Võrreldes traditsiooniliste elektriliste ergutusmootoritega on püsimagnetmootoritel, eriti haruldaste muldmetallide püsimagnetmootoritel lihtne struktuur ja töökindel.Väike maht ja kerge kaal;Väike kadu ja kõrge efektiivsus;Mootori kuju ja suurus võivad olla paindlikud ja mitmekesised.Seetõttu on kasutusala äärmiselt lai, hõlmates peaaegu kõiki lennundus-, riigikaitse-, tööstus- ja põllumajandustootmise ning igapäevaelu valdkondi.Mitmete tüüpiliste püsimagnetmootorite põhiomadusi ja rakendusi tutvustatakse allpool.
1. Võrreldes traditsiooniliste generaatoritega ei vaja haruldaste muldmetallide püsimagnetitega sünkroongeneraatorid libisemisrõngaid ja harjaseadmeid, millel on lihtne struktuur ja väiksem rikete määr.Haruldaste muldmetallide püsimagnet võib samuti suurendada õhupilu magnettihedust, suurendada mootori kiirust optimaalse väärtuseni ja parandada võimsuse ja massi suhet.Haruldaste muldmetallide püsimagnetgeneraatoreid kasutatakse peaaegu kõiki kaasaegsetes lennunduses ja kosmosetööstuses.Selle tüüpilised tooted on General Electric Company of America toodetud 150 kVA 14-pooluselised 12 000 p/min ~ 21 000 p/min ja 100 kVA 60 000 p/min haruldaste muldmetallide koobalti püsimagnetiga sünkroongeneraatorid.Esimene Hiinas välja töötatud haruldaste muldmetallide püsimagnetmootor on 3 kW 20 000 p/min püsimagnetgeneraator.
Püsimagnetgeneraatoreid kasutatakse ka suurte turbogeneraatorite abiergutitena.1980. aastatel arendas Hiina edukalt välja maailma suurima haruldaste muldmetallide püsimagnetiga abierguti võimsusega 40 kVA–160 kVA ja varustatud 200–600 MW turbogeneraatoritega, mis parandas oluliselt elektrijaama töökindlust.
Praegu hakatakse järk-järgult populariseerima sisepõlemismootoritega käitatavaid väikegeneraatoreid, sõidukite püsimagnetgeneraatoreid ja tuuleratastelt käitatavaid väikeseid püsimagnetitega tuulegeneraatoreid.
2. Kõrge efektiivsusega püsimagnetiga sünkroonmootor Võrreldes asünkroonmootoriga ei vaja püsimagnetiga sünkroonmootor reaktiivset ergutusvoolu, mis võib oluliselt parandada võimsustegurit (kuni 1 või isegi mahtuvuslik), vähendada staatori voolu ja staatori takistuse kadu, ja stabiilse töö ajal ei esine rootori vase kadu, vähendades seega ventilaatorit (väikese võimsusega mootor võib isegi ventilaatori eemaldada) ja vastavat tuule hõõrdekadu.Võrreldes sama spetsifikatsiooniga asünkroonmootoriga saab efektiivsust suurendada 2–8 protsendipunkti võrra.Veelgi enam, püsimagnetiga sünkroonmootor suudab hoida kõrget kasutegurit ja võimsustegurit nimikoormuse vahemikus 25–120%, mis muudab energiasäästu efekti kerge koormuse korral märkimisväärsemaks.Üldjuhul on selline mootor varustatud rootori käivitusmähisega, millel on võimalus teatud sagedusel ja pingel otse käivituda.Praegu kasutatakse seda peamiselt naftaväljadel, tekstiili- ja keemiakiutööstuses, keraamika- ja klaasitööstuses, pika aastase tööajaga ventilaatorites ja pumpades jne.
Meie riigi poolt iseseisvalt välja töötatud kõrge kasuteguri ja suure käivitusmomendiga püsimagnetiga sünkroonmootor NdFeB suudab lahendada naftaväljade rakenduses „suure hobukäru” probleemi.Käivitusmoment on 50% ~ 100% suurem kui asünkroonmootoril, mis võib asünkroonmootori asendada suurema baasnumbriga, ja energiasäästu määr on umbes 20%.
