En comparació amb els motors d'excitació elèctrica tradicionals, els motors d'imants permanents, especialment els motors d'imants permanents de terres rares, tenen una estructura senzilla i un funcionament fiable.Petit volum i pes lleuger;Baixa pèrdua i alta eficiència;La forma i la mida del motor poden ser flexibles i diverses.Per tant, el ventall d'aplicacions és extremadament ampli, gairebé a tots els camps de l'aeroespacial, la defensa nacional, la producció industrial i agrícola i la vida quotidiana.A continuació es presenten les principals característiques i aplicacions de diversos motors d'imants permanents típics.
1. En comparació amb els generadors tradicionals, els generadors síncrons d'imants permanents de terres rares no necessiten anells lliscants ni dispositius de raspall, amb una estructura senzilla i una taxa de fallada reduïda.L'imant permanent de terres rares també pot augmentar la densitat magnètica de l'espai d'aire, augmentar la velocitat del motor al valor òptim i millorar la relació potència-massa.Els generadors d'imants permanents de terres rares s'utilitzen gairebé tots en generadors d'aviació i aeroespacials contemporanis.Els seus productes típics són generadors síncrons d'imants permanents de cobalt de terres rares de 150 kVA 12 000 r/min ~ 21 000 r/min i 100 kVA 60 000 r/min fabricats per General Electric Company of America.El primer motor d'imants permanents de terres rares desenvolupat a la Xina és un generador d'imants permanents de 3 kW 20 000 r/min.
Els generadors d'imants permanents també s'utilitzen com a excitadors auxiliars per a turbogeneradors grans.A la dècada de 1980, la Xina va desenvolupar amb èxit l'excitador auxiliar d'imants permanents de terres rares més gran del món amb una capacitat de 40 kVA ~ 160 kVA i equipat amb turbogeneradors de 200 MW ~ 600 MW, la qual cosa va millorar considerablement la fiabilitat del funcionament de la central elèctrica.
Actualment, s'estan popularitzant els petits generadors impulsats per motors de combustió interna, els generadors d'imants permanents per a vehicles i els petits generadors eòlics d'imants permanents impulsats directament per rodes de vent.
2. Motor síncron d'imant permanent d'alta eficiència En comparació amb el motor d'inducció, el motor síncron d'imant permanent no necessita corrent d'excitació reactiva, que pot millorar significativament el factor de potència (fins a 1 o fins i tot capacitiu), reduir el corrent de l'estator i la pèrdua de resistència de l'estator, i no hi ha pèrdua de coure del rotor durant el funcionament estable, reduint així el ventilador (el motor de petita capacitat fins i tot pot treure el ventilador) i la corresponent pèrdua de fricció del vent.En comparació amb el motor d'inducció de la mateixa especificació, l'eficiència es pot augmentar entre 2 i 8 punts percentuals.A més, el motor síncron d'imant permanent pot mantenir una alta eficiència i un factor de potència en el rang de càrrega nominal del 25% al ​​120%, cosa que fa que l'efecte d'estalvi d'energia sigui més notable quan s'executa amb una càrrega lleugera.En general, aquest tipus de motor està equipat amb un bobinatge d'arrencada al rotor, que té la capacitat d'arrencar directament a una freqüència i tensió determinats.Actualment, s'utilitza principalment en camps petroliers, indústries tèxtils i de fibres químiques, indústries de ceràmica i vidre, ventiladors i bombes amb un llarg temps de funcionament anual, etc.
El motor síncron d'imant permanent NdFeB d'alta eficiència i parell d'arrencada elevat desenvolupat de manera independent pel nostre país pot resoldre el problema del "carret gran tirat per cavalls" en l'aplicació del camp petrolier.El parell d'arrencada és un 50% ~ 100% més gran que el del motor d'inducció, que pot substituir el motor d'inducció amb un nombre de base més gran, i la taxa d'estalvi d'energia és d'uns 20%.
A la indústria tèxtil, el moment d'inèrcia de càrrega és gran, la qual cosa requereix un gran parell de tracció.El disseny raonable del coeficient de fuita sense càrrega, la relació de pols destacats, la resistència del rotor, la mida de l'imant permanent i els girs de bobinat de l'estator del motor síncron d'imant permanent pot millorar el rendiment de tracció del motor d'imant permanent i promoure la seva aplicació en noves indústries tèxtils i de fibres químiques.
Els ventiladors i bombes que s'utilitzen en centrals elèctriques a gran escala, mines, petroli, indústries químiques i altres indústries són grans consumidors d'energia, però l'eficiència i el factor de potència dels motors utilitzats actualment són baixos.L'ús d'imants permanents NdFeB no només millora l'eficiència i el factor de potència, estalvia energia, sinó que també té una estructura sense escombretes, que millora la fiabilitat del funcionament.Actualment, 1 motor síncron d'imant permanent de 120 kW és el motor d'imant permanent de terres rares d'alta eficiència d'arrencada asíncron més potent del món.La seva eficiència és superior al 96,5% (l'eficiència del motor de la mateixa especificació és del 95%) i el seu factor de potència és de 0,94, que pot substituir el motor normal amb 1 ~ 2 graus de potència més grans que ell.
