U poređenju sa tradicionalnim elektromotorima za pobudu, motori sa trajnim magnetima, posebno motori sa permanentnim magnetom retkih zemalja, imaju jednostavnu strukturu i pouzdan rad.Mala zapremina i mala težina;Niski gubici i visoka efikasnost;Oblik i veličina motora mogu biti fleksibilni i raznoliki.Stoga je opseg primjene izuzetno širok, gotovo u svim oblastima avio-svemirske, nacionalne odbrane, industrijske i poljoprivredne proizvodnje i svakodnevnog života.Glavne karakteristike i primjene nekoliko tipičnih motora s permanentnim magnetima predstavljene su u nastavku.
1. U poređenju sa tradicionalnim generatorima, sinhroni generatori sa stalnim magnetima od rijetkih zemalja ne trebaju klizne prstenove i uređaje za četke, sa jednostavnom strukturom i smanjenom stopom kvarova.Trajni magnet rijetkih zemalja također može povećati magnetnu gustinu 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 suvremenim avio i svemirskim generatorima.Njegovi tipični proizvodi su 150 kVA 14-polni 12 000 o/min ~ 21 000 o/min i 100 kVA 60 000 o/min sinhroni generatori sa stalnim magnetom od rijetkih zemalja kobalta koje proizvodi General Electric Company of America.Prvi motor sa permanentnim magnetom retkih zemalja razvijen u Kini je generator permanentnih magneta od 3 kW i 20 000 o/min.
Generatori s trajnim magnetima se također koriste kao pomoćni pobudnici za velike turbogeneratore.U 1980-ima Kina je uspješno razvila najveći svjetski pomoćni uzbudnik s permanentnim magnetom od rijetkih zemalja, kapaciteta 40 kVA～160 kVA, i opremljen sa turbogeneratorima od 200 MW ~ 600 MW, što je uvelike poboljšalo pouzdanost rada elektrane.
Trenutno se postepeno popularišu mali generatori na motore sa unutrašnjim sagorevanjem, generatori sa trajnim magnetima za vozila i mali vetrogeneratori sa trajnim magnetima koji direktno pokreću točkovi na vetar.
2. Visokoefikasni sinhroni motor s permanentnim magnetom U usporedbi s indukcijskim motorom, sinkroni motor s permanentnim magnetom ne treba reaktivnu uzbudnu struju, što može značajno poboljšati faktor snage (do 1 ili čak kapacitivno), smanjiti struju statora i gubitak otpora statora, i nema gubitka bakra rotora tokom stabilnog rada, čime se smanjuje ventilator (motor malog kapaciteta može čak i ukloniti ventilator) i odgovarajući gubitak od trenja vjetra.U poređenju sa indukcionim motorom iste specifikacije, efikasnost se može povećati za 2 ~ 8 procentnih poena.Štaviše, sinhroni motor s permanentnim magnetom može zadržati visoku efikasnost i faktor snage u rasponu nazivnog opterećenja od 25% ~ 120%, što čini učinak uštede energije još značajnijim kada radi pod malim opterećenjem.Općenito, ova vrsta motora je opremljena početnim namotom na rotoru, koji ima mogućnost direktnog pokretanja na određenoj frekvenciji i naponu.Trenutno se uglavnom koristi u naftnim poljima, industriji tekstila i hemijskih vlakana, industriji keramike i stakla, ventilatorima i pumpama sa dugim godišnjim radnim vremenom itd.
NdFeB sinhroni motor s trajnim magnetom visoke efikasnosti i velikog startnog momenta koji je samostalno razvila naša zemlja može riješiti problem "velikih konjskih zaprega" u primjeni naftnih polja.Početni moment je 50% ~ 100% veći od indukcionog motora, koji može zamijeniti indukcioni motor s većim osnovnim brojem, a stopa uštede energije je oko 20%.
U tekstilnoj industriji, moment inercije opterećenja je velik, što zahtijeva veliki vučni moment.Razuman dizajn koeficijenta curenja u praznom hodu, omjera istaknutih polova, otpora rotora, veličine trajnog magneta i okreta namotaja statora sinhronog motora s permanentnim magnetom može poboljšati vučne performanse motora s permanentnim magnetom i promovirati njegovu primjenu u novim industrijama tekstila i kemijskih vlakana.
Ventilatori i pumpe koje se koriste u velikim elektranama, rudnicima, naftnoj, hemijskoj i drugim industrijama su veliki potrošači energije, ali efikasnost i faktor snage motora koji se trenutno koriste su niski.Upotreba NdFeB trajnih magneta ne samo da poboljšava efikasnost i faktor snage, štedi energiju, već ima i strukturu bez četkica, što poboljšava pouzdanost rada.Trenutno, sinhroni motor s trajnim magnetom od 1 120 kW je najmoćniji svjetski asinhroni startni visokoefikasni motor s permanentnim magnetom od rijetkih zemalja.Njegova efikasnost je veća od 96,5% (efikasnost motora iste specifikacije je 95%), a faktor snage je 0,94, što može zamijeniti običan motor sa 1 ~ 2 stepena snage većim od njega.
