در مقایسه با موتورهای تحریک الکتریکی سنتی، موتورهای آهنربای دائم، به ویژه موتورهای آهنربای دائم خاکی کمیاب، ساختار ساده و عملکرد قابل اعتمادی دارند.حجم کم و وزن سبک؛تلفات کم و راندمان بالا؛شکل و اندازه موتور می تواند انعطاف پذیر و متنوع باشد.بنابراین، دامنه کاربرد بسیار گسترده است، تقریباً در تمام زمینه های هوافضا، دفاع ملی، تولید صنعتی و کشاورزی و زندگی روزمره.ویژگی ها و کاربردهای اصلی چندین موتور آهنربای دائم معمولی در زیر معرفی شده است.
1. در مقایسه با ژنراتورهای سنتی، ژنراتورهای سنکرون آهنربای دائمی خاکی کمیاب نیازی به حلقه های لغزنده و دستگاه های برس ندارند، با ساختار ساده و میزان شکست کمتر.آهنربای دائمی خاکی کمیاب همچنین می تواند چگالی مغناطیسی شکاف هوا را افزایش دهد، سرعت موتور را به مقدار بهینه افزایش دهد و نسبت توان به جرم را بهبود بخشد.ژنراتورهای آهنربای دائم خاکی کمیاب تقریباً همه در ژنراتورهای هوانوردی و هوافضا معاصر استفاده می شوند.محصولات معمولی آن ژنراتورهای سنکرون آهنربای دائمی کبالت خاکی کمیاب 150 کیلوولت آمپر 12000 r/min ~ 21000 r/min و 100 kVA 60000 r/min هستند که توسط شرکت جنرال الکتریک آمریکا ساخته شده اند.اولین موتور آهنربای دائمی خاکی کمیاب که در چین ساخته شد یک ژنراتور آهنربای دائم 3 کیلووات 20000 دور در دقیقه است.
ژنراتورهای آهنربای دائمی نیز به عنوان محرک کمکی برای توربو ژنراتورهای بزرگ استفاده می شوند.در دهه 1980، چین با موفقیت بزرگترین محرک کمکی آهنربای دائمی خاکی کمیاب را با ظرفیت 40 کیلو ولت آمپر تا 160 کیلو ولت آمپر و مجهز به توربو ژنراتورهای 200 مگاوات تا 600 مگاوات توسعه داد که قابلیت اطمینان عملیات نیروگاه را بسیار بهبود بخشید.
در حال حاضر، ژنراتورهای کوچک با موتورهای احتراق داخلی، ژنراتورهای آهنربای دائمی برای وسایل نقلیه، و ژنراتورهای باد مغناطیسی دائمی کوچک که مستقیماً توسط چرخ‌های باد هدایت می‌شوند، به تدریج رواج یافته‌اند.
2. موتور سنکرون آهنربای دائم با راندمان بالا در مقایسه با موتور القایی، موتور سنکرون مغناطیس دائمی نیازی به جریان تحریک واکنشی ندارد، که می تواند به طور قابل توجهی ضریب قدرت (تا 1 یا حتی خازنی) را بهبود بخشد، جریان استاتور و کاهش مقاومت استاتور را کاهش دهد. و در حین کارکرد پایدار هیچ اتلاف مس روتور وجود ندارد، بنابراین فن (موتور با ظرفیت کم حتی می تواند فن را حذف کند) و تلفات اصطکاک باد مربوطه را کاهش می دهد.در مقایسه با موتور القایی با همان مشخصات، راندمان را می توان 2 تا 8 درصد افزایش داد.علاوه بر این، موتور سنکرون آهنربای دائمی می تواند راندمان و ضریب توان بالا را در محدوده بار نامی 25٪ تا 120٪ نگه دارد که باعث می شود اثر صرفه جویی در انرژی هنگام کار در زیر بار سبک قابل توجه تر باشد.به طور کلی، این نوع موتور مجهز به سیم پیچ راه اندازی روی روتور است که توانایی راه اندازی مستقیم در فرکانس و ولتاژ معین را دارد.در حال حاضر عمدتاً در میادین نفتی، صنایع نساجی و الیاف شیمیایی، صنایع سرامیک و شیشه، پنکه ها و پمپ ها با مدت زمان طولانی بهره برداری سالانه و غیره استفاده می شود.
