By
Les moteurs sont au cœur de presque toutes les installations industrielles. Ils font fonctionner les pompes des usines de traitement de l'eau, les ventilateurs des usines textiles, les convoyeurs des mines et les compresseurs des ateliers. Pendant longtemps, le moteur à induction a été le choix privilégié. Il est robuste, largement disponible et fiable. Mais aujourd'hui, moteur magnétique— souvent appelé moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) — suscite de plus en plus d’attention.
Pourquoi cela se produit-il ? La réponse est liée à trois facteurs : le couple, les pertes et le matériau. Dans cet article, nous comparons ces deux types de moteurs.
Les moteurs à induction produisent du couple par induction. Le champ magnétique du stator crée un courant à l'intérieur du rotor, qui fait tourner ce dernier. L'inconvénient est qu'au démarrage, les moteurs à induction consomment un courant d'appel très élevé, parfois cinq à sept fois supérieur à la valeur nominale. Malgré cela, leur couple de démarrage n'est pas toujours élevé. Les équipements lourds peuvent avoir du mal à démarrer sans l'aide de démarreurs progressifs ou d'autres dispositifs.
Les moteurs magnétiques se comportent différemment. Le rotor intègre des aimants, ce qui garantit un couple immédiat. Ils peuvent fournir un couple de démarrage élevé (trois à cinq fois le couple nominal) sans solliciter le réseau électrique. En pratique, cela est utile pour les convoyeurs, les compresseurs ou les machines textiles qui doivent démarrer sous charge.
Moteur à induction : Le glissement est nécessaire pour fonctionner ; le couple et le rendement varient donc avec la charge. À très bas régime, les performances peuvent chuter.
Moteur magnétique : Fonctionne en synchronisation avec le champ statorique. Le couple reste stable sur une large plage de régimes.
Pour les industries qui utilisent des variateurs de fréquence (VFD), ce couple constant fait des PMSM une meilleure solution.
Les moteurs à induction perdent de la puissance de plusieurs manières :
Chaleur dans les barres du rotor (cuivre ou aluminium).
Pertes par glissement, car le rotor ne rattrape jamais complètement le champ.
Courant supplémentaire consommé uniquement pour construire le champ.
Les moteurs magnétiques évitent la plupart de ces problèmes. Les aimants permanents du rotor créent directement le champ. Aucun courant supplémentaire n'est nécessaire, ce qui réduit le gaspillage d'énergie sous forme de chaleur.
Moteurs à induction : Généralement efficace à 85–92 % à charge nominale.
Moteurs magnétiques : Souvent efficaces à 90–97 %, ils conservent une efficacité élevée sur une charge de 25 à 120 %.
Cette différence paraît minime, mais dans les usines où les moteurs tournent jour et nuit, elle s'accumule. Dans les compresseurs d'air, par exemple, les systèmes PMSM ont démontré une réduction de la consommation d'énergie allant jusqu'à 50 %.
Les moteurs à induction utilisent un rotor en acier laminé avec des barres d'aluminium ou de cuivre. C'est un système simple et robuste, mais il dépend du courant induit.
Les moteurs magnétiques utilisent des matériaux à base de terres rares comme le néodyme-fer-bore (NdFeB) à l'intérieur du rotor. Ces aimants produisent un champ magnétique puissant sans nécessiter de courant supplémentaire.
Grâce à leur champ magnétique puissant, les moteurs PMSM peuvent fournir un couple plus élevé dans un boîtier plus compact. En moyenne, ils sont environ 35 % plus petits et 40 % plus légers qu'un moteur à induction similaire. Ceci est utile lorsque les machines sont peu encombrantes, comme les métiers à filer textiles ou les carters de compresseurs d'air.
