永磁電機(PMM)通過定子電流與轉(zhuǎn)子上或轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體的相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。小型低功耗電機用于IT設(shè)備,商用機器和汽車輔助設(shè)備中的表面轉(zhuǎn)子磁體是常見的。內(nèi)部磁體(IPM)在電動車輛和工業(yè)電機等大型機器中很常見。
在永磁電機中,如果不考慮轉(zhuǎn)矩脈動,則定子可能使用集中(短節(jié)距)繞組,但在較大的永磁電機中分布繞組是常見的。
由于永磁電機沒有機械換向器,所以逆變器對于控制繞組電流至關(guān)重要。
與其他類型的無刷電機不同,永磁電機不需要電流來支持其磁場。因此,如果體積小或重量輕,永磁電機可以提供最大的扭矩,并且可能是最好的選擇。無磁化電流也意味著在“最佳點”負(fù)載下效率更高-即電機性能最佳的地方。
此外,盡管永磁體在低速時帶來了性能優(yōu)勢,但它們也是技術(shù)上的“致命弱點”。例如,隨著永磁電機速度的增加,反電動勢接近逆變器電源電壓,從而無法控制繞組電流。這定義了通用永磁電機的基本速度,并且在表面磁體設(shè)計中通常代表給定電源電壓的最大可能速度。
在大于基本速度的速度下,IPM使用主動磁場弱化,其中操縱定子電流故意壓低磁通量?梢钥煽繉嵤┑乃俣确秶拗圃4:1左右。和以前一樣,這個限制可以通過減少繞組匝數(shù)和接受更大的成本和逆變器中的功率損耗來實現(xiàn)。
磁場弱化的需要是速度相關(guān)的,并且不管扭矩如何都會產(chǎn)生相關(guān)的損失。這會降低高速下的效率,特別是在輕負(fù)載下。在高速公路行駛的電動汽車中,這是非常嚴(yán)重的。永磁電機經(jīng)常受到電動汽車的青睞,但是在實際駕駛周期進行計算時,效率的好處是值得懷疑的。有趣的是,至少有一家著名的電動汽車制造商已經(jīng)從PM切換到感應(yīng)電動機。
其他缺點包括由于其固有的反電動勢在故障條件下難以管理的事實。即使變頻器斷開,只要電機旋轉(zhuǎn),電流就會持續(xù)流過繞組故障,從而導(dǎo)致齒槽轉(zhuǎn)矩和過熱,并且都是危險的。例如,由于變頻器停機,在高速下的磁場減弱會導(dǎo)致不受控制的發(fā)電,并且逆變器的直流母線電壓可能上升到危險的水平。
除了那些裝有釤鈷磁體的永磁電機外,操作溫度是另一個重要的限制。而由于逆變器故障而產(chǎn)生的高電動機電流會導(dǎo)致退磁的最大速度受機械磁鐵保持力的限制。如果永磁電機損壞,修理它通常需要返回到工廠,因為安全地提取和處理轉(zhuǎn)子是困難的。最后,報廢時的回收也很麻煩,盡管當(dāng)前稀土材料的高價值可能會使這種材料更具經(jīng)濟可行性。