Los motores de imanes permanentes (PMM) generan par mediante la interacción de la corriente del estator con imanes permanentes en o dentro del rotor. Es común que se utilicen motores pequeños y de baja potencia para imanes de rotor de superficie en equipos de TI, máquinas comerciales y equipos auxiliares de automoción. Los imanes permanentes interiores (IPM) son comunes en máquinas grandes, como vehículos eléctricos y motores industriales.
En los motores PM, el estator puede utilizar devanados concentrados (paso corto) si la ondulación del par no es un problema, pero los devanados distribuidos son comunes en motores PM más grandes.
Desde motores de imán permanente No disponen de conmutador mecánico, el inversor es imprescindible para controlar la corriente del devanado. A diferencia de otros tipos de motores sin escobillas, los motores de imanes permanentes no requieren corriente para soportar su campo magnético.
Por lo tanto, si son pequeños o livianos, los motores de imanes permanentes proporcionan el mayor torque y probablemente sean la mejor opción. La ausencia de corriente magnetizante también significa una mayor eficiencia en la carga en el "punto óptimo", es decir, donde el motor funciona mejor.
Además, si bien los imanes permanentes aportan una ventaja de rendimiento a bajas velocidades, también son un talón de Aquiles técnico. Por ejemplo, a medida que aumenta la velocidad de un motor de imán permanente, la fuerza contraelectromotriz se acerca al voltaje de suministro del inversor, haciendo imposible controlar la corriente del devanado.
Esto define la velocidad base de un motor de imán permanente general y, en los diseños de imanes de superficie, normalmente representa la velocidad máxima posible para un voltaje de suministro determinado.
A velocidades superiores a la velocidad base, el IPM utiliza un debilitamiento del campo activo, en el que se manipula la corriente del estator para deprimir deliberadamente el flujo magnético.
El rango de velocidades que se pueden implementar de forma fiable está limitado a aproximadamente 4:1. Como antes, este límite se puede lograr reduciendo el número de vueltas de devanado y aceptando un mayor costo y pérdida de energía en el inversor.
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La necesidad de debilitar el campo depende de la velocidad y tiene pérdidas asociadas independientemente del par. Este Reduce la eficiencia a altas velocidades., especialmente con cargas ligeras.
En los vehículos eléctricos que circulan por autopista esto es muy grave. Los motores de imanes permanentes suelen ser los preferidos para los vehículos eléctricos, pero los beneficios de eficiencia son cuestionables cuando se calculan los ciclos de conducción reales.
Otras desventajas incluyen el hecho de que es difícil de manejar en condiciones de falla debido a su inherente EMF inverso. Incluso si el convertidor de frecuencia está desconectado, mientras el motor esté girando, la corriente seguirá fluyendo a través del devanado defectuoso, provocando par dentado y sobrecalentamiento, ambos peligrosos.
Por ejemplo, el debilitamiento del campo a altas velocidades puede provocar una generación de energía incontrolada debido al apagado del variador, y la La tensión del bus de CC del inversor puede alcanzar niveles peligrosos.
Excepto aquellos motores de imanes permanentes que incorporan imanes de samario cobalto, temperatura de funcionamiento es otra limitación importante. Las altas corrientes del motor debido a una falla del inversor pueden causar desmagnetización.
La velocidad máxima es limitada por retención mecánica del imán. Si un motor de imán permanente está dañado, repararlo a menudo requiere regresar a la fábrica porque es difícil extraer y manipular el rotor de manera segura.
Finalmente, el reciclaje al final de su vida útil es engorroso, aunque el alto valor actual de las tierras raras puede hacer que dichos materiales sean más viables económicamente.
A pesar de estos inconvenientes, Los motores de imanes permanentes siguen sin tener rival en baja velocidad y eficiencia óptima, y son útiles en situaciones donde el tamaño y el peso son críticos.
