O motor de acionamento direto com ímã permanente é usado principalmente em cargas de baixa velocidade , como correias transportadoras, misturadores, máquinas de trefilação, bombas de baixa velocidade, substituindo motores de alta velocidade e mecanismos de desaceleração mecânica em sistemas eletromecânicos. O motor de acionamento direto com ímã permanente apresenta vantagens como alto torque de saída, alta eficiência do sistema, resposta dinâmica rápida e forte resistência a impactos e vibrações, o que melhora significativamente a confiabilidade da operação do sistema e pode reduzir efetivamente os custos de manutenção. Atualmente, ele tem sido aplicado com sucesso em correias transportadoras, britagem de minério, metalurgia do ferro e do aço, entre outras indústrias, e possui amplas perspectivas de mercado.
Não existe uma definição estrita para motor de acionamento direto de baixa velocidade e alto torque. Geralmente, refere-se a motores com velocidade inferior a 500 rpm e torque superior a 500 N•m. Motores de acionamento direto com ímã permanente têm velocidade inferior a 500 rpm, enquanto motores de velocidade ultrabaixa são aqueles com velocidade inferior a 50 rpm . Os motores de acionamento direto com ímã permanente podem ser divididos em duas formas estruturais: rotor externo e rotor interno . O motor de acionamento direto com ímã permanente de rotor externo é utilizado principalmente em máquinas de correia. No projeto e aplicação de motores de acionamento direto com ímã permanente, deve-se observar que eles não são adequados para velocidades de saída particularmente baixas. Sistemas de transmissão de baixa velocidade e alto torque têm ampla aplicação em produção industrial, exploração de petróleo, geração de energia eólica, içamento portuário e propulsão naval.
O sistema de acionamento tradicional com motor de indução e mecanismo de desaceleração mecânica apresenta desvantagens como estrutura complexa, desgaste fácil do mecanismo de desaceleração, vazamento de óleo lubrificante, baixa confiabilidade operacional, alto custo de manutenção e baixa eficiência geral do sistema, não atendendo aos requisitos de conservação de energia e proteção ambiental . A adoção de motores de acionamento direto para substituir o sistema de acionamento tradicional tornou-se um consenso. Quando o motor de indução é projetado para baixa velocidade nominal, o número de polos é maior e o aumento da corrente de excitação reduz significativamente o fator de potência e a eficiência, tornando-o inadequado para acionamento direto em baixa velocidade e alto torque . Já o motor de ímã permanente, por sua vez, utiliza um campo magnético no entreferro excitado pelo próprio ímã permanente, não havendo corrente de excitação , o que permite projetar um número muito maior de polos. A componente de potência reativa na corrente de armadura do motor de ímã permanente é pequena, o consumo de cobre do estator é reduzido e o fator de potência e a eficiência são superiores aos do motor de indução. Além disso, o motor de ímã permanente pode manter um bom desempenho em uma ampla gama de variações de carga, sendo, portanto, amplamente utilizado em sistemas de transmissão de baixa velocidade e alto torque . Motores de acionamento direto com ímã permanente geralmente utilizam um rotor de ímã permanente de montagem superficial para melhorar a densidade de torque e reduzir a quantidade de material. Devido à baixa velocidade e à pequena força centrífuga, não há necessidade de utilizar uma estrutura de rotor com ímã permanente embutido; geralmente, utilizam-se mantas, buchas de aço inoxidável ou buchas de fibra de vidro para fixar e proteger o ímã permanente do rotor. No entanto, alguns motores com altos requisitos de confiabilidade, número relativamente pequeno de polos ou alta vibração também utilizam estrutura de rotor com ímã permanente embutido. O motor de acionamento direto de baixa velocidade é acionado por um conversor de frequência e, quando o número de polos atinge um limite máximo, a velocidade é reduzida, resultando em uma frequência mais baixa. Quando a frequência do inversor é baixa, o ciclo de trabalho PWM é reduzido e a forma de onda fica comprometida, o que leva a flutuações e instabilidade de velocidade. Portanto, especialmente em motores de acionamento direto de baixa velocidade, o controle torna-se mais complexo. Atualmente, para motores de velocidade ultrabaixa, existem esquemas de modulação de campo magnético que permitem o uso de frequências de acionamento mais elevadas. Embora o uso de motores de acionamento direto com ímã permanente possa eliminar o mecanismo de desaceleração original e reduzir os custos de manutenção, o projeto inadequado desses motores resulta em custos muito elevados e menor eficiência do sistema. De modo geral, o aumento do diâmetro do motor de acionamento direto com ímã permanente pode reduzir o custo por unidade de torque, permitindo que ele seja fabricado com um disco maior, diâmetro maior e comprimento de carcaça menor. No entanto, o aumento do diâmetro também tem um limite: um diâmetro excessivamente grande aumenta o custo da carcaça e do eixo, podendo até mesmo o custo do material estrutural ultrapassar o custo do material efetivo. Portanto, o projeto de motores de acionamento direto exige a otimização da relação comprimento-diâmetro, de modo a reduzir o custo total do motor.
