Introduction aux avantages et aux inconvénients de
moteurs synchrones à aimants permanents
La vitesse du rotor des moteurs synchrones à aimants permanents est synchronisée avec la vitesse du champ magnétique du stator. Son processus de fonctionnement est le suivant : l'enroulement du stator est connecté au courant alternatif pour générer un champ magnétique rotatif du stator, et le champ magnétique du rotor à aimant permanent est induit par le champ magnétique rotatif du stator et tourne avec lui, et le moteur tourne et délivre de l'énergie.
Les principaux avantages des moteurs synchrones à aimants permanents sont une densité de puissance élevée, une efficacité de fonctionnement élevée, une structure simple et compacte, un couple important et régulier et de bonnes performances de régulation de vitesse.
1) Densité de puissance élevée :Le matériau magnétique néodyme fer bore du moteur synchrone à aimant permanent présente d'excellentes propriétés magnétiques. Après la magnétisation, aucune énergie externe n'a besoin d'être ajoutée et un champ magnétique puissant peut être construit. En même temps, le champ magnétique a des caractéristiques permanentes et ne nécessite pas de circuits supplémentaires pour l'excitation (c'est-à-dire l'alimentation du conducteur pour générer un champ magnétique), de sorte qu'un petit volume et un poids léger peuvent être maintenus. À la puissance nominale, la densité de puissance d'un moteur synchrone à aimant permanent avec les mêmes conditions de dissipation thermique et les mêmes matériaux d'isolation est généralement plus de deux fois supérieure à celle d'un moteur asynchrone à induction.
2) Efficacité opérationnelle élevée :Bénéficiant des aimants permanents dans le rotor, le rotor du moteur synchrone à aimants permanents n'a généralement pas besoin d'être mis sous tension (sauf dans certaines conditions d'auto-démarrage ou pertes par courants de Foucault), ce qui peut réduire les pertes d'énergie associées et avoir un rendement élevé.
3) Structure simple et compacte :Le moteur d'entraînement synchrone à aimant permanent n'a pas de structure d'alimentation d'excitation ni de structure d'enroulement d'excitation, ce qui réduit la complexité de la structure associée et est relativement compact, garantissant que le moteur d'entraînement synchrone à aimant permanent fonctionne de manière plus fiable. Par rapport à la troisième génération, le diamètre du stator du moteur synchrone à aimant permanent de quatrième génération équipé dans la Toyota Prius a diminué de 20 %, et la structure globale est plus compacte et de plus petite taille.
4) Couple important et régulier :Dans la plage de courant nominal, l'augmentation du courant peut augmenter rapidement le couple du moteur synchrone à aimant permanent. De plus, le champ magnétique rotatif formé par le courant alternatif triphasé dans le stator est également relativement stable et la pulsation de couple est faible. En particulier dans des conditions de faible vitesse et de couple élevé (correspondant à la phase de démarrage et d'accélération des véhicules à énergie nouvelle), les moteurs synchrones à aimant permanent présentent des avantages remarquables par rapport aux moteurs à induction asynchrones.
5) Bonnes performances de régulation de vitesse :La relation entre l'électricité, le magnétisme et la force des moteurs synchrones à aimants permanents est plus simple que celle des moteurs asynchrones à induction, ce qui les rend plus faciles à réguler et à contrôler. L'équation d'état du moteur asynchrone est du quatrième ordre et les équations du rotor et du stator sont couplées (le courant dans le rotor est généré par la rotation du champ magnétique du stator) ; l'équation d'état du moteur synchrone à aimant permanent est du deuxième ordre et le champ magnétique de l'aimant permanent existe indépendamment. La difficulté de contrôle est nettement inférieure à celle du moteur asynchrone à induction dans des conditions de faible vitesse et de grande vitesse (supérieure à la vitesse nominale).
