La structure et le principe de fonctionnement de
moteur synchrone à aimant permanent
1. La structure du moteur synchrone à aimant permanent
Le moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) comprend principalement un rotor, un couvercle d'extrémité et un stator. La structure principale est la suivante : arbre, rotor, noyau de stator, enroulement de stator, base et ventilateur de refroidissement.
Le moteur synchrone à aimant permanent se compose d'un noyau de stator et d'un enroulement, générant un champ magnétique rotatif synchrone. La fonction du stator est de générer un champ magnétique pendant le fonctionnement du moteur. Une fois que le courant alternatif triphasé symétrique est passé dans l'enroulement du stator triphasé, un champ magnétique rotatif est généré qui tourne le long de l'espace du cercle intérieur du stator et du rotor à une vitesse synchrone. La structure du stator du moteur synchrone à aimant permanent triphasé n'est pas très différente de celle du moteur asynchrone triphasé à courant alternatif.
La première forme :un rotor avec un pôle à aimant permanent installé sur la surface circonférentielle du noyau du rotor est appelé rotor à aimant permanent saillant en surface.
La deuxième forme :le pôle à aimant permanent est intégré à la surface du noyau du rotor, appelé rotor à aimant permanent intégré en surface.
La troisième forme :Il est plus couramment utilisé dans les moteurs plus gros pour intégrer des aimants permanents à l'intérieur du rotor, appelé rotor à aimant permanent intégré (ou rotor à aimant permanent intégré ou rotor à aimant permanent intégré). L'aimant permanent est intégré à l'intérieur du noyau du rotor et il existe des fentes pour installer des aimants permanents dans le noyau. La disposition principale des aimants permanents est illustrée sur la figure. Dans chaque forme, il existe une combinaison de plusieurs couches d’aimants permanents.
2. Principe de fonctionnement du moteur synchrone à aimant permanent
Les moteurs synchrones à aimants permanents sont généralement équipés d'un transformateur rotatif (résolveur), comme le montre la figure. Il s'agit d'un capteur électromagnétique utilisé pour détecter la position et la vitesse du rotor. Le principe du résolveur est fondamentalement le même que celui du transformateur.
Le résolveur du moteur synchrone à aimant permanent adopte un résolveur à réluctance et son rotor est un noyau de rotor sans enroulements de rotor. Le rotor est constitué d'une forme spéciale avec un noyau de fer, et la tension de sortie change d'amplitude en fonction de l'écart entre le noyau du rotor et le noyau du stator (type de modulation d'amplitude).
Le moteur synchrone à aimant permanent est un dispositif dans lequel le champ magnétique de l'électro-aimant et le champ magnétique de l'aimant permanent se tirent mutuellement pour générer une force et un mouvement, comme le montre la figure.
Le courant alternatif symétrique triphasé est connecté à l'enroulement triphasé du stator du moteur pour générer un champ magnétique tournant. Selon le principe selon lequel les pôles opposés s'attirent et les pôles similaires se repoussent, quelle que soit la position relative initiale des pôles rotatifs du stator et des pôles magnétiques permanents, les pôles rotatifs du stator entraîneront toujours le rotor pour qu'il tourne de manière synchrone en raison de la force magnétique.
Caractéristiques du moteur synchrone à aimant permanent
Petite taille, poids léger et densité de puissance élevée. L'application de matériaux magnétiques permanents ultra-puissants de haute performance a considérablement réduit la taille et le poids des moteurs à aimant permanent, et la densité de puissance est au moins 1,5 fois celle des moteurs asynchrones triphasés ordinaires.
Haute efficacité et économie d'énergie. Étant donné que le champ magnétique d'excitation est fourni par des aimants permanents, le rotor à aimant permanent n'a pas besoin d'excitation et le rendement peut atteindre 90 %. Par rapport aux moteurs asynchrones, la plage de vitesses de fonctionnement à haut rendement est large et les économies d'énergie sont significatives. Surtout à basse vitesse, l’avantage est plus évident.
Faible élévation de température. En raison du rendement élevé des moteurs à aimants permanents, il n'y a pas de perte de résistance dans l'enroulement du rotor et il y a peu ou presque pas de courant réactif dans l'enroulement du stator, ce qui réduit la température du moteur et prolonge la durée de vie du moteur.
Réponse rapide, large plage de régulation de vitesse, haute fiabilité, faible bruit et fonctionnement fluide, adapté aux occasions de puissance moyenne et élevée. À l’heure actuelle, les voitures particulières électriques utilisent généralement des moteurs synchrones à aimants permanents.
Une certaine quantité d'aimants permanents est nécessaire, ce qui est plus coûteux que les moteurs asynchrones triphasés. De plus, les aimants permanents sont sujets à une démagnétisation irréversible à haute température et leur fiabilité est inférieure à celle des moteurs asynchrones triphasés.
