Ein Permanentmagnet-Synchrongenerator (PMSG) ist ein elektrischer Generator, der Permanentmagnete anstelle von elektrischen Drahtspulen verwendet, um Magnetfelder zu erzeugen. Magnete, die ihr Magnetfeld unter wechselnden Bedingungen über lange Zeiträume halten, werden als Permanentmagnete bezeichnet. Standard-Stromgeneratoren benötigen Motorwicklungen, die als Erregerspulen bezeichnet werden, um das Magnetfeld zu erzeugen, das zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet wird. Das Ersetzen der Spulen durch Permanentmagnete eliminiert die zum Betrieb der Spulen erforderliche Energie, verringert die Motorgröße und ermöglicht die Stromerzeugung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Mit Dampf oder Wasser betriebene Standard-Spulen-Elektrogeneratoren arbeiten normalerweise mit einer konstanten Geschwindigkeit, um Elektrizität mit einer konstanten Spannung und Frequenz zu erzeugen. Bei der Wasser- oder Wasserkrafterzeugung können unterschiedliche Wasserstände in Dämmen und Versorgungsseen die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Strömung zum Generator erschweren. Ein Permanentmagnet-Synchrongenerator kann mit einer Vielzahl von Drehzahlen betrieben werden, was einen besseren Betrieb bei saisonalen Wasserständen ermöglicht. Sie benötigen auch keine Drehzahlregelgetriebe.
PMSGs mit niedriger Drehzahl haben zur Entwicklung effizienter Windgeneratoren geführt. Die veränderliche Natur des Windes verursacht Probleme für Standard-Elektrogeneratoren, die unter konstanten Bedingungen laufen müssen. Permanentmagnetgeneratoren können mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betrieben werden, haben ein reduziertes Gewicht durch den Betrieb als Direktantriebseinheit ohne Getriebe und sind sehr langlebig.
Diese Systeme wurden in die Automobilhybridtechnologie integriert. Ein Hybridauto verwendet Batteriebänke, um einen oder mehrere Elektroantriebe anzutreiben. Der elektrische Antrieb kann einen permanentmagneterregten Synchrongenerator verwenden, der als Motor oder Generator arbeitet. Die an das PMSG gesendete Batterieleistung kann helfen, das Fahrzeug zu bewegen, indem sie als Motor fungiert, und wenn das Fahrzeug langsamer wird, hilft der Generator beim Aufladen der Batterien.
Ein guter Markt für PMSG-Systeme ist die Kraft-Wärme-Kopplung. Bei der Erdgas- oder Kohleerzeugung entsteht eine große Menge an Verbrennungsgasen. Die brennstoffbefeuerte Erzeugung hat typischerweise einen Wirkungsgrad von etwa 30 Prozent. Die Verbrennungsgase können einer schnelllaufenden Turbine zugeführt werden, die mit einem Synchrongenerator verbunden ist. Durch die Stromerzeugung aus dem Abgasstrom kann der Gesamtwirkungsgrad der Erzeugung auf rund 70 Prozent gesteigert werden.
Permanentmagnete bestehen normalerweise nicht aus Eisen, das mit der Zeit an magnetischer Stärke verlieren kann. Ein Magnettyp, der als Seltenerdmagnet bezeichnet wird, kann in Formen geformt werden, die benötigt werden, um in ein PMSG zu passen. Seltenerdmagnete können aus Samarium/Kobalt- oder Neodym/Eisen/Bor-Kombinationen hergestellt werden. Diese Magnete werden als seltene Erden bezeichnet, weil Samarium und Neodym im Abschnitt der seltenen Erden des Periodensystems aufgeführt sind, einer Tabelle aller bekannten natürlichen und synthetischen Elemente.