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Qu'est-ce qu'un moteur synchrone à aimant permanent ?
Les Moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) est un moteur à courant alternatif qui génère un couple en combinant le champ magnétique tournant de l'induit avec un champ magnétique d'excitation créé par le courant continu. Il fonctionne à vitesse synchrone, soit une vitesse constante. Les PMSM et les moteurs synchrones font tous deux partie de la famille des moteurs à courant alternatif et utilisent tous deux des enroulements de stator. Notamment, le rotor d'un PMSM tourne à la même vitesse que le champ magnétique tournant généré par le bobinage du stator, d'où son nom : moteur synchrone.
Les moteurs synchrones peuvent être classés en deux formes structurelles principales : les types à pôle magnétique rotatif et les types à induit rotatif. La conception du pôle magnétique rotatif offre plusieurs avantages notables, notamment un rotor léger, un processus de fabrication simple, un flux de courant minimal à travers les balais et les bagues collectrices, ce qui en fait le choix privilégié pour les moteurs synchrones de grande et moyenne capacité. Au sein du type à pôle magnétique rotatif, il existe deux autres divisions basées sur la forme du rotor : les types à pôle saillant et à pôle caché. La variété à pôles saillants trouve une application dans les situations où une faible vitesse est nécessaire, avec un rotor épais et court avec un entrefer inégal. En revanche, le type à pôles cachés est couramment utilisé dans les scénarios à grande vitesse, caractérisés par un rotor fin et long avec un entrefer uniforme.
Avantages du moteur synchrone à aimant permanent
Le rotor présente une densité de flux magnétique élevée grâce à sa construction à aimant permanent, ce qui élimine le besoin de courant d'excitation et les pertes associées. Le moteur synchrone à aimant permanent réduit considérablement le courant d'excitation du côté du stator, ainsi que les pertes de cuivre et de fer du côté du rotor, ce qui entraîne une réduction significative du courant réactif par rapport aux moteurs asynchrones. La synchronisation des potentiels magnétiques du stator et du rotor élimine la perte fondamentale de fer des ondes dans le noyau du rotor, ce qui conduit à un rendement et un facteur de puissance plus élevés par rapport aux moteurs synchrones. Les moteurs synchrones à aimants permanents sont généralement conçus avec un facteur de puissance et un rendement élevés, même lorsqu'ils fonctionnent dans des conditions de charge légère.
Les moteurs synchrones à aimants permanents possèdent de fortes caractéristiques mécaniques qui leur permettent de résister aux perturbations de couple provoquées par les changements de charge. L'inertie du moteur synchrone à aimant permanent est réduite grâce à l'utilisation d'une structure creuse pour le noyau du rotor, ce qui conduit à des temps de démarrage et de freinage sensiblement plus rapides qu'avec les moteurs asynchrones. Comparé à son homologue asynchrone, le moteur synchrone à aimant permanent fonctionne mieux dans les scénarios de réponse rapide en raison de son rapport couple/inertie supérieur.
De plus, par rapport aux moteurs asynchrones, les moteurs synchrones à aimants permanents offrent une taille nettement plus petite et un poids relativement plus léger. Dans les mêmes conditions de dissipation thermique et de matériaux isolants, la densité de puissance d'un moteur synchrone à aimant permanent dépasse de plus de deux fois celle d'un moteur asynchrone triphasé.
