Sinhroni motor sa stalnim magnetima, koji se obično skraćeno označava kao PMSM, jeste električna mašina koja pokreće veliku većinu savremenih baterijskih električnih i plug-in hibridnih vozila. Tu prevlast duguje činjenici da njegov rotor nosi sopstveno magnetno polje, stvoreno snažnim stalnim magnetima, a ne strujom dovedenom spolja. Pošto je to polje trajno prisutno, motor ne troši energiju na njegovo stvaranje, što PMSM-u daje izuzetno visoku efikasnost i veoma povoljan odnos snage prema masi i snage prema zapremini. Rezultat je kompaktna i laka jedinica koja iz mesta isporučuje snažan obrtni moment, upravo onakvu karakteristiku kakva putničkom automobilu treba.
Mehanički, motor ima dva glavna dela: nepokretni stator namotan bakarnim kalemovima i rotirajući rotor u koji su ugrađeni magneti. Kada invertor dovede trofaznu naizmeničnu struju u namotaje statora, stvara se rotaciono magnetno polje. Magneti rotora se hvataju za to rotaciono polje i prate ga, pa se rotor okreće u korak, odnosno sinhrono sa njim, zbog čega se mašina i naziva sinhronom. U većini konstrukcija za automobile magneti su ugrađeni unutar čeličnih limova rotora, a ne montirani na njegovu površinu; takav raspored sa unutrašnjim stalnim magnetima dodaje korisnu komponentu reluktantnog obrtnog momenta i omogućava rotoru da se bezbedno okreće na visokim brzinama bez opasnosti da magneti odlete.
Sami magneti su najčešće retkozemni magneti od neodimijum-gvožđe-bora, često sa dodatkom disprozijuma ili terbijuma kako se ne bi demagnetisali kada se zagreju. Njihova snaga je izvor efikasnosti motora, ali je ujedno i njegov glavni nedostatak. Retkozemni elementi su skupi, njihova nabavka je geografski koncentrisana, a njihovo vađenje i prerada nose ekološki i geopolitički teret. To je proizvođače nateralo da smanjuju udeo magneta, da preprojektuju rotore tako da koriste manje teških retkozemnih elemenata, ili da u pojedinim modelima PMSM na jednoj osovini spare sa indukcionim motorom bez magneta na drugoj.
Precizno upravljanje zahteva precizno poznavanje položaja rotora, pa se motor oslanja na senzor položaja, obično rezolver, koji šalje povratnu informaciju invertoru, a ovaj prilagođava oblik strujnog talasa više hiljada puta u sekundi. Isti sklop omogućava motoru da tokom regenerativnog kočenja radi kao generator, pretvarajući kinetičku energiju automobila nazad u uskladištenu energiju. Iz stalnog polja proizlazi i jedna praktična osobenost: pošto magneti uvek indukuju kontraelektromotornu silu, PMSM ne može da se slobodno okreće u praznom hodu tako čisto kao indukcioni motor, pa se na veoma visokim brzinama mora aktivno upravljati slabljenjem polja kako se ne bi stvarala neželjena sila kočenja ili višak napona.
U okviru šireg pogonskog sklopa PMSM se nalazi između invertora električnog vozila, koji mu dovodi pažljivo oblikovanu struju, i reduktora koji njegovu visoku brzinu okretanja prilagođava točkovima. Njegova glavna alternativa je indukcioni motor, koji žrtvuje nešto efikasnosti zarad niže cene i nezavisnosti od retkozemnih materijala, a izbor između to dvoje jedna je od ključnih inženjerskih odluka u pozadini pogona svakog električnog automobila i njegove ukupne efikasnosti.
- Rotor koristi stalne magnete (obično retkozemne)
- Veoma efikasan i kompaktan — najčešći motor u električnim vozilima
- Ne troši energiju na stvaranje polja u rotoru
- Zavisi od retkozemnih metala i ne klizi tako čisto u praznom hodu