se smanjiti za pola.
Klasifikacija motora s permanentnim magnetima
Postoji mnogo vrsta trajnih magneta.Prema funkciji motora, može se grubo podijeliti u dvije kategorije: generator s permanentnim magnetima i motor s permanentnim magnetima.
Motori s permanentnim magnetima mogu se podijeliti na istosmjerne motore s permanentnim magnetima i izmjenične motore s permanentnim magnetima.AC motor s trajnim magnetom odnosi se na višefazni sinkroni motor s rotorom s trajnim magnetom, pa se često naziva sinkroni motor s trajnim magnetom (PMSM).
Istosmjerni motori s trajnim magnetima mogu se podijeliti na istosmjerne motore s trajnim magnetima bez četkica i istosmjerne motore s trajnim magnetima bez četkica (BLDCM) ako se klasificiraju prema tome postoje li električni prekidači ili komutatori.
Danas se teorija i tehnologija moderne energetske elektronike uvelike razvijaju u svijetu.Pojavom energetskih elektroničkih uređaja, kao što su MOSFET, IGBT i MCT, upravljački uređaji su doživjeli temeljne promjene.Otkako je F. Blaceke 1971. iznio načelo vektorskog upravljanja AC motorom, razvoj tehnologije vektorskog upravljanja započeo je novu eru upravljanja AC servo pogonom, a različiti mikroprocesori visokih performansi kontinuirano su istiskivani, dodatno ubrzavajući razvoj AC servo sustava umjesto DC servo sustava.Neizbježan je trend da AC-I servo sustav zamjenjuje DC servo sustav.Međutim, sinkroni motor s trajnim magnetom (PMSM) sa sinusoidnom povratnom emfom i istosmjerni motor bez četkica (BLIX~) s trapezoidnom povratnom emf sigurno će postati glavni tok razvoja AC servo sustava visokih performansi zbog njihovih izvrsnih performansi.