V porovnaní s tradičnými elektrickými budiacimi motormi majú motory s permanentnými magnetmi, najmä motory s permanentnými magnetmi vzácnych zemín, jednoduchú štruktúru a spoľahlivú prevádzku.Malý objem a nízka hmotnosť;Nízka strata a vysoká účinnosť;Tvar a veľkosť motora môžu byť flexibilné a rôznorodé.Preto je rozsah použitia extrémne široký, takmer vo všetkých oblastiach letectva, národnej obrany, priemyselnej a poľnohospodárskej výroby a každodenného života.Hlavné vlastnosti a aplikácie niekoľkých typických motorov s permanentným magnetom sú uvedené nižšie.
1. V porovnaní s tradičnými generátormi nepotrebujú synchrónne generátory s permanentnými magnetmi vzácnych zemín zberacie krúžky a kefové zariadenia, s jednoduchou konštrukciou a zníženou chybovosťou.Permanentný magnet zo vzácnych zemín môže tiež zvýšiť magnetickú hustotu vzduchovej medzery, zvýšiť rýchlosť motora na optimálnu hodnotu a zlepšiť pomer výkonu k hmotnosti.Generátory permanentných magnetov vzácnych zemín sa takmer všetky používajú v súčasných generátoroch letectva a kozmonautiky.Jeho typickými produktmi sú 150 kVA 14-pólové 12 000 ot./min ~ 21 000 ot./min. a 100 kVA 60 000 ot./min.Prvý motor s permanentnými magnetmi zo vzácnych zemín vyvinutý v Číne je generátor s permanentnými magnetmi s výkonom 3 kW a 20 000 ot./min.
Generátory s permanentnými magnetmi sa používajú aj ako pomocné budiče pre veľké turbogenerátory.V osemdesiatych rokoch minulého storočia Čína úspešne vyvinula najväčší pomocný budič s permanentným magnetom zo vzácnych zemín na svete s výkonom 40 kVA～160 kVA a vybavený turbogenerátormi s výkonom 200 MW ~ 600 MW, čo výrazne zlepšilo spoľahlivosť prevádzky elektrárne.
V súčasnosti sa postupne popularizujú malé generátory poháňané spaľovacími motormi, generátory s permanentnými magnetmi pre vozidlá a malé veterné generátory s permanentnými magnetmi priamo poháňané veternými kolesami.
2. Vysokoúčinný synchrónny motor s permanentným magnetom V porovnaní s indukčným motorom synchrónny motor s permanentným magnetom nepotrebuje jalový budiaci prúd, čo môže výrazne zlepšiť účinník (až 1 alebo dokonca kapacitný), znížiť prúd statora a stratu odporu statora, a počas stabilnej prevádzky nedochádza k žiadnym stratám medi rotora, čím sa znižuje ventilátor (maloobjemový motor môže dokonca ventilátor odstrániť) a zodpovedajúca strata trením vetrom.V porovnaní s indukčným motorom rovnakej špecifikácie môže byť účinnosť zvýšená o 2 ~ 8 percentuálnych bodov.Synchrónny motor s permanentným magnetom si navyše dokáže udržať vysokú účinnosť a účinník v rozsahu menovitého zaťaženia 25% ~ 120%, vďaka čomu je efekt úspory energie výraznejší pri prevádzke pri nízkej záťaži.Vo všeobecnosti je tento druh motora vybavený štartovacím vinutím na rotore, ktoré má schopnosť štartovať priamo pri určitej frekvencii a napätí.V súčasnosti sa používa najmä v ropných poliach, textilnom a chemickom vláknitom priemysle, keramickom a sklárskom priemysle, ventilátoroch a čerpadlách s dlhou ročnou dobou prevádzky atď.
Synchrónny motor s permanentným magnetom NdFeB s vysokou účinnosťou a vysokým rozbehovým krútiacim momentom nezávisle vyvinutý našou krajinou môže vyriešiť problém „veľkého koňského povozu“ pri aplikácii na ropné polia.Počiatočný krútiaci moment je o 50% ~ 100% väčší ako u indukčného motora, ktorý môže nahradiť indukčný motor väčším základným číslom a miera úspory energie je približne 20%.
