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Que savez-vous des moteurs à aimants permanents ?

2023-09-18 10:58:11

Par enpmsm

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Moteurs à aimant permanent générer du couple grâce à l'interaction du courant statorique avec des aimants permanents sur ou dans le rotor. Les petits moteurs de faible puissance sont utilisés dans les équipements informatiques, les machines commerciales et les équipements auxiliaires automobiles où les aimants de rotor de surface sont courants. Les aimants internes (IPM) sont courants dans les machines plus grandes telles que les véhicules électriques et les moteurs industriels.

Dans les moteurs PM, des enroulements centralisés (à pas court) peuvent être utilisés pour le stator si les pulsations de couple ne sont pas prises en compte, mais les enroulements distribués sont courants dans les moteurs PM plus gros. L'onduleur est essentiel pour contrôler le courant d'enroulement puisque les moteurs PM n'ont pas de collecteur mécanique. Les moteurs PM ne nécessitent pas de courant pour supporter leur champ magnétique, contrairement aux autres moteurs sans balais. En conséquence, les moteurs PM peuvent fournir le plus de couple et peuvent constituer le meilleur choix s’ils sont petits ou légers. L'absence de courant magnétisant signifie également un rendement plus élevé au niveau de la charge « point idéal », là où le moteur fonctionne le mieux.

De plus, même si les aimants permanents offrent des performances améliorées à basse vitesse, ils constituent également le « talon d'Achille » de la technologie. Par exemple, à mesure que la vitesse d'un moteur PM augmente, la force électromotrice inverse se rapproche de la tension d'alimentation de l'onduleur, rendant impossible le contrôle du courant d'enroulement. Ceci définit la vitesse de base d'un moteur PM à usage général et représente généralement la vitesse maximale possible pour une tension d'alimentation donnée dans une conception à aimant de surface.

À des vitesses supérieures à la vitesse fondamentale, les IPM utilisent un affaiblissement actif du champ magnétique, dans lequel les courants statoriques sont manipulés pour diminuer intentionnellement le flux magnétique. La plage de vitesses pouvant être mise en œuvre de manière fiable est limitée à environ 4:1. Comme auparavant, cette limite peut être atteinte en réduisant le nombre de tours d'enroulement et en acceptant des coûts et des pertes de puissance plus élevés dans l'onduleur.

La nécessité d'affaiblir le champ magnétique dépend de la vitesse et entraîne des pertes associées, quel que soit le couple. Cela peut réduire l'efficacité à des vitesses élevées, en particulier à des charges légères.

générateur à aimant permanent

D'autres inconvénients incluent le fait qu'il est difficile à gérer dans des conditions de panne en raison de sa force électromotrice inverse inhérente. Même si l'onduleur est déconnecté, tant que le moteur tourne, le courant continuera à circuler à travers les défauts d'enroulement, entraînant un couple d'encoche et une surchauffe, ce qui peut être dangereux. Par exemple, l'affaiblissement du champ magnétique à des vitesses élevées dû à l'arrêt de l'onduleur peut conduire à une production d'énergie incontrôlée et la tension du bus CC de l'onduleur peut atteindre des niveaux dangereux. La température de fonctionnement est une autre limitation importante, sauf pour les moteurs à aimants permanents équipés d'aimants en samarium-cobalt. Et des courants de moteur élevés dus à une panne de l'onduleur peuvent entraîner une démagnétisation. La force de maintien des aimants mécaniques limite la vitesse maximale. Si un moteur à aimant permanent est endommagé, sa réparation nécessite généralement de le retourner à l'usine car il est difficile d'extraire et de manipuler le rotor en toute sécurité. Enfin, le recyclage en fin de vie est problématique, même si la valeur élevée actuelle des matériaux des terres rares pourrait rendre cela plus viable économiquement.

Malgré ces inconvénients, moteurs à aimants permanents restent inégalés en termes de faible vitesse et d'efficacité, et ils sont utiles dans les situations où la taille et le poids sont critiques.

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