3. El motor d'imant permanent servo de CA i el motor d'imant permanent de CC sense escombretes ara utilitzen cada cop més font d'alimentació de freqüència variable i motor de CA per formar un sistema de control de velocitat de CA en lloc del sistema de control de velocitat del motor de CC.En els motors de corrent altern, la velocitat del motor síncron d'imant permanent manté una relació constant amb la freqüència d'alimentació durant un funcionament estable, de manera que es pot utilitzar directament en el sistema de control de velocitat de freqüència variable de bucle obert.Aquest tipus de motor s'engega normalment per l'augment gradual de la freqüència del convertidor de freqüència.No és necessari configurar el bobinatge inicial al rotor i s'ometen el raspall i el commutador, de manera que el manteniment és convenient.
El motor d'imant permanent autosíncron es compon d'un motor síncron d'imant permanent alimentat per un convertidor de freqüència i un sistema de control de llaç tancat de la posició del rotor, que no només té un excel·lent rendiment de regulació de velocitat del motor de corrent continu excitat elèctricament, sinó que també es realitza sense escombretes.S'utilitza principalment en ocasions amb alta precisió i fiabilitat de control, com ara aviació, aeroespacial, màquines eina CNC, centres de mecanitzat, robots, vehicles elèctrics, perifèrics informàtics, etc.
Actualment, s'ha desenvolupat el motor i el sistema d'accionament síncrons d'imants permanents NdFeB amb un ampli rang de velocitat i una relació de velocitat de potència Gao Heng, amb una relació de velocitat d'1: 22 500 i una velocitat límit de 9 000 r/min.Les característiques d'alta eficiència, poca vibració, baix soroll i alta densitat de parell del motor d'imants permanents són els motors més ideals en vehicles elèctrics, màquines-eina i altres dispositius de conducció.
Amb la millora contínua del nivell de vida de les persones, els requisits per als electrodomèstics són cada cop més alts.Per exemple, l'aire condicionat domèstic no només és un gran consumidor d'energia, sinó també la principal font de soroll.La seva tendència de desenvolupament és utilitzar un motor DC sense escombretes d'imants permanents amb regulació de velocitat continua.Es pot ajustar automàticament a una velocitat adequada segons el canvi de temperatura ambient i funcionar durant molt de temps, reduint el soroll i la vibració, fent que la gent se senti més còmode i estalviant 1/3 d'electricitat en comparació amb l'aire condicionat sense regulació de velocitat.Altres frigorífics, rentadores, col·lectors de pols, ventiladors, etc. estan canviant gradualment a motors de corrent continu sense escombretes.
4. Motor de corrent continu d'imant permanent El motor de corrent continu adopta l'excitació d'imant permanent, que no només conserva les bones característiques de regulació de velocitat i les característiques mecàniques del motor de corrent continu excitat elèctricament, sinó que també té les característiques d'estructura i tecnologia simples, petit volum, baix consum de coure, alt eficiència, etc. perquè s'ometen el bobinatge d'excitació i la pèrdua d'excitació.Per tant, els motors de corrent continu d'imants permanents s'utilitzen àmpliament des d'electrodomèstics, dispositius electrònics portàtils, eines elèctriques fins a sistemes de transmissió de velocitat i posició de precisió que requereixen un bon rendiment dinàmic.Entre els micromotors de corrent continu de menys de 50 W, els motors d'imant permanent representen el 92%, mentre que els de menys de 10 W representen més del 99%.
Actualment, la indústria de l'automòbil de la Xina s'està desenvolupant ràpidament i la indústria de l'automòbil és l'usuari més gran de motors d'imants permanents, que són els components clau dels automòbils.En un cotxe ultra-luxe, hi ha més de 70 motors amb diferents propòsits, la majoria dels quals són micromotors de corrent continu d'imants permanents de baixa tensió.Quan s'utilitzen imants permanents i engranatges planetaris NdFeB en motors d'arrencada per a automòbils i motocicletes, la qualitat dels motors d'arrencada es pot reduir a la meitat.
Classificació dels motors d'imant permanent
Hi ha molts tipus d'imants permanents.Segons la funció del motor, es pot dividir aproximadament en dues categories: generador d'imants permanents i motor d'imants permanents.
Els motors d'imants permanents es poden dividir en motors de corrent continu d'imants permanents i motors de corrent altern d'imants permanents.El motor de CA d'imant permanent es refereix al motor síncron multifàsic amb rotor d'imant permanent, de manera que sovint s'anomena motor síncron d'imant permanent (PMSM).
Els motors de corrent continu d'imants permanents es poden dividir en motors de corrent continu sense escombretes d'imants permanents i motors de corrent continu sense escombretes d'imants permanents (BLDCM) si es classifiquen segons si hi ha interruptors elèctrics o commutadors.
Avui en dia, la teoria i la tecnologia de l'electrònica de potència moderna s'estan desenvolupant molt al món.Amb l'arribada dels dispositius electrònics de potència, com ara MOSFET, IGBT i MCT, els dispositius de control han sofert canvis fonamentals.Des que F. Blaceke va presentar el principi de control vectorial del motor de CA el 1971, el desenvolupament de la tecnologia de control vectorial ha iniciat una nova era de control de servoaccionament de CA i diversos microprocessadors d'alt rendiment s'han expulsat contínuament, accelerant encara més el desenvolupament. del servosistema de CA en lloc del servosistema de CC.És una tendència inevitable que el servosistema AC-I substitueixi el servosistema DC.Tanmateix, el motor síncron d'imants permanents (PMSM) amb fem posterior sinusoïdal i motor DC sense escombretes (BLIX ~) amb emf posterior trapezoïdal segurament es convertirà en el corrent principal del desenvolupament d'un servosistema de CA d'alt rendiment a causa del seu excel·lent rendiment.