V textilnom priemysle je záťažový moment zotrvačnosti veľký, čo si vyžaduje vysoký ťahový moment.Rozumná konštrukcia koeficientu úniku naprázdno, pomeru vyčnievajúcich pólov, odporu rotora, veľkosti permanentného magnetu a závitov statorového vinutia synchrónneho motora s permanentným magnetom môže zlepšiť trakčný výkon motora s permanentným magnetom a podporiť jeho aplikáciu v novom textilnom priemysle a priemysle chemických vlákien.
Ventilátory a čerpadlá používané vo veľkých elektrárňach, baniach, ropnom, chemickom a inom priemysle sú veľkými spotrebiteľmi energie, ale účinnosť a výkonový faktor motorov používaných v súčasnosti sú nízke.Použitie permanentných magnetov NdFeB nielen zlepšuje účinnosť a účinník, šetrí energiu, ale má aj bezkefovú štruktúru, čo zlepšuje spoľahlivosť prevádzky.V súčasnosti je 1 120 kW synchrónny motor s permanentným magnetom najvýkonnejším asynchrónnym štartovacím vysoko účinným motorom s permanentným magnetom zo vzácnych zemín.Jeho účinnosť je vyššia ako 96,5% (rovnaká špecifikácia účinnosti motora je 95%) a jeho účinník je 0,94, čo môže nahradiť bežný motor s 1 ~ 2 stupňami výkonu väčšími ako je on.
3. AC servomotor s permanentným magnetom a bezkomutátorový jednosmerný motor s permanentným magnetom teraz čoraz viac využívajú napájací zdroj s premenlivou frekvenciou a striedavý motor na vytvorenie systému riadenia rýchlosti striedavého prúdu namiesto systému riadenia rýchlosti motora jednosmerného prúdu.V striedavých motoroch si rýchlosť synchrónneho motora s permanentným magnetom udržiava konštantný vzťah s frekvenciou napájania počas stabilnej prevádzky, takže môže byť priamo použitá v systéme riadenia s premenlivou frekvenciou s otvorenou slučkou.Tento druh motora sa zvyčajne spúšťa postupným zvyšovaním frekvencie frekvenčného meniča.Na rotore nie je potrebné nastavovať štartovacie vinutie, odpadá kefa a komutátor, takže údržba je pohodlná.
Samosynchrónny motor s permanentným magnetom sa skladá zo synchrónneho motora s permanentným magnetom poháňaného frekvenčným meničom a systémom riadenia polohy rotora s uzavretou slučkou, ktorý má nielen vynikajúcu reguláciu otáčok elektricky budeného jednosmerného motora, ale aj bezkomutátorový.Používa sa hlavne pri príležitostiach s vysokou presnosťou a spoľahlivosťou riadenia, ako je letectvo, kozmonautika, CNC obrábacie stroje, obrábacie centrá, roboty, elektrické vozidlá, počítačové periférie atď.
V súčasnosti bol vyvinutý NdFeB synchrónny motor a pohonný systém s permanentným magnetom so širokým rozsahom otáčok a pomerom otáčok výkonu Gao Heng s pomerom otáčok 1:22 500 a hraničnými otáčkami 9 000 ot/min.Charakteristiky vysokej účinnosti, malých vibrácií, nízkej hlučnosti a vysokej hustoty krútiaceho momentu motora s permanentným magnetom sú najideálnejšie motory v elektrických vozidlách, obrábacích strojoch a iných hnacích zariadeniach.
