IPM

Un moteur IPM (aimant permanent interne) intègre des aimants permanents à l'intérieur de la structure du rotor plutôt que de les coller sur sa surface extérieure. Les aimants sont encastrés dans des fentes ou des cavités à l'intérieur du fer du rotor lui-même, généralement orientés pour créer des chemins de flux radiaux et circonférentiels. Cette géométrie permet au moteur de développer un couple à partir de deux sources: l'interaction entre le champ du stator et les aimants du rotor, plus le couple de réluctance dû à la résistance magnétique variable du rotor lorsqu'il tourne.

La conception à aimants enterrés échange la complexité de fabrication contre des gains de performance. Parce que les aimants sont protégés à l'intérieur du corps du rotor, les moteurs IPM tolèrent des vitesses et des températures plus élevées que les types à aimants permanents montés en surface (SPM), où les aimants sont vulnérables aux contraintes centrifuges et à la dégradation thermique. La résistance mécanique du rotor est améliorée car le fer entoure les aimants. Cependant, l'assemblage exige de la précision: les aimants doivent être positionnés et fixés avec précision à l'intérieur des cavités, et le rotor doit être équilibré dynamiquement par la suite pour éviter les vibrations.

Efficacité et plage de fonctionnement

Les moteurs IPM fonctionnent efficacement sur une plage de vitesses plus large que les moteurs SPM, car l'inductance du rotor fournit une deuxième voie de couple à haute vitesse. Une fois qu'un moteur tourne suffisamment vite pour que la contre-CEM approche la tension d'alimentation, le couple de réluctance devient dominant, permettant au moteur de maintenir une puissance utile même lorsque le flux magnétique s'affaiblit. Cette propriété rend les entraînements IPM adaptés aux applications à fréquence variable où un fonctionnement à puissance constante est requis, comme les transmissions de véhicules électriques et les broches de machines-outils.

La démagnétisation reste une préoccupation si le moteur surchauffe ou subit un courant inverse élevé. La géométrie à aimants enterrés aide ici en entourant les aimants de fer, ce qui soutient le circuit magnétique et réduit l'exposition aux champs déstabilisants. Les concepteurs choisissent les qualités d'aimants (généralement NdFeB avec une température nominale de 120 à 150 degrés Celsius) et la structure du rotor pour équilibrer le coût par rapport aux marges de sécurité thermiques et électriques.

Les moteurs IPM dominent dans les applications automobiles et les servomoteurs industriels à grand volume où l'efficacité, la densité de puissance et la plage de vitesse justifient le coût de conception du rotor. Ils concurrencent les moteurs à induction (qui n'ont pas besoin d'aimants) pour les applications nécessitant un couple constant sur une plage de vitesses modeste, et les moteurs à réluctance synchrone (qui n'ont pas d'aimants du tout mais une densité de couple plus faible) lorsque l'approvisionnement ou le coût des aimants est critique.