PSM

Un moteur synchrone à aimants permanents (MSAP) utilise des aimants fixes sur le rotor au lieu d'électroaimants, et sa rotation est verrouillée à la fréquence d'alimentation (50 Hz ou 60 Hz selon la région). Contrairement aux moteurs à induction, qui glissent légèrement sous charge, un MSAP tourne à une vitesse exactement déterminée par la fréquence CA entrante et le nombre de pôles. Ce fonctionnement synchrone rend les MSAP utiles là où la précision de la vitesse est importante, bien qu'ils coûtent plus cher à fabriquer et à contrôler que des machines à induction comparables.

Le rotor contient des aimants permanents, généralement en néodyme ou en samarium-cobalt, disposés pour créer des pôles magnétiques distincts. Le stator est une bobine enroulée qui produit un champ magnétique tournant lorsqu'elle est alimentée par un courant alternatif triphasé. Le champ magnétique du rotor s'aligne sur le champ du stator et le suit ; si la charge tente de ralentir le moteur, le rotor ne peut pas prendre de retard sans caler complètement. Ce comportement tout ou rien diffère nettement d'un moteur à induction, qui peut tolérer un glissement continu sous forte charge.

Utilisation pratique et limites

Les MSAP exigent une alimentation à fréquence constante et ne peuvent pas être démarrés en les connectant simplement à l'alimentation CA, comme un moteur à induction. Ils nécessitent un variateur de fréquence (VFD) pour monter en régime progressivement ; le variateur doit augmenter lentement sa fréquence de sortie afin que le champ magnétique du rotor accélère et reste synchronisé. Une fois en vitesse, un MSAP consomme moins de courant qu'un moteur à induction équivalent et fonctionne plus efficacement, en particulier à charge partielle. Pour cette raison, les MSAP dominent dans les broches de machines-outils, les vis d'extrudeuses et les applications de compresseurs où la consommation d'énergie et la stabilité de la vitesse justifient le coût supplémentaire.

Le principal mode de défaillance est la perte de synchronisme : si un choc de charge transitoire dépasse le couple de décrochage du moteur, le rotor se désynchronise du champ du stator et le moteur cale. La récupération nécessite qu'un contrôleur détecte le défaut et redémarre le variateur. La démagnétisation des aimants permanents due à une température excessive est également une préoccupation ; le néodyme perd de sa force au-dessus de 80 °C et doit être déclassé dans les environnements chauds. Certaines conceptions de MSAP incluent des enroulements amortisseurs (barres de cuivre en cage d'écureuil) dans les faces polaires pour améliorer le couple de démarrage et fournir un certain degré de fonctionnement asynchrone pendant les transitoires.

Dans les contextes automobiles, les MSAP apparaissent dans les groupes motopropulseurs hybrides et électriques plutôt que dans les auxiliaires traditionnels entraînés par moteur. Les transmissions de véhicules électriques utilisent souvent des moteurs à aimants permanents internes (IPM), une variante de MSAP où les aimants sont noyés à l'intérieur du rotor plutôt que montés sur sa surface. Cette disposition augmente le couple de réluctance et permet une meilleure extension de la plage de vitesse via l'affaiblissement de champ, c'est pourquoi les moteurs IPM conviennent mieux aux profils d'accélération des véhicules électriques que les conceptions à aimants montés en surface.