Tekstiilitööstuses on koormuse inertsimoment suur, mis nõuab suurt veojõumomenti.Püsimagnetilise sünkroonmootori tühikäigu lekkekoefitsiendi, silmapaistva pooluste suhte, rootori takistuse, püsimagneti suuruse ja staatori mähise pöörde mõistlik disain võib parandada püsimagnetmootori veojõudu ja soodustada selle kasutamist uutes tekstiili- ja keemiakiutööstuses.
Suurelektrijaamades, kaevandustes, nafta-, keemia- ja muudes tööstusharudes kasutatavad ventilaatorid ja pumbad on suured energiatarbijad, kuid praegu kasutatavate mootorite kasutegur ja võimsustegur on madal.NdFeB püsimagnetite kasutamine ei paranda mitte ainult efektiivsust ja võimsustegurit, säästab energiat, vaid sellel on ka harjadeta struktuur, mis parandab töökindlust.Praegu on 1 120 kW püsimagnetiga sünkroonmootor maailmas võimsaim asünkroonkäivitusega ülitõhus haruldaste muldmetallide püsimagnetmootor.Selle kasutegur on kõrgem kui 96,5% (sama spetsifikatsiooniga mootori efektiivsus on 95%) ja selle võimsustegur on 0,94, mis võib asendada tavalise mootori sellest 1–2 võimsusklassi võrra suuremaga.
3. AC servo püsimagnetmootor ja harjadeta alalisvoolu püsimagnetmootor kasutavad nüüd üha enam muutuva sagedusega toiteallikat ja vahelduvvoolumootorit, et moodustada alalisvoolumootori kiiruse reguleerimissüsteemi asemel vahelduvvoolu kiiruse reguleerimise süsteem.Vahelduvvoolumootorites hoiab püsimagneti sünkroonmootori kiirus stabiilse töö ajal püsivat suhet toiteallika sagedusega, nii et seda saab otse kasutada avatud ahelaga muutuva sagedusega kiiruse juhtimissüsteemis.Seda tüüpi mootor käivitatakse tavaliselt sagedusmuunduri sageduse järkjärgulise suurendamisega.Rootori käivitusmähist pole vaja seada ning hari ja kommutaator on ära jäetud, seega on hooldus mugav.
Isesünkroonne püsimagnetmootor koosneb püsimagnetilisest sünkroonmootorist, mida toidab sagedusmuundur ja suletud ahelaga rootori asendi juhtimissüsteem, millel pole mitte ainult elektriliselt ergastava alalisvoolumootori suurepärast kiiruse reguleerimist, vaid ka harjadeta.Seda kasutatakse peamiselt suure juhtimistäpsuse ja töökindlusega juhtudel, nagu lennundus, kosmosetööstus, CNC-tööpingid, töötluskeskused, robotid, elektrisõidukid, arvuti välisseadmed jne.
Praeguseks on välja töötatud NdFeB püsimagnetiga sünkroonmootor ja ajamisüsteem laia kiirusvahemiku ja Gao Heng võimsuse kiiruse suhtega, mille kiiruste suhe on 1: 22 500 ja piirkiirus 9 000 pööret minutis.Püsimagnetmootori kõrge efektiivsuse, väikese vibratsiooni, madala mürataseme ja suure pöördemomendi tiheduse omadused on elektrisõidukites, tööpinkides ja muudes juhtimisseadmetes kõige ideaalsemad mootorid.
