Qu'est-ce qu'un moteur AC synchrone à aimant permanent sans perte d'excitation ?

Développement de l’industrie et dynamique du marché :
Avec la demande croissante de moteurs à haut rendement et économes en énergie, la part des moteurs synchrones à aimants permanents sur le marché des moteurs s'est progressivement élargie et les perspectives de développement des industries connexes ont retenu l'attention. Par exemple, dans l'automatisation industrielle, l'électroménager, le transport ferroviaire et d'autres domaines, l'application des moteurs synchrones à aimants permanents est de plus en plus étendue, ce qui a favorisé le développement et la modernisation de l'industrie.
L'importance des ressources en terres rares dans la fabrication de moteurs synchrones à aimants permanents est devenue de plus en plus importante. La Chine, en tant que pays riche en ressources en terres rares, présente certains avantages dans le développement de l'industrie des moteurs synchrones à aimants permanents, et le développement d'industries connexes a a également attiré l'attention.

 

Définition et principe
Un moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) est un moteur synchrone qui génère un champ magnétique rotatif synchrone excité par un aimant permanent. Son enroulement de stator générera un champ magnétique tournant après le courant alternatif triphasé, et le rotor est composé d'aimants permanents, s'appuyant sur le champ magnétique généré par l'aimant permanent pour interagir avec le champ magnétique tournant du stator, de sorte que le rotor du moteur tourne de manière synchrone avec le champ magnétique tournant du stator.
Son principe de fonctionnement repose sur la loi de l'induction électromagnétique et le principe de l'interaction du champ magnétique. Il existe un couple électromagnétique entre le champ magnétique tournant généré par le courant statorique et le champ magnétique permanent du rotor. Le couple entraîne la rotation du rotor du moteur et la vitesse du rotor est strictement synchronisée avec celle du champ magnétique tournant du stator.

 

Caractéristiques structurelles
La structure du stator est similaire à celle du moteur asynchrone triphasé ordinaire, composé du noyau du stator et de l'enroulement du stator. Le noyau du stator est généralement constitué d’une tôle d’acier au silicium laminée pour réduire la perte du noyau. L'enroulement du stator est un enroulement triphasé, qui est intégré dans l'encoche du stator selon certaines règles, et est utilisé pour générer un champ magnétique tournant en faisant passer un courant alternatif triphasé.
La structure du rotor est l’élément clé du moteur synchrone à aimant permanent. Un aimant permanent est installé sur le rotor et le matériau de l'aimant permanent est généralement du NdFeb (Nd-Fe-B) et d'autres matériaux à aimant permanent haute performance. Selon les différentes méthodes d'installation des aimants permanents sur le rotor, il peut être divisé en rotor à aimant permanent de surface et rotor à aimant permanent intégré. L'aimant permanent du rotor à aimant permanent de type surface est installé sur la surface du noyau du rotor, dont la structure et le processus sont simples, mais l'aimant permanent est facile à interférer avec le champ magnétique externe ; L'aimant permanent du rotor à aimant permanent intégré est intégré dans le noyau interne du rotor, sa structure est relativement complexe, mais il présente de meilleures caractéristiques de circuit magnétique et propriétés mécaniques.

avantage
Haute efficacité : en raison de l'utilisation d'une excitation à aimant permanent, aucun courant d'excitation supplémentaire n'est requis, ce qui réduit la perte d'excitation, et par rapport aux moteurs asynchrones traditionnels, il a un rendement plus élevé dans les mêmes conditions de travail. Cela peut réduire considérablement la consommation d'énergie et économiser les coûts énergétiques pour les équipements d'exploitation à long terme.
Facteur de puissance élevé : le facteur de puissance du moteur synchrone à aimant permanent peut être proche de 1, ce qui signifie que lorsque le réseau électrique est alimenté, la puissance réactive absorbée par le moteur à partir du réseau est très faible, réduisant ainsi la charge de puissance réactive du réseau. et améliorer la qualité de l'alimentation électrique du réseau.
Vitesse de réponse rapide : sa réponse en couple est rapide et il peut ajuster rapidement la vitesse et le couple en fonction du signal de contrôle, ce qui convient aux occasions nécessitant un contrôle de haute précision, telles que les lignes de production industrielles automatisées, les robots et d'autres domaines.
Structure compacte : étant donné qu'il n'y a pas besoin d'enroulements d'excitation ni de dispositifs d'excitation associés, la structure globale du moteur est plus compacte et plus petite, ce qui présente de grands avantages dans certains équipements nécessitant un encombrement élevé.

