Во споредба со традиционалните електрични мотори за возбудување, моторите со постојан магнет, особено моторите со постојан магнет за ретки земји, имаат едноставна структура и сигурна работа.Мал волумен и мала тежина;Ниска загуба и висока ефикасност;Обликот и големината на моторот може да бидат флексибилни и разновидни.Затоа, опсегот на примена е исклучително широк, речиси во сите области на воздушната, националната одбрана, индустриското и земјоделското производство и секојдневниот живот.Главните карактеристики и апликации на неколку типични мотори со постојан магнет се претставени подолу.
1. Во споредба со традиционалните генератори, на синхроните генератори со постојан магнет за ретки земји не им се потребни лизгачки прстени и уреди со четки, со едноставна структура и намалена стапка на дефект.Постојаниот магнет за ретки земји, исто така, може да ја зголеми магнетната густина на воздушниот јаз, да ја зголеми брзината на моторот до оптимална вредност и да го подобри односот моќност и маса.Генераторите на постојани магнети за ретки земји речиси сите се користат во современите авијациски и воздушни генератори.Нејзини типични производи се 150 kVA 14-полски 12 000 r/min ~ 21 000 r/min и 100 kVA 60 000 r/min синхрони генератори со постојан магнет од ретка земја кобалт, произведени од General Electric Company of America.Првиот мотор со постојан магнет за ретки земји развиен во Кина е генератор на постојан магнет од 3 kW 20 000 r/min.
Генераторите со постојан магнет се користат и како помошни возбудувачи за големи турбо-генератори.Во 1980-тите, Кина успешно го разви најголемиот светски помошен возбудувач со постојан магнет за ретки земји со капацитет од 40 kVA ~ 160 kVA и опремен со турбо-генератори од 200 MW ~ 600 MW, што значително ја подобри доверливоста на работата на електраната.
Во моментов, постепено се популаризираат малите генератори управувани од мотори со внатрешно согорување, генераторите со постојан магнет за возила и малите генератори на ветер со постојан магнет директно управувани од тркалата на ветерот.
2. Синхрон мотор со постојан магнет со висока ефикасност Во споредба со индукциски мотор, на синхрониот мотор со постојан магнет не му е потребна реактивна возбудна струја, што може значително да го подобри факторот на моќност (до 1 или дури и капацитивен), да ја намали струјата на статорот и загубата на отпорност на статорот, и нема загуба на бакар на роторот при стабилна работа, со што се намалува вентилаторот (моторот со мал капацитет дури може да го отстрани вентилаторот) и соодветната загуба од триење на ветерот.Во споредба со асинхрон мотор со истата спецификација, ефикасноста може да се зголеми за 2 ~ 8 процентни поени.Покрај тоа, синхрониот мотор со постојан магнет може да одржува висока ефикасност и фактор на моќност во номиналниот опсег на оптоварување од 25% ~ 120%, што го прави ефектот на заштеда на енергија повпечатлив кога работи под мало оптоварување.Општо земено, овој вид на мотор е опремен со стартно намотување на роторот, кое има способност директно да стартува на одредена фреквенција и напон.Во моментов, главно се користи во нафтените полиња, индустријата за текстилни и хемиски влакна, керамичката и стаклената индустрија, вентилаторите и пумпите со долгогодишно време на работа итн.
Синхрониот мотор со постојан магнет NdFeB со висока ефикасност и висок стартен вртежен момент независно развиен од нашата земја може да го реши проблемот со „големата количка влечена од коњи“ во примената на нафтените полиња.Почетниот вртежен момент е 50% ~ 100% поголем од оној на асинхрониот мотор, кој може да го замени индукциониот мотор со поголем основен број, а стапката на заштеда на енергија е околу 20%.
Во текстилната индустрија, моментот на оптоварување на инерција е голем, што бара висок влечен момент.Разумниот дизајн на коефициентот на истекување без оптоварување, односот на истакнатите полови, отпорноста на роторот, големината на постојан магнет и вртењата на намотување на статорот на синхрониот мотор со постојан магнет може да ги подобри влечните перформанси на моторот со постојан магнет и да ја промовира неговата примена во новите индустрии за текстилни и хемиски влакна.
Вентилаторите и пумпите што се користат во големите централи, рудниците, нафтата, хемиската и другите индустрии се големи потрошувачи на енергија, но ефикасноста и факторот на моќност на моторите што се користат во моментов се ниски.Користењето на постојани магнети NdFeB не само што ја подобрува ефикасноста и факторот на моќност, заштедува енергија, туку има и структура без четки, што ја подобрува доверливоста на работата.Во моментов, синхрониот мотор со постојан магнет од 120 kW е најмоќниот асинхрон почетен високо-ефикасен мотор со постојан магнет за ретки земји во светот.Неговата ефикасност е повисока од 96,5% (ефикасноста на моторот со истата спецификација е 95%), а неговиот фактор на моќност е 0,94, што може да го замени обичниот мотор со 1 ~ 2 степени на моќност поголеми од него.