Les moteurs à induction chauffent davantage. Les moteurs PMSM, avec moins de pertes, restent plus froids. Les tests montrent que l'augmentation de température peut être inférieure de 20 000 °C. Un moteur moins chaud protège l'isolation et prolonge sa durée de vie.
| Fonctionnalité | Moteur induction | Moteur à aimant permanent (PMSM) |
|---|---|---|
| Couple de démarrage | Courant d'appel élevé, couple modeste | Couple élevé, faible consommation de courant |
| Efficacité | 85–92 %, chute à faible charge | 90–97 %, stable à charges larges |
| pertes | Rotor + glissement + courant magnétisant | Minimal, pas de courant rotorique |
| Facteur de puissance | <0.9, nécessite une compensation | 0.95+ sans appareils supplémentaires |
| Taille poids | Plus grand, plus lourd | Plus petit, plus léger de 35 à 40 % |
| Montée de chaleur | Plus haut, plus de contraintes sur l'isolation | Refroidisseur d'environ 20 000 |
| Entretien | Plus fréquents, roulements et balais | Pièces d'usure plus basses et moins nombreuses |
PMSM sont largement utilisés dans les systèmes de compression. Grâce à l'entraînement direct, il n'y a ni courroies ni engrenages, ce qui permet des économies d'énergie. Des réductions de consommation de 40 à 50 % ont été constatées.
Les moteurs magnétiques offrent une vitesse précise et un fonctionnement plus fluide. En tissage ou en filature, cela se traduit par une meilleure qualité du produit et moins de vibrations.
Un couple stable et un fonctionnement à basse température permettent aux pompes de fonctionner plus longtemps sans surchauffer. Cela réduit les coûts et les temps d'arrêt.
Les moteurs à induction traditionnels nécessitent souvent un réducteur. Les moteurs PMSM permettent un entraînement direct, réduisant ainsi les vidanges, les vibrations et les travaux de maintenance.
Une usine textile de l'est de la Chine était confrontée à une hausse de ses factures d'électricité. Ses moteurs à induction étaient fiables, mais inefficaces. Après leur remplacement par des moteurs PMSM, l'usine a enregistré des économies d'énergie d'environ 20 %. Les ouvriers ont également constaté des machines plus silencieuses et moins de vibrations. Bien que les nouveaux moteurs aient coûté plus cher au départ, l'usine a récupéré son investissement en moins de deux ans.
Moteur Cie., Ltd de Qingdao Enneng. L'entreprise se concentre sur la conception et la production de moteurs à aimants permanents. Ses produits comprennent :
Moteurs PMSM à faible vitesse et couple élevé pour les convoyeurs dans les mines.
Moteurs PMSM à vitesse constante pour équipements textiles et fibres.
Moteurs PMSM à entraînement direct pour compresseurs et pompes.
Leurs moteurs sont utilisés dans les mines de charbon, les usines de pneumatiques, les champs pétrolifères et les stations d'épuration. En combinant une conception avancée à des matériaux à base de terres rares, Enneng propose des moteurs répondant aux normes de rendement IE3-IE4, offrant une meilleure dissipation de la chaleur et une durée de vie prolongée.
En considérant le couple, les pertes et les matériaux, les arguments en faveur du moteur magnétique sont convaincants. Il offre un couple plus élevé, gaspille moins d'énergie et utilise des matériaux permettant des conceptions plus compactes et plus légères.
Les moteurs à induction répondent encore à de nombreux besoins, mais dans les secteurs où les coûts énergétiques et la disponibilité sont essentiels, les moteurs PMSM constituent souvent le choix le plus judicieux. Pour les entreprises qui explorent cette voie, Moteur Cie., Ltd de Qingdao Enneng. fournit des solutions de moteurs sur mesure qui apportent efficacité et durabilité à la production dans le monde réel.
Q1 : Pourquoi un moteur magnétique consomme-t-il moins d’énergie qu’un moteur à induction ?
Parce qu'il n'y a pas besoin de courant dans le rotor. Les aimants permanents fournissent directement le champ, réduisant ainsi les pertes.
Q2 : Un moteur magnétique peut-il supporter de lourdes charges au démarrage ?
Oui. Les PMSM offrent un couple élevé dès le premier instant, sans nécessiter de courant d'appel élevé.
Q3 : Quels matériaux sont utilisés à l'intérieur d'un moteur magnétique ?
Ils utilisent généralement des aimants en terres rares comme le NdFeB, qui sont petits mais très puissants.
Q4 : L'entretien est-il plus facile avec un moteur magnétique ?
C'est vrai. Avec moins de pièces d'usure et un fonctionnement à température ambiante, les besoins d'entretien sont réduits.
Q5 : Où les industries utilisent-elles le plus les moteurs magnétiques ?
Ils sont courants dans les compresseurs, les machines textiles, les convoyeurs, les pompes et les systèmes de traitement de l’eau.
