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PMSM Les moteurs PMSM sont dotés d'une automatisation industrielle poussée, car ils sont très efficaces et fiables. Un grand nombre de déploiements, notamment les bras robotisés, les bandes transporteuses et les machines CNC utilisant des PMSM, fournissent un couple précis et constant et préservent ainsi un fonctionnement fluide et précis. À cet égard, cela signifie que le PMSM est très efficace. Ainsi, la consommation d'énergie du PMSM consomme moins d'énergie. En effet, il s'agit d'un point fort industriel où tout reste continu.
En général, ces caractéristiques de moteurs synchrones à aimants permanents Les moteurs à aimant permanent sont caractérisés par un rendement élevé, une densité de puissance élevée, une bonne réponse dynamique et un faible coût de maintenance. Bien entendu, cela dépend des aimants permanents. Son champ magnétique constant interagit avec le champ magnétique de l'induit du moteur pour produire un couple et une rotation. Parallèlement, les aimants permanents ont un impact direct sur l'efficacité et la stabilité du moteur.
Haute Efficacité
Le rendement élevé pour lequel les moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM) sont connus est dû au fait que dans les PMSM, il n'y a pas de glissement entre les champs magnétiques du rotor et du stator ; par conséquent, le PMSM réduit les pertes d'énergie. Un rendement élevé signifie un coût de fonctionnement inférieur et une consommation d'énergie plus faible, d'où les caractéristiques écologiques des PMSM dans de nombreuses applications.
Haute densité de puissance
Un autre grand avantage des PMSM est qu'ils ont une densité de puissance élevée. Cela signifie que les PMSM peuvent produire une quantité considérable d'énergie par rapport à leur taille et à leur poids, une caractéristique qui est largement utilisée dans les applications où les contraintes d'espace sont strictes. Ils peuvent le faire grâce à la présence d'aimants permanents puissants associés à une conception de moteur optimisée afin de leur permettre de générer des couples élevés à partir de facteurs de forme compacts.
Bonne réponse dynamique
Les PMSM ont d'excellentes performances dynamiques, ce qui signifie qu'ils peuvent réagir très rapidement aux changements de charge et de vitesse ; par conséquent, un contrôle très précis du fonctionnement du moteur est réalisable. Cela devient particulièrement important dans les applications qui nécessitent un contrôle précis et des réglages rapides, par exemple la robotique, les machines CNC et les véhicules électriques. En outre, la réponse rapide des PMSM aux entrées de commande les rend parfaits pour les applications où une précision et une agilité élevées sont requises.
Coûts de maintenance réduits
Les moteurs PMSM sont conçus de manière à réduire les coûts de maintenance. Ils ne comportent pas de balais ni de bagues collectrices comme dans d'autres types de moteurs ; l'usure des composants est donc moindre. La conception sans balais de ces machines réduit les entretiens et les remplacements fréquents, réduisant ainsi les coûts d'exploitation à long terme. De plus, la construction robuste des moteurs PMSM assure une durée de vie plus longue et donc des coûts réduits.
Le processus de fabrication des aimants permanents est un aspect important des performances des moteurs synchrones à aimants permanents. Des processus avancés sont nécessaires pour que les aimants présentent les caractéristiques magnétiques souhaitées : coercivité élevée, produit d'énergie magnétique élevé et bonne stabilité de température. Ce sont des caractéristiques très importantes pour garantir l'efficacité, la fiabilité et la durée de vie des PMSM.
Avec ces derniers, de mauvaises pratiques de fabrication entraîneront très probablement des performances de mauvaise qualité au niveau des aimants, et donc des moteurs de mauvaise qualité avec une consommation d'énergie plus élevée et une durée de vie opérationnelle réduite.
Parmi les nombreux procédés de fabrication existants pour fabriquer des aimants permanents, deux sont les plus connus : le frittage et le collage ; chacun présentant des avantages et des applications différents, produisant des caractéristiques et des performances très différentes dans les aimants fabriqués en conséquence.
