Moteur synchrone à aimant permanent

VOITURE éLECTRIQUE  

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Très utilisé sur les voitures électriques du commerce, ce moteur est plutôt simple à décrypter au niveau de son principe de fonctionnement.

A lire aussi : le principe fondamental d'un moteur électrique (champ électrique, magnétique etc.).

Pourquoi synchrone ?

Ce moteur aura une vitesse de rotation physique (rotor qui tourne) synchronisée avec la vitesse circulaire d'alimentation des phases (bobines en périphérie sur le stator).
Mes phases permettent de donner des impulsions pour faire tourner le rotor, et ces vitesses d'impulsions permettent de décider de la vitesse de rotation du moteur (qui tournera alors à la vitesse voulue).
Quand je fais faire un tour complet à toutes mes phases (en plusieurs impulsions donc), mon rotor aura lui aussi fait un tour de manière synchronisée, et donc il est synchrone ...

Pourquoi à aimant permanent ?

Son rotor est ici constitué d'un aimant permanent qui a constamment un champ magnétique polarisé : nord / sud ou  + / -.
On peut toutefois mettre à la place des bobines alimentées qui feront la même chose (électro-aimants) mais dans ce cas il faut les alimenter ... L'utilisation de balais / charbon n'est toutefois pas des plus pérenne car ils finissent par s'user et empêcher le bon contact (le rotor n'est plus alimenté et il n'a donc plus de champ magnétique qui  permet de faire bouger les choses).

Qu'est-ce qui compose un moteur électrique synchrone à aimant permanent

Le stator est ici composé de plusieurs phases / bobines qui seront au minimum de 3 si on veut pouvoir lui faire faire des tours complets, on dit alors qu'il s'agit d'un moteur tri-phasé. Il faut en effet au minimum 3 impulsions pour couvrir les 360 degrés du tour complet.

Le rotor est un simple aimant permanent à deux pôles qui pourra être mis en mouvement si on lui applique une force magnétique : + et + se repoussent, - et - se repoussent et enfin + et - s'attirent.

Comment fonctionne-t-il ?

Le moteur électrique synchrone à aimant permanent fonctionne donc avec des impulsions. Ces impulsions sont obtenues par les bobines placées de part et d'autre du stator.
Quand je fais passer du courant dedans, ces dernières se transforment en aimant dont le sens des pôles dépend du sens du courant. Chaque phase pourra donc avoir le + ou le moins vers le bas, selon qu'on veuille pousser ou attirer le rotor (selon sa position on activera le + ou le moins).
Voici les étapes de fonctionnement du moteur synchrone à aimant permanent, ce sera peut-être plus parlant pour ceux qui ont une intelligence plus orientée vers la géométrie et les formes.

Ici tout est coupé, le courant ne passe nulle part

L'entrainemen se fait par une succession de commutations des bobines en courant alternatif (fluctuation des polarités +/-) afin de donner des pulsations au rotor qui est sensible à la force magnétique (puisque c'est un aimant permanent)

Avantages et inconvénients du moteur à aimant permanent

Ce type de moteur a, comme tout ce qui est fonctionnel, des avantages et des inconvénients.

Avantages

Parmi les avantages on notera le fait qu'il n'y a pas besoin d'alimenter le rotor, et donc pas de balais ou autre charbons qui s'usent et induisent une perte de connexion / contact. Le fait que le rotor n'ait pas de courant qui le traverse réduit la chaleur par effet Joule, et donc la longévité du moteur et des roulements alentours qui peuvent se fragiliser. Il arrive aussi à garder facilement une vitesse constante même si on lui appose une charge pour le freiner.

Son rendement est plutôt bon à faible cadence / régime, grâce notamment au fait qu'il est synchrone : vitesse du rotor identique à celle du champs magnétique qu'on fait tourner de manière alternative au niveau du stator. Il atteint près de 93% de rendement, mieux que les asynchrones bloqués à 80% et 88% pour Tesla (beaucoup parlent de 93% comme avec l'aimant permanent) qui est arrivé à trouver une recette quasi magique au niveau du pilotage de l'électronique de puissance qui gère le courant dans le stator. Il n'y a pas ici de glissement induisant une perte, ce qui est le cas sur les moteurs asynchrones dont le rotor est un induit. Tout cela est toutefois à relativiser car si à faible régime le rendement du moteur synchrone est favorable, à haut régime le moteur asynchrone induit aura cependant une consommation d'énergie plus efficiente ...

C'est aussi un moteur facile à mettre au point au niveau de l'électronique, ce qui induit aussi une fiabilité très appréciable (facile à mettre au point au niveau gestion électronique et pas de frottement d'usure mis à part évidemment les roulements d'axe du rotor...).

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Suite des 5 commentaires :

Par zempachi (Date : 2022-08-03 04:23:14)

Et si je vous disait que j'ai créer par erreur le moteur synchrone parfait avec un disque de calage pour mes impulsion que j'alimente le tous sur une batterie dc et que les impulsion sont bref et puissante et avec son calage je peut obtenir des accélération comme des voiture a essence en variant sur la tension de mes bobine ou en ampérage , il es la sa fait un ans déjà il remplie toute les normes d'un moteur très puissant

Il y a 1 réaction(s) sur ce commentaire :

• Par Fab i trois TOP CONTRIBUTEUR (2022-08-03 14:28:57) : Bonjour,
  
  Si vous avez réussi cela, c'est déjà pas mal, j'ignore sur quelle base vous êtes parti, ni quelle tension, vous utilisez, côté courant à priori vous êtes en DC.
  