Inimeste elatustaseme pideva paranemisega tõusevad nõuded kodumasinatele järjest kõrgemaks.Näiteks kodumajapidamises kasutatav konditsioneer pole mitte ainult suur energiatarbija, vaid ka peamine müraallikas.Selle arengusuund on astmeteta kiiruse reguleerimisega püsimagnetitega harjadeta alalisvoolumootori kasutamine.See suudab automaatselt kohaneda sobiva kiirusega vastavalt toatemperatuuri muutusele ja töötada pikka aega, vähendades müra ja vibratsiooni, muutes inimesed end mugavamaks ja säästes 1/3 elektrienergiast võrreldes ilma kiiruse reguleerimiseta kliimaseadmega.Teised külmikud, pesumasinad, tolmukogujad, ventilaatorid jne lähevad järk-järgult üle harjadeta alalisvoolumootoritele.
4. Püsimagnetiga alalisvoolumootor Alalisvoolumootor kasutab püsimagneti ergastust, mis mitte ainult ei säilita elektriliselt ergastatud alalisvoolumootori häid kiiruse reguleerimise omadusi ja mehaanilisi omadusi, vaid sellel on ka lihtsa struktuuri ja tehnoloogia omadused, väike maht, madal vase tarbimine, kõrge kasutegur jne, sest ergutusmähis ja ergutuskadu jäetakse ära.Seetõttu kasutatakse laialdaselt püsimagnetilisi alalisvoolumootoreid alates kodumasinatest, kaasaskantavatest elektroonikaseadmetest, elektritööriistadest kuni täppiskiiruse ja positsiooni ülekandesüsteemideni, mis nõuavad head dünaamilist jõudlust.Alla 50 W alalisvoolu mikromootorite hulgas moodustavad püsimagnetmootorid 92%, alla 10 W aga üle 99%.
Praegu areneb Hiina autotööstus kiiresti ja autotööstus on suurim püsimagnetmootorite kasutaja, mis on autode põhikomponendid.Ühes üliluksusautos on üle 70 erineva otstarbega mootori, millest enamik on madalpinge püsimagnetiga alalisvoolu mikromootorid.Kui autode ja mootorrataste käivitusmootorites kasutatakse NdFeB püsimagneteid ja planetaarülekandeid, võib startermootorite kvaliteeti poole võrra vähendada.
Püsimagnetmootorite klassifikatsioon
Püsimagneteid on mitut tüüpi.Mootori funktsiooni järgi võib selle laias laastus jagada kahte kategooriasse: püsimagneti generaator ja püsimagnetmootor.
Püsimagnetmootorid võib jagada püsimagnetiga alalisvoolumootoriteks ja püsimagnetiga vahelduvvoolumootoriteks.Püsimagnetiga vahelduvvoolumootor viitab püsimagnetrootoriga mitmefaasilisele sünkroonmootorile, seetõttu nimetatakse seda sageli püsimagneti sünkroonmootoriks (PMSM).
Püsimagnetiga alalisvoolumootorid võib jagada püsimagnetitega harjadeta alalisvoolumootoriteks ja püsimagnetharjadeta alalisvoolumootoriteks (BLDCM), kui need liigitatakse vastavalt sellele, kas on olemas elektrilülitid või kommutaatorid.
Tänapäeval areneb tänapäevase jõuelektroonika teooria ja tehnoloogia maailmas jõudsalt.Toiteelektrooniliste seadmete, nagu MOSFET, IGBT ja MCT, tulekuga on juhtimisseadmed läbi teinud põhjalikud muutused.Pärast seda, kui F. Blaceke esitas 1971. aastal vahelduvvoolumootori vektorjuhtimise põhimõtte, on vektorjuhtimise tehnoloogia areng algatanud vahelduvvoolu servoajami juhtimise uue ajastu ning erinevaid suure jõudlusega mikroprotsessoreid on pidevalt välja tõrjutud, mis veelgi kiirendab arengut. AC servosüsteemi asemel DC servosüsteemi.See on paratamatu trend, et AC-I servosüsteem asendab alalisvoolu servosüsteemi.Kuid siinuse tagumise emf-iga püsimagnetilisest sünkroonmootorist (PMSM) ja trapetsikujulise tagumise emf-iga harjadeta alalisvoolumootorist (BLIX~) saab nende suurepärase jõudluse tõttu kindlasti suure jõudlusega vahelduvvoolu servosüsteemi arendamise peavoolu.