Construction et principe de fonctionnement du moteur synchrone à aimant permanent

Des aimants permanents à haute énergie composés de matériaux NdFeB de terres rares sont utilisés pour exciter le champ magnétique dans les moteurs synchrones à aimants permanents. Cela permet à ces moteurs d’obtenir des réductions substantielles en termes de taille et de poids. L'absence d'enroulement de rotor et la taille compacte du rotor contribuent à améliorer l'efficacité de ces moteurs.

APERÇU

• Construction d'un moteur synchrone à aimant permanent
• Principe de fonctionnement du moteur synchrone à aimant permanent

Construction du PMSM

Un moteur synchrone classique et un moteur synchrone à aimants permanents (MSAP) sont construits de manière similaire, la principale différence résidant dans la conception du rotor. Contrairement à un rotor conventionnel, le rotor d'un MSAP utilise des aimants permanents pour créer les pôles d'excitation, en lieu et place des enroulements d'excitation. Du fait de leur perméabilité élevée, le fer de qualité moyenne, le bore et le samarium-cobalt sont fréquemment utilisés pour fabriquer ces aimants permanents.

Les aimants permanents en néodyme-bore-fer sont les plus couramment utilisés car ils sont facilement disponibles et à un prix raisonnable. Ce type d'aimant est fixé au rotor, qui est normalement logé à l'intérieur du stator du moteur électrique. D’un autre côté, certaines configurations de moteur incluent un rotor externe, ce qui conduit à une conception inversée.

Le rotor comprend principalement ces puissants aimants permanents, sélectionnés pour leur force coercitive élevée. D'autre part, le stator est constitué d'un cadre extérieur et d'un noyau abritant les enroulements. Dans de nombreux cas, une conception intégrant des enroulements biphasés ou triphasés est généralement adoptée pour le stator.

Principe de fonctionnement du PMSM

Un moteur synchrone fonctionne sur la base de l’interaction entre le champ magnétique constant du rotor et le champ magnétique tournant du stator. Un champ magnétique tournant est produit par le stator d’un moteur synchrone, tout comme dans un moteur à induction triphasé. La loi d'Ampère stipule que le couple est produit par le courant alternatif synchrone provenant des enroulements du stator et du champ magnétique du rotor. Ce couple permet au rotor de tourner plus facilement.

Un champ magnétique constant est produit par des aimants permanents sur le rotor des moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM). Les pôles du rotor s'alignent avec le champ magnétique tournant du stator lorsqu'il tourne à la vitesse synchrone. De ce fait, lorsqu’ils sont directement reliés à un réseau de courant triphasé, les PMSM sont incapables de démarrer automatiquement.