Processus de frittage
Aperçu et processus
Parmi les nombreuses méthodes de production, le frittage est devenu l'un des principaux moyens de produire des matériaux magnétiques permanents à base d'éléments de terres rares. Dans ce processus, la poudre d'aimant permanent à base de terres rares est d'abord comprimée dans la forme souhaitée ; elle subit ensuite un traitement thermique à une température inférieure à son point de fusion dans une atmosphère contrôlée. Dans les conditions de traitement thermique, les particules seront liées entre elles et formeront une pièce magnétique entière dans un format solide.
1. Préparation de la poudre : Les terres rares, comme le néodyme, sont broyées en poudres fines.
2. Compactage : la poudre est compactée à la forme souhaitée par un champ magnétique qui aligne les particules.
3. Frittage : Le compact de poudre est exposé à des températures élevées, généralement dans une atmosphère générée entre 1000° et 1200° du matériau.
4. Refroidissement et recuit : les aimants frittés sont laissés refroidir à température ambiante et un recuit peut avoir lieu pour soulager les contraintes internes afin d'améliorer les propriétés magnétiques
5. Usinage et revêtement : l'aimant fritté subit un usinage approprié à la dimension exacte et parfois un revêtement est fourni pour le protéger de la corrosion
Avantages
Les avantages du frittage sont donnés comme suit
Processus de collage
Présentation et fonctionnement
Ce procédé de collage est également appelé collage par compression. La poudre de l'aimant permanent, en se mélangeant au liant, développe un matériau composite. Ensuite, ce matériau, en étant pressé dans la forme souhaitée après avoir été durci, prend la forme souhaitée.
1. Mélange : la poudre d'aimant permanent est mélangée, à l'aide d'un liant comme l'époxy ou le caoutchouc, jusqu'à obtenir un mélange homogène.
2.Compaction : Il remplit le moule avec le mélange suivi d'un compactage pour obtenir la forme et la densité souhaitées.
3. Durcissement : Le mélange compacté est ensuite durci à une température souvent élevée pour que le liant durcisse et forme un aimant solide.
4. Finition : les aimants collés peuvent également être traités avec d'autres processus de finition tels que l'usinage et le revêtement en fonction des besoins.
Avantages
Le processus de collage a ses propres avantages.
Préparation simple : Il s’agit d’un processus relativement simple et moins compliqué que le frittage, donc facile à adopter et à appliquer.
Faible coût : Le coût de production du collage est relativement plus faible, impliquant des équipements et des processus simples.
Champ magnétique permanent La raison la plus importante pour laquelle les aimants permanents sont essentiels à la création d'un champ magnétique constant dans les PMSM est que, contrairement aux électro-aimants, qui doivent avoir un flux ininterrompu d'énergie électrique pour maintenir leur champ magnétique en fonctionnement, les aimants permanents produisent un champ magnétique stable et invariable sans aucun apport continu d'énergie.
Dans les moteurs PMSM, le champ magnétique permanent est essentiel à la machine ; il assure une interaction stabilisatrice avec le champ magnétique de l'armature, conduisant ainsi à une génération de couple stable.
Interaction des champs magnétiques du rotor et du stator
Le principe de fonctionnement des moteurs à aimant permanent PMSM repose sur l'interaction du champ magnétique de l'aimant permanent avec le champ magnétique du stator de l'induit du moteur. Lorsqu'un courant électrique traverse les enroulements de l'induit, un champ magnétique en résulte, interagissant avec les aimants permanents montés sur le rotor et créant une force électromagnétique (EMF) agissant comme un couple pour entraîner le moteur.
La force et l'alignement correct des champs magnétiques sont très importants pour l'optimisation de ses performances ; par conséquent, le placement et la qualité des aimants permanents seront une question de préoccupation. En d'autres termes, une connaissance approfondie de la technologie des aimants permanents est une condition préalable au développement et à l'optimisation des PMSM. C'est ainsi que la technologie de pointe peut stimuler la création de tels moteurs par des ingénieurs capables de répondre aux applications exigeantes d'aujourd'hui et d'ouvrir la voie à l'innovation de demain dans l'automatisation industrielle, le transport et la conversion d'énergie. Tel est l'avenir des PMSM propulsés par une technologie innovante d'aimants permanents : des performances plus élevées, une efficacité plus élevée et un potentiel d'application plus large.