  Le disque de captage côté rotor, bien vu, cela permet de capter et d'établir position et vitesse de rotation du rotor, j'ai répondu là dessus à un autre sujet, et d'avoir une base temporelle et spatial pour le pilotage du moteur.
  
  Justement côté pilotage, comment avez vous abordé ça ??, et côté mise en charge vous travaillez en statique, ou avez vous fait un montage mécanique pour un travail dynamique ??, car l'écueil est souvent là avec les difficultés à maintenir synchronisé les 2 couples électrique et mécanique, en regard des liaisons mécaniques aux roues, notamment en phase de démarrage.
  
  C'est vrai qu'aujourd'hui, avec internet et des outils comme Arduino, on dispose de plus de moyens pour faire des petits projets comme celui là.
  
  Cordialement

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Par Daniel46 (Date : 2022-02-17 08:53:13)

« Côté inconvénients il y a le soucis du démarrage, la mise en vitesse à partir de l'immobilité n'est en effet pas possible directement et il faut un dispositif d'appoint pour le lancer (un deuxième petit moteur, un bricolage visant à mettre une cage d'écureuil sur le rotor, pour obtenir le même fonctionnement qu'un moteur asynchrone juste pour le démarrage. »

Ceci est bien évidemment faux. Pour « démarrer » et exploiter correctement n'importe quel moteur électrique, il faut l'auto-piloter. C'est-à-dire, entre autres, dans le cas des synchrones, faire en sorte que le flux statorique soit orthogonal au flux rotorique, c'est-à-dire que le courant statorique soit en phase avec le FEM induite. C'est d'ailleurs ce que fait le collecteur d'un moteur à courant continu.

Ceci est assez facile à faire en plaçant un capteur de position (rudimentaire) en bout d'arbre. Ainsi connaissant la position du rotor (des aimants dans le cas de la machine synchrone à aimants) il devient « simple » , grâce à l'électronique de commande, d'« injecter » le courant correspondant aux enroulements statoriques.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_sans_balais

https://fr.wikipedia.org/wiki/Commande_vectorielle

Il est aussi possible, et même de plus en plus le cas, que la commande électronique fasse en sorte de se passer d'un tel capteur. En injectant du courant dans les phases, elle identifie la position angulaire de rotor par rapport au stator (en mesurant divers paramètres) et cale le courant statorique à l'optimum.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Commande_directe_du_couple

Tout ceci n'est pas nouveau (années 1970-1980).
Un peu plus de culture technique et scientifique ne serait pas plus mal en ce domaine dans notre pays qui en manque cruellement.

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Par chafabdou (Date : 2021-08-17 15:37:00)

Bonjour
je suis un investisseur, je cherche des partenaires pour fabriquer ou importer au maroc des motos qui roulent avec des moteurs électriques à base d'aiment permanent
mon gsm est le 0021267831065

cordialement

Il y a 2 réaction(s) sur ce commentaire :

• Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2021-08-25 09:40:19) : Vous voulez investir ? Je vous donne mon RIB tout de suite ?
• Par Atnaud (2022-04-18 17:07:26) : Bonjour, tout d'abord je tiens à vous dire que je suis probablement un des plus grands fans de votre site. Il est à la fois complet et bien fichu. Beau boulot cher monsieur ou messieurs je ne sais pas exactement combien vous êtes.
  
  Quand je lis tous vos articles sur l'électrique (et oui je suis jeune et fan de bagnoles et donc par conséquent je m'intéresse grandement aux nouvelles technologies liées à l'automobile) je me demande quels sont les réels avantages du passage à la voiture électrique. Effectivement aujourd'hui c'est plus rentable si on recharge chez-soi mais combien de temps cela va durer ? De mon côté les 2 seuls avantages que je vois c'est le silence et la réactivité à l'accélération. Par contre je vois pas mal d'inconvénients à commencer par le vieillissement inéluctable des batteries, la pollution engendrée par l'extraction des terres rares, le prix des voitures, l'autonomie etc...
  
  Le gouvernement et l'UE nous disent que ce sont des voitures propres mais est-ce réellement le cas ? Je ne suis pas convaincu.
  
  J'ai vu que vous étiez actuellement l'heureux propriétaire d'une Tesla Model 3 performance et que par le passé vous possédiez des BMW 6 cylindres ! Est-ce que vous regrettez vos BM ou pas du tout ?

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Par abe chahin (Date : 2021-02-28 19:20:20)

Je suis a la recherche a un mini-projet parie de fonctionnement des aimants permanents tel que les points a aborder sont:
fonctionnement statique d'un aimant
fonctionnement dynamique d'un aimant
application des aimants permanents

Il y a 1 réaction(s) sur ce commentaire :

• Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2021-03-01 10:16:28) : Quoi ? Comment ? Qu'est qui dit ?

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