A permanentmagnet (PM) motor är en växelströmsmotor som använder magneter inbäddade eller fästa på ytan av motorrotorn. Elfordon använder permanentmagnet synkronmotorer med hög vridmomentdensitet och hög effektivitet.

Magneterna som används är neodymjärnbormagneter, även kända som supermagneter. Namnet kommer från det mycket koncentrerade magnetfältet per kvadratcentimeter, vilket gör dem mycket attraktiva för sin lilla storlek, men deras höga magnetfältstäthet är bra för styrka och effektivitet.

Med tanke på egenskaperna hos permanentmagnetmotorer och hög magnetfältstäthet är den designade motorstorleken en tredjedel av den för motorer med samma prestanda. Dessutom håller den höga verkningsgraden elförbrukningen för elfordon till ett minimum, och sist men inte minst uppskattas supermagnetens magnetiska livslängd till cirka 400 år, vilket säkerställer dess effektivitet och tillförlitlighet över tid.

Permanentmagnetmotorer (även känd som PM) kan delas in i två huvudkategorier: Interior Permanent Magnets (IPM) och Surface Permanent Magnets (SPM), båda typerna genererar magnetiskt flöde genom permanentmagneter fästa på eller inuti rotorn.

Ytpermanentmagneten är en motor med permanentmagneter fästa vid rotorns omkrets, och den inre permanentmagneten är en motor med permanentmagneter inbäddade i rotorn som kallas IPM.

I årtionden har permanentmagnetmotorer på ytan dominerat marknaden för permanentmagnetmotorer, men under de senaste åren har de framväxande hybrid- och elfordonsmarknaderna ökat efterfrågan på interiöra permanentmagnetmotorer.

Med fördelar som konstant effekt över ett brett hastighetsområde och magnetretentionsdesign, erbjuder interiöra permanentmagnetmotorer en bra lösning för applikationer som drag- och hjälpmotorer.

I fordonsapplikationer har inbäddad permanentmagnetteknologi stora fördelar jämfört med permanentmagnetmotorer på ytan. Den inbäddade permanentmagnetdesignen tillåter mer kontroll över magnetiseringen av den magnetiska kretsen.

Däremot erbjuder interiöra permanentmagnetmotorer ett bredare utbud av mer eller mindre konsekvent vridmoment. Med hjälp av en teknik som kallas fältförsvagning kan designers använda ström för att ändra prestanda. Fältförsvagning innebär justering av statorns magnetfält för att delvis motverka effekten av permanentmagneten.

———–Ytpermanentmagnetmotorer———–

Yta permanentmagnetmotorer har magneter fästa på utsidan av rotorytan, och deras mekaniska styrka är svagare än den hos inbäddade permanentmagnetmotorer. Den försvagade mekaniska hållfastheten begränsar motorns maximala säkra mekaniska hastighet.

Dessutom är den magnetiska konvexiteten (Ld≈Lq) för dessa motorer och induktansvärdena uppmätta vid rotorterminalerna konsekventa oavsett rotorposition. På grund av det nära magnetiska kronförhållandet förlitar konstruktioner av permanentmagnetmotorer på ytan starkt på magnetiska vridmomentkomponenter för att generera vridmoment.

———–Invändiga permanentmagnetmotorer———–

Invändiga permanentmagnetmotorer har permanentmagneter inbäddade i rotorn, till skillnad från ytpermanentmagnetmotorer gör placeringen av permanentmagneterna den inre permanentmagnetmotorn mekaniskt bra och lämplig för höghastighetsdrift.

Dessa motorer definieras också av deras relativt höga magnetiska kronförhållande (Lq>Ld). På grund av sin uppenbara magnetiska konvexitet kan den inre permanentmagnetmotorn generera vridmoment genom att använda motorns magnetiska vridmoment och reluktansvridmomentkomponenter, vilket gör den lämplig för olika elfordon.

Slutsats

För höghastighetsapplikationer som dragmotorer, invändiga permanentmagnetmotorer är det bästa valet, använder mindre magnetmaterial och får ett visst vridmoment från rotorns skenbara kronförhållande. Förutom magnetiskt vridmoment används även reluktansvridmoment för att uppnå högt vridmoment, och det kan svara på rotationen av en höghastighetsmotor genom vektorstyrning av två typer av vridmoment.

Kombinerat med bättre kontroll över magnetiseringen av magnetkretsen genom att styra strömmen, möjliggör effektiv drift över ett brett hastighetsområde. Den mekaniska säkerheten är förbättrad eftersom magneten, till skillnad från en SPM, inte lossnar på grund av centrifugalkraften. Jämfört med traditionella motorer kan den inre permanentmagnetmotorn spara 30 % energiförbrukning under samma effekt.