موتور سنکرون آهنربای دائم NdFeB با راندمان بالا و گشتاور راه اندازی بالا که به طور مستقل توسط کشورمان ساخته شده است می تواند مشکل "گاری بزرگ اسب کشیده" را در کاربرد میدان نفتی حل کند.گشتاور راه اندازی 50٪ تا 100٪ بزرگتر از موتور القایی است، که می تواند موتور القایی را با یک عدد پایه بزرگتر جایگزین کند و نرخ صرفه جویی در توان حدود 20٪ است.
در صنعت نساجی ممان بارگذاری اینرسی زیاد است که نیاز به گشتاور کششی بالایی دارد.طراحی معقول ضریب نشتی بدون بار، نسبت قطب برجسته، مقاومت روتور، اندازه آهنربای دائمی و پیچ های سیم پیچ استاتور موتور سنکرون آهنربای دائم می تواند عملکرد کشش موتور آهنربای دائم را بهبود بخشد و کاربرد آن را در صنایع جدید نساجی و الیاف شیمیایی ترویج دهد.
فن ها و پمپ های مورد استفاده در نیروگاه های بزرگ مقیاس، معادن، نفت، صنایع شیمیایی و سایر صنایع مصرف کننده انرژی بزرگی هستند، اما راندمان و ضریب قدرت موتورهای مورد استفاده در حال حاضر پایین است.استفاده از آهنرباهای دائمی NdFeB نه تنها بازده و ضریب توان را بهبود می بخشد، در مصرف انرژی صرفه جویی می کند، بلکه دارای ساختار بدون جاروبک است که قابلیت اطمینان کار را بهبود می بخشد.در حال حاضر، 1 موتور سنکرون آهنربای دائم 120 کیلووات، قدرتمندترین موتور آهنربای دائم خاکی کمیاب با راندمان بالا با راه اندازی ناهمزمان در جهان است.راندمان آن بالاتر از 96.5٪ است (بازده موتور همان مشخصات 95٪ است) و ضریب قدرت آن 0.94 است که می تواند موتور معمولی را با درجه قدرت 1 تا 2 بزرگتر از آن جایگزین کند.
3. موتور مغناطیس دائم سروو AC و موتور آهنربای دائم بدون جاروبک DC اکنون بیشتر و بیشتر از منبع تغذیه فرکانس متغیر و موتور AC برای تشکیل سیستم کنترل سرعت AC به جای سیستم کنترل سرعت موتور DC استفاده می کنند.در موتورهای AC، سرعت موتور سنکرون مغناطیس دائم با فرکانس منبع تغذیه در حین کارکرد پایدار رابطه ثابتی را حفظ می کند، به طوری که می توان از آن به طور مستقیم در سیستم کنترل سرعت فرکانس متغیر حلقه باز استفاده کرد.این نوع موتور معمولاً با افزایش تدریجی فرکانس مبدل فرکانس راه اندازی می شود.لازم نیست سیم پیچ شروع را روی روتور تنظیم کنید و برس و کموتاتور حذف شده اند، بنابراین تعمیر و نگهداری راحت است.
موتور آهنربای دائم خود سنکرون از موتور سنکرون آهنربای دائمی تشکیل شده است که توسط مبدل فرکانس و سیستم کنترل حلقه بسته موقعیت روتور تغذیه می شود که نه تنها عملکرد تنظیم سرعت عالی موتور DC برانگیخته را دارد، بلکه بدون جاروبک را نیز درک می کند.این عمدتاً در مواردی با دقت و اطمینان کنترل بالا مانند حمل و نقل هوایی، هوافضا، ماشین آلات CNC، مراکز ماشینکاری، ربات ها، وسایل نقلیه الکتریکی، لوازم جانبی کامپیوتر و غیره استفاده می شود.
در حال حاضر، موتور و سیستم درایو سنکرون آهنربای دائم NdFeB با محدوده سرعت گسترده و نسبت سرعت قدرت Gao Heng با نسبت سرعت 1: 22 500 و سرعت محدود 9000 دور در دقیقه توسعه یافته است.ویژگی های راندمان بالا، لرزش کوچک، صدای کم و چگالی گشتاور بالا موتور آهنربای دائم ایده آل ترین موتورها در وسایل نقلیه الکتریکی، ماشین ابزار و سایر وسایل رانندگی است.