S neustálym zlepšovaním životnej úrovne ľudí sú požiadavky na domáce spotrebiče stále vyššie a vyššie.Napríklad klimatizácia pre domácnosť je nielen veľkým spotrebiteľom energie, ale aj hlavným zdrojom hluku.Jeho vývojovým trendom je použitie bezkomutátorového jednosmerného motora s permanentným magnetom s plynulou reguláciou otáčok.Dokáže sa automaticky prispôsobiť na vhodnú rýchlosť podľa zmeny teploty v miestnosti a bežať po dlhú dobu, čím znižuje hluk a vibrácie, vďaka čomu sa ľudia cítia pohodlnejšie a šetrí 1/3 elektrickej energie v porovnaní s klimatizáciou bez regulácie rýchlosti.Ostatné chladničky, práčky, zberače prachu, ventilátory a pod. postupne prechádzajú na bezkomutátorové jednosmerné motory.
4. Jednosmerný motor s permanentným magnetom jednosmerný motor využíva budenie permanentným magnetom, ktoré si zachováva nielen dobré charakteristiky regulácie rýchlosti a mechanické vlastnosti elektricky budeného jednosmerného motora, ale má aj vlastnosti jednoduchej konštrukcie a technológie, malý objem, nízku spotrebu medi, vysokú účinnosť a pod., pretože odpadá budiace vinutie a strata budenia.Jednosmerné motory s permanentnými magnetmi sú preto široko používané od domácich spotrebičov, prenosných elektronických zariadení, elektrických nástrojov až po presné prevodové systémy rýchlosti a polohy, ktoré vyžadujú dobrý dynamický výkon.Medzi mikromotormi s jednosmerným prúdom pod 50 W tvoria motory s permanentnými magnetmi 92 %, zatiaľ čo motory pod 10 W tvoria viac ako 99 %.
V súčasnosti sa čínsky automobilový priemysel rýchlo rozvíja a automobilový priemysel je najväčším používateľom motorov s permanentnými magnetmi, ktoré sú kľúčovými komponentmi automobilov.V ultraluxusnom aute je viac ako 70 motorov s rôznym účelom, z ktorých väčšina sú nízkonapäťové mikromotory jednosmerného prúdu s permanentným magnetom.Keď sa permanentné magnety a planétové prevody NdFeB používajú v štartéroch pre automobily a motocykle, kvalita štartovacích motorov sa môže znížiť na polovicu.
Klasifikácia motorov s permanentnými magnetmi
Existuje mnoho druhov permanentných magnetov.Podľa funkcie motora ho možno zhruba rozdeliť do dvoch kategórií: generátor s permanentným magnetom a motor s permanentným magnetom.
Motory s permanentnými magnetmi možno rozdeliť na jednosmerné motory s permanentnými magnetmi a striedavé motory s permanentnými magnetmi.Striedavý motor s permanentným magnetom sa vzťahuje na viacfázový synchrónny motor s rotorom s permanentným magnetom, preto sa často nazýva synchrónny motor s permanentným magnetom (PMSM).
Jednosmerné motory s permanentnými magnetmi možno rozdeliť na bezkartáčové jednosmerné motory s permanentnými magnetmi a bezkartáčové jednosmerné motory s permanentnými magnetmi (BLDCM), ak sú klasifikované podľa toho, či existujú elektrické spínače alebo komutátory.
V súčasnosti sa teória a technológia modernej výkonovej elektroniky vo svete veľmi rozvíja.S príchodom výkonových elektronických zariadení, ako sú MOSFET, IGBT a MCT, prešli riadiace zariadenia zásadnými zmenami.Odkedy F. Blaceke v roku 1971 predložil princíp vektorového riadenia striedavého motora, vývoj technológie vektorového riadenia odštartoval novú éru riadenia striedavého servopohonu a neustále sa vytláčali rôzne vysokovýkonné mikroprocesory, čo ešte viac urýchlilo vývoj striedavého servosystému namiesto jednosmerného servosystému.Je nevyhnutným trendom, že servosystém AC-I nahrádza jednosmerný servosystém.Synchrónny motor s permanentným magnetom (PMSM) so sínusovým zadným emf a bezkefkový jednosmerný motor (BLIX~) s lichobežníkovým zadným emf sa určite stane hlavným prúdom vývoja vysoko výkonného AC servosystému kvôli ich vynikajúcemu výkonu.