Les moteurs à aimants permanents augmentent la précision de l'efficacité industrielle

Les moteurs électriques sont le moteur de l'industrie moderne, et parmi eux, les moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM) apparaissent comme une solution supérieure dans de nombreux secteurs.Quels avantages offrent-ils par rapport aux moteurs traditionnels?? Quelles sont les conceptions ingénieuses cachées dans leur structure? Quelles sont les stratégies de contrôle uniques qui les distinguent? Cet article fournit une analyse complète de la structure, des principes de fonctionnement, des caractéristiques de la PMSM, des caractéristiques de l'équipement et de ses fonctions.méthodes de contrôle, et les applications.

Le moteur synchrone à aimants permanents (PMSM) est un type de moteur synchrone où le champ magnétique d'excitation est fourni par des aimants permanents.Comparé aux moteurs synchrones électriquement excités traditionnels, les PMSM éliminent le besoin d'enroulements d'excitation et de sources d'alimentation supplémentaires, ce qui se traduit par une structure plus compacte et un rendement plus élevé.Les PMSM offrent une plus grande densité de puissance, le rapport couple/inertie, et la précision de contrôle, les rendant idéales pour les servo-entraînements hautes performances, les véhicules électriques, la production d'énergie éolienne et d'autres applications.

Les PMSM se composent principalement de deux parties: le stator et le rotor.

Le stator, le composant stationnaire d'un PMSM, comprend principalement le noyau du stator et les enroulements du stator.Les enroulements du stator sont intégrés dans les fentes du noyau du stator, formant des enroulements CA multifases, les configurations biphasées et triphasées étant les plus courantes.

Les enroulements distribués comportent plusieurs fentes par pôle et par phase (Q=2,3Leur avantage réside dans la suppression efficace des harmoniques plus élevées et l'amélioration des performances motrices, bien que la complexité de fabrication augmente.

Les enroulements concentrés utilisent une fente par pôle par phase (Q=1).

Le rotor, le composant tournant, comporte des aimants permanents comme innovation clé.

Dans les SPMSM, les aimants sont montés directement sur la surface du rotor.mais souffre d'une faible résistance mécanique et d'une vulnérabilité magnétique aux influences de l'écart d'air.

Les IPMSM intègrent des aimants dans le rotor, offrant une résistance mécanique supérieure et la capacité d'utiliser le couple de réticence pour une densité de couple accrue.y compris les monocouches, multi-couches, et les arrangements de type V.

Une autre classification basée sur le rapport de saillance divise les PMSM en:

• PMSM au pôle saillant:où l'inductivité de l'axe direct (Ld) est différente de l'inductivité de l'axe carré (Lq).
• PMSM à pôles non saillants:où Ld est égal à Lq.

Les PMSM fonctionnent par l'interaction entre le champ magnétique tournant du stator et le champ magnétique permanent du rotor.Il génère un champ magnétique en rotation.Le champ magnétique permanent du rotor se synchronise avec ce champ tournant, produisant un couple qui entraîne la rotation.Le fonctionnement synchrone se produit lorsque la vitesse du rotor correspond à la vitesse de rotation du champ du stator.

À l'instar des moteurs à induction, le courant alternatif triphasé dans les enroulements de stator PMSM crée un champ magnétique tournant.

n = 60f / p

où n est la vitesse de rotation (rpm), f est la fréquence (Hz) et p est le nombre de paires de pôles.

L'interaction entre les champs magnétiques permanents du rotor et les champs de rotation du stator produit un couple électromagnétique.et paramètres structurels du moteurLes SPMSM génèrent principalement du couple d'aimant permanent, tandis que les IPMSM produisent à la fois du couple d'aimant permanent et du couple de réticence en raison de leur conception de pôle saillant.

Le contrôle PMSM vise une régulation précise de la vitesse, du couple et de la position.

Cette méthode simple contrôle la vitesse du moteur en maintenant un rapport tension/fréquence constant.le rendant impropre à des applications hautes performances.

Cette technique avancée décompose le courant du stator en composants d'excitation et de couple pour un contrôle indépendant.Le FOC offre une grande précision et une réponse dynamique, mais nécessite des algorithmes complexes impliquant des transformations de coordonnées et l'identification de paramètres.

En utilisant le flux du rotor comme référence, cette méthode décompose le courant du stator en composants de l'axe d et de l'axe q pour une excitation séparée et un contrôle du couple,permettant une réponse rapide au couple mais nécessitant des données précises sur la position du rotor.

Cette variation utilise le flux du stator comme référence, éliminant la dépendance directe de la position du rotor mais augmentant la complexité algorithmique.

DTC régule directement le couple en contrôlant les vecteurs de tension du stator pour correspondre aux valeurs de couple et de flux de référence.il produit une ondulation de couple importante nécessitant des mesures d'atténuation.

L'élimination des capteurs de position réduit les coûts et la complexité.

Cette méthode évalue la position du rotor à partir d'observations de champs électromagnétiques arrière, mais a des difficultés à basse vitesse en raison de petites amplitudes de signal vulnérables aux interférences sonores.

En injectant des signaux à haute fréquence et en surveillant les variations d'inductivité causées par des effets de salience, cette approche fonctionne bien pour les IPMSM mais exige des fréquences de commutation plus élevées.

Utilisée pour les PMSM avec un champ électromagnétique rétro-trapézoïdal, cette méthode simple produit une ondulation de couple significative.

Comparés aux moteurs à induction traditionnels, les PMSM offrent:

L'élimination du courant d'excitation réduit les pertes, particulièrement perceptibles sous des charges légères.Des études montrent que les PMSM atteignent un rendement d'environ 2% supérieur à celui des moteurs à induction à haut rendement (IE3) dans des conditions comparables.

Les aimants permanents à haute énergie permettent des champs magnétiques plus forts dans des dimensions compactes, fournissant plus de puissance par unité de volume.

Les conceptions de rotors compacts avec une faible inertie facilitent les opérations de démarrage et d'arrêt rapides et l'accélération, améliorant la réponse dynamique.

Des méthodes de contrôle avancées telles que FOC et DTC permettent une régulation précise de la vitesse, du couple et de la position, répondant aux applications de servo exigeantes.

Les PMSM se distinguent dans divers domaines:

Idéal pour les systèmes de propulsion de véhicules électriques, les PMSM améliorent la portée et l'accélération.

Les éoliennes PMSM à entraînement direct éliminent les boîtes de vitesses, réduisant les pertes mécaniques et l'entretien tout en améliorant la fiabilité dans des environnements difficiles.

En tant que composants de base des servos de haute performance, les PMSM répondent aux exigences élevées des robots industriels et des machines-outils CNC.

Largement utilisés dans les climatiseurs à onduleur, les machines à laver et les réfrigérateurs, les PMSM améliorent l'efficacité énergétique tout en réduisant le bruit et en prolongant la durée de vie.

Grâce à leur efficacité supérieure, à leur densité de puissance et à leur précision de contrôle, les PMSM représentent une avancée significative dans la technologie du moteur.Comme les matériaux à aimants permanents et les algorithmes de contrôle continuent d'évoluerLa recherche en cours sur la conception des moteurs, les stratégies de contrôle, les technologies de l'information et de la communication, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information, les technologies de l'information et les technologies de l'information.Les technologies sans capteur promettent de stimuler le développement continu de la PMSM.