با بهبود مستمر استاندارد زندگی مردم، نیاز به لوازم خانگی بیشتر و بیشتر می شود.به عنوان مثال، کولر گازی خانگی نه تنها یک مصرف کننده برق بزرگ است، بلکه منبع اصلی سر و صدا نیز می باشد.روند توسعه آن استفاده از موتور DC بدون برس آهنربای دائم با تنظیم سرعت بدون پله است.می تواند به طور خودکار با توجه به تغییر دمای اتاق سرعت مناسب را تنظیم کند و برای مدت طولانی کار کند، صدا و لرزش را کاهش دهد، احساس راحتی بیشتری در افراد ایجاد کند و در مقایسه با کولر بدون تنظیم سرعت، 1/3 در مصرف برق صرفه جویی کند.سایر یخچال ها، ماشین های لباسشویی، گردگیرنده ها، فن ها و غیره به تدریج به موتورهای DC بدون جاروبک تغییر می کنند.
4. موتور DC آهنربای دائمی موتور DC از تحریک آهنربای دائمی استفاده می کند که نه تنها ویژگی های تنظیم سرعت خوب و ویژگی های مکانیکی موتور DC تحریک شده الکتریکی را حفظ می کند، بلکه دارای ویژگی های ساختار و فناوری ساده، حجم کوچک، مصرف کم مس، بالا است. راندمان و غیره زیرا سیم پیچی تحریک و تلفات تحریک حذف شده است.بنابراین، موتورهای DC آهنربای دائم به طور گسترده ای از لوازم خانگی، دستگاه های الکترونیکی قابل حمل، ابزارهای الکتریکی گرفته تا سیستم های انتقال سرعت و موقعیت دقیق که نیاز به عملکرد دینامیکی خوبی دارند، استفاده می شود.در میان موتورهای میکرو DC کمتر از 50 وات، موتورهای آهنربای دائم 92٪ را تشکیل می دهند، در حالی که موتورهای زیر 10 وات بیش از 99٪ را تشکیل می دهند.
در حال حاضر، صنعت خودرو چین به سرعت در حال توسعه است و صنعت خودرو بزرگترین کاربر موتورهای آهنربای دائمی است که اجزای اصلی خودرو هستند.در یک خودروی فوق لوکس بیش از 70 موتور با اهداف مختلف وجود دارد که اکثر آنها میکروموتورهای DC آهنربای دائمی ولتاژ پایین هستند.هنگامی که از آهنرباهای دائمی NdFeB و چرخ دنده های سیاره ای در موتورهای استارت برای خودروها و موتورسیکلت ها استفاده می شود، کیفیت موتورهای استارت را می توان به نصف کاهش داد.
طبقه بندی موتورهای مغناطیسی دائمی
انواع مختلفی از آهنرباهای دائمی وجود دارد.با توجه به عملکرد موتور، تقریباً می توان آن را به دو دسته مولد آهنربای دائم و موتور آهنربای دائم تقسیم کرد.
موتورهای آهنربای دائم را می توان به موتورهای DC آهنربای دائم و موتورهای AC آهنربای دائم تقسیم کرد.موتور AC آهنربای دائم به موتور سنکرون چند فازی با روتور آهنربای دائم اشاره دارد، بنابراین اغلب به آن موتور سنکرون آهنربای دائم (PMSM) می گویند.
موتورهای DC آهنربای دائم را می توان به موتورهای DC بدون جاروبک آهنربای دائم و موتورهای DC بدون جاروبک آهنربای دائم (BLDCM) تقسیم کرد، اگر بر اساس وجود سوئیچ الکتریکی یا کموتاتور طبقه بندی شوند.
امروزه تئوری و فناوری الکترونیک قدرت مدرن به شدت در جهان در حال توسعه است.با ظهور دستگاه های الکترونیکی قدرت مانند MOSFET، IGBT و MCT، دستگاه های کنترل دستخوش تغییرات اساسی شده اند.از زمانی که F. Blaceke اصل کنترل برداری موتور AC را در سال 1971 مطرح کرد، توسعه فناوری کنترل برداری عصر جدیدی از کنترل درایو سروو AC را آغاز کرد و ریزپردازنده‌های مختلف با کارایی بالا به طور مداوم به بیرون رانده شدند و توسعه را تسریع کردند. سیستم سروو AC به جای سیستم سروو DC.این یک روند اجتناب ناپذیر است که سیستم سروو AC-I جایگزین سیستم سروو DC شود.با این حال، موتور سنکرون آهنربای دائم (PMSM) با EMF پشت سینوسی و موتور DC بدون جاروبک (BLIX~) با emf پشت ذوزنقه ای به دلیل عملکرد عالی، مطمئناً به جریان اصلی توسعه سیستم سروو AC با کارایی بالا تبدیل خواهد شد.