3. Мотор со постојан магнет со наизменична струја и мотор со постојан магнет без четка, сега сè повеќе користат напојување со променлива фреквенција и мотор со наизменична струја за да формираат систем за контрола на брзината на наизменична струја наместо систем за контрола на брзината на моторот со еднонасочна струја.Кај моторите со наизменична струја, брзината на синхрониот мотор со постојан магнет одржува постојана врска со фреквенцијата на напојување при стабилна работа, така што може директно да се користи во системот за контрола на брзината со променлива фреквенција со отворен циклус.Овој вид мотор обично се стартува со постепено зголемување на фреквенцијата на фреквентниот конвертор.Не е неопходно да се постави почетното намотување на роторот, а четката и комутаторот се испуштени, така што одржувањето е погодно.
Самосинхрониот мотор со постојан магнет е составен од синхрони мотори со постојан магнет кој се напојува со конвертор на фреквенција и систем за контрола на затворена јамка на позицијата на роторот, кој не само што има одлични перформанси за регулирање на брзината на електрично возбудениот DC мотор, туку и реализира без четкички.Главно се користи во случаи со висока прецизност и доверливост на контролата, како што се авијација, воздушна, CNC машински алати, центри за обработка, роботи, електрични возила, компјутерски периферни уреди итн.
Во моментов, развиен е синхрониот мотор и погонскиот систем со постојан магнет NdFeB со широк опсег на брзина и сооднос на брзината на моќноста Гао Хенг, со сооднос на брзина од 1: 22 500 и гранична брзина од 9 000 р/мин.Карактеристиките на високата ефикасност, малите вибрации, нискиот шум и високата густина на вртежниот момент на моторот со постојан магнет се најидеалните мотори кај електричните возила, машинските алати и другите уреди за возење.
Со континуираното подобрување на животниот стандард на луѓето, барањата за апарати за домаќинство се сè поголеми и повисоки.На пример, клима уредот за домаќинство не е само голем потрошувач на енергија, туку и главен извор на бучава.Неговиот тренд на развој е да користи DC мотор без четкички со постојан магнет со регулација на брзина без чекори.Може автоматски да се прилагоди на соодветна брзина според промената на собната температура и да работи долго време, намалувајќи ја бучавата и вибрациите, правејќи луѓето да се чувствуваат поудобно и заштедува 1/3 електрична енергија во споредба со клима уредот без регулација на брзината.Други фрижидери, машини за перење, собирачи на прашина, вентилатори итн. постепено се менуваат во DC мотори без четкички.
4. DC мотор со постојан магнет DC мотор усвојува трајно возбудување на магнет, кое не само што ги задржува добрите карактеристики за регулација на брзината и механичките карактеристики на електрично возбудениот DC мотор, туку има и карактеристики на едноставна структура и технологија, мал волумен, мала потрошувачка на бакар, висока ефикасност и слично бидејќи се испуштени намотувањето на возбудата и загубата на возбудувањето.Затоа, DC моторите со постојан магнет се широко користени од апарати за домаќинство, преносни електронски уреди, електрични алати до прецизни системи за пренос на брзина и позиција кои бараат добри динамички перформанси.Кај микро DC моторите под 50W, моторите со постојан магнет учествуваат со 92%, додека оние под 10 W сочинуваат повеќе од 99%.
Во моментов, кинеската автомобилска индустрија брзо се развива, а автомобилската индустрија е најголемиот корисник на мотори со постојан магнет, кои се клучните компоненти на автомобилите.Во ултра луксузен автомобил, има повеќе од 70 мотори со различни намени, од кои повеќето се микромотори со постојан магнет со низок напон DC.Кога NdFeB постојаните магнети и планетарните запчаници се користат во стартер мотори за автомобили и мотоцикли, квалитетот на моторите за стартување може да се намали за половина.
Класификација на мотори со постојан магнет
Постојат многу видови на постојани магнети.Според функцијата на моторот, грубо може да се подели во две категории: генератор на постојан магнет и мотор со постојан магнет.
Моторите со постојан магнет можат да се поделат на мотори со постојан магнет DC и мотори со постојан магнет со наизменична струја.Наизменичниот мотор со постојан магнет се однесува на повеќефазен синхрон мотор со ротор со постојан магнет, па затоа често се нарекува синхрон мотор со постојан магнет (PMSM).
DC моторите со постојан магнет може да се поделат на DC мотори без четкички со постојан магнет и DC мотори без четкички со постојан магнет (BLDCM) доколку се класифицираат според тоа дали има електрични прекинувачи или комутатори.
Во денешно време, теоријата и технологијата на модерната енергетска електроника во голема мера се развиваат во светот.Со доаѓањето на моќните електронски уреди, како што се MOSFET, IGBT и MCT, контролните уреди претрпеа фундаментални промени.Откако Ф. Блацеке го изнесе принципот на векторска контрола на AC моторот во 1971 година, развојот на технологијата за векторска контрола иницираше нова ера на контрола на серво погонот со наизменична струја, а различни микропроцесори со високи перформанси постојано се истиснуваат, што дополнително го забрзува развојот на AC серво систем наместо DC серво систем.Неизбежен тренд е AC-I серво системот да го замени DC серво системот.Сепак, синхрониот мотор со постојан магнет (PMSM) со синусоидален заден EMF и DC мотор без четкички (BLIX~) со трапезоиден заден EMF сигурно ќе стане главен во развојот на серво-систем за наизменична струја со високи перформанси поради нивните одлични перформанси.