3. AC servo motor s permanentnim magnetom i DC motor s permanentnim magnetom bez četkica sada sve više koriste napajanje promjenjive frekvencije i AC motor za formiranje sistema za kontrolu brzine naizmjenične struje umjesto sistema kontrole brzine DC motora.U AC motorima, brzina sinhronog motora s permanentnim magnetom održava konstantan odnos sa frekvencijom napajanja tokom stabilnog rada, tako da se može direktno koristiti u sistemu kontrole brzine promenljive frekvencije otvorenog kruga.Ova vrsta motora se obično pokreće postupnim povećanjem frekvencije frekventnog pretvarača.Početni namotaj nije potrebno postavljati na rotor, a četkica i komutator su izostavljeni, pa je održavanje zgodno.
Samosinhroni motor sa trajnim magnetom se sastoji od sinhronog motora s permanentnim magnetom napajanog frekventnim pretvaračem i zatvorenog sistema kontrole položaja rotora, koji ne samo da ima odlične performanse regulacije brzine električno pobuđenog DC motora, već ostvaruje i bez četkica.Uglavnom se koristi u slučajevima sa visokom preciznošću i pouzdanošću upravljanja, kao što su avijacija, vazduhoplovstvo, CNC alatni strojevi, obradni centri, roboti, električna vozila, kompjuterske periferije itd.
Trenutno su razvijeni NdFeB sinhroni motor i pogonski sistem sa trajnim magnetom sa širokim rasponom brzina i Gao Heng omjerom brzine, s omjerom brzine 1:22 500 i graničnom brzinom od 9 000 o/min.Karakteristike visoke efikasnosti, malih vibracija, niske buke i velike gustine obrtnog momenta motora sa trajnim magnetima su najidealniji motori u električnim vozilima, alatnim mašinama i drugim pogonskim uređajima.
Uz kontinuirano poboljšanje životnog standarda ljudi, zahtjevi za kućnim aparatima su sve veći i veći.Na primjer, kućni klima uređaj nije samo veliki potrošač energije, već je i glavni izvor buke.Njegov razvojni trend je korištenje DC motora bez četkica s permanentnim magnetom sa beskonačnom regulacijom brzine.Može se automatski prilagoditi na odgovarajuću brzinu prema promjeni 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 frižideri, mašine za pranje veša, sakupljači prašine, ventilatori, itd. postepeno prelaze na DC motore bez četkica.
4. Permanentni magnet DC motor DC motor usvaja permanentni magnet, koji ne samo da zadržava dobre karakteristike regulacije brzine i mehaničke karakteristike električno pobuđenog DC motora, već ima i karakteristike jednostavne strukture i tehnologije, male zapremine, niske potrošnje bakra, visoke efikasnost, itd. jer su izostavljeni pobudni namotaj i gubitak pobude.Stoga se DC motori s permanentnim magnetom široko koriste od kućanskih aparata, prijenosnih elektroničkih uređaja, električnih alata do preciznih sistema za prijenos brzine i položaja koji zahtijevaju dobre dinamičke performanse.Među mikro DC motorima ispod 50 W, motori s trajnim magnetima čine 92%, dok oni ispod 10 W čine više od 99%.
Trenutno se kineska automobilska industrija ubrzano razvija, a automobilska industrija je najveći korisnik motora s trajnim magnetima, koji su ključne komponente automobila.U ultraluksuznom automobilu postoji više od 70 motora različite namjene, od kojih su većina niskonaponski DC mikromotori s permanentnim magnetom.Kada se NdFeB trajni magneti i planetarni zupčanici koriste u starter motorima za automobile i motocikle, kvalitet starter motora može se smanjiti za polovicu.
Klasifikacija motora s trajnim magnetima
Postoji mnogo vrsta trajnih magneta.Prema funkciji motora, može se grubo podijeliti u dvije kategorije: generator s permanentnim magnetom i motor s permanentnim magnetom.
Motori s trajnim magnetom mogu se podijeliti na DC motore s permanentnim magnetom i AC motore s permanentnim magnetom.Motor na izmjeničnu struju s permanentnim magnetom odnosi se na višefazni sinhroni motor sa rotorom s permanentnim magnetom, pa se često naziva sinhroni motor s permanentnim magnetom (PMSM).
DC motori s permanentnim magnetom mogu se podijeliti na DC motore bez četkica s permanentnim magnetom i DC motore bez četkica s permanentnim magnetom (BLDCM) ako su klasificirani prema tome da li postoje električni prekidači ili komutatori.
Danas se teorija i tehnologija moderne energetske elektronike uveliko razvijaju u svijetu.Pojavom energetskih elektronskih uređaja, kao što su MOSFET, IGBT i MCT, kontrolni uređaji su doživjeli temeljne promjene.Otkako je F. Blaceke 1971. godine iznio princip vektorske kontrole motora na izmjeničnu struju, razvoj tehnologije vektorske kontrole pokrenuo je novu eru upravljanja servo pogonom naizmjenične struje, a razni mikroprocesori visokih performansi su kontinuirano potiskivani, dodatno ubrzavajući razvoj AC servo sistema umjesto DC servo sistema.Neizbježan je trend da AC-I servo sistem zamjenjuje DC servo sistem.Međutim, sinhroni motor s permanentnim magnetom (PMSM) sa sinusoidnim stražnjim emf i DC motor bez četkica (BLIX~) sa trapezoidnim stražnjim emf će sigurno postati glavna struja razvoja AC servo sistema visokih performansi zbog svojih odličnih performansi.