Champ d'application
Domaine industriel : largement utilisé dans les équipements d'automatisation industrielle, tels que les machines-outils CNC, les machines textiles, les machines d'impression, etc. Par exemple, dans les machines-outils CNC, les moteurs synchrones à aimant permanent peuvent contrôler avec précision la vitesse et la position de l'outil, améliorant ainsi l'usinage. précision.
Domaine des transports : les moteurs synchrones à aimants permanents sont largement utilisés comme moteurs d’entraînement dans les véhicules électriques, les trains électriques et autres véhicules de transport. Le moteur synchrone à aimant permanent dans le véhicule électrique présente les avantages d'un rendement élevé, d'économies d'énergie et de bonnes caractéristiques de couple, ce qui peut améliorer l'autonomie et les performances de puissance du véhicule électrique.
Appareils électroménagers : Il est également utilisé dans les climatiseurs, les réfrigérateurs, les machines à laver et autres appareils électroménagers. Par exemple, l’utilisation de moteurs synchrones à aimants permanents pour les compresseurs de climatisation peut améliorer le taux d’efficacité énergétique des climatiseurs et réduire le bruit de fonctionnement.
Deuxièmement, la compréhension et la situation réelle de « aucune perte »

 

Idéalement aucune perte
Dans des circonstances idéales, si la perte de fer (perte d'hystérésis et perte par courants de Foucault dans le noyau de fer) et la perte mécanique (perte par frottement des roulements, perte de résistance au vent, etc.) dans le moteur sont ignorées, l'efficacité de conversion d'énergie de l'aimant permanent synchrone Le moteur peut être proche de 100 % car il n'y a pas de perte d'excitation, c'est-à-dire ce qu'on appelle « aucune perte ». Ceci est basé sur l’hypothèse théorique selon laquelle l’énergie électrique fournie à l’enroulement du stator est presque entièrement convertie en énergie mécanique.
État de perte réel
Perte de fer : En fonctionnement réel, la tôle d'acier au silicium dans le noyau du stator produira une perte par hystérésis et une perte par courants de Foucault sous l'action d'un champ magnétique alternatif. La perte d'hystérésis est due aux caractéristiques d'hystérésis du matériau du noyau, qui font basculer le domaine magnétique à l'intérieur du noyau et consomment de l'énergie lorsque le champ magnétique change. La perte par courants de Foucault est causée par les courants de Foucault induits par le champ magnétique alternatif dans le noyau, qui génère de la chaleur sur la résistance du noyau et consomme de l'énergie.
Perte mécanique : le rotor du moteur dans le processus de rotation, le roulement produira une perte de friction, tandis que la rotation du moteur et l'air ambiant il y a un mouvement relatif, produiront une perte de résistance au vent. Ces pertes mécaniques réduisent le rendement du moteur.
Perte parasite : y compris la perte causée par l'interaction de champs magnétiques harmoniques d'ordre élevé dans le stator et le rotor, ainsi que la perte supplémentaire causée par le processus de fabrication et d'autres facteurs. Bien que le rendement des moteurs synchrones à aimants permanents soit relativement élevé, ces pertes réelles ne peuvent être ignorées.
Troisièmement, les caractéristiques du moteur à courant alternatif sont liées
Adaptabilité de l'alimentation CA
Le moteur synchrone à aimant permanent est une sorte de moteur à courant alternatif, il peut être directement connecté au fonctionnement de l'alimentation CA triphasée. Dans les applications pratiques, il est nécessaire de faire correspondre l'alimentation CA correspondante en fonction de la tension nominale et de la fréquence nominale du moteur. Différents scénarios d'application peuvent nécessiter des ajustements appropriés à l'alimentation CA, par exemple dans certaines situations industrielles, lorsque les fluctuations de tension du réseau électrique sont importantes, il peut être nécessaire d'utiliser un régulateur de tension pour assurer le fonctionnement normal du moteur.
Comparaison avec d'autres moteurs AC
Par rapport aux moteurs asynchrones, comme mentionné précédemment, les moteurs synchrones à aimants permanents ont un rendement, un facteur de puissance et d'autres avantages plus élevés. Le moteur asynchrone a une structure simple, un faible coût et une fiabilité élevée, et est largement utilisé dans certaines occasions où l'exigence d'efficacité n'est pas particulièrement élevée et le coût est plus sensible.
Comparé au moteur à réluctance synchrone, le moteur synchrone à aimant permanent a une densité de couple plus élevée et peut produire un couple plus important pour le même volume et la même puissance. Le moteur synchrone à réluctance dépend principalement du fonctionnement du couple à réluctance, son efficacité et ses performances ne sont pas aussi bonnes que celles du moteur synchrone à aimant permanent à certains égards.