Pourquoi les moteurs synchrones à aimants permanents deviennent-ils les principaux moteurs d’entraînement ?
Le moteur électrique peut convertir l'énergie électrique en énergie mécanique et transférer l'énergie mécanique aux roues via le système de transmission pour entraîner le véhicule.Il s’agit de l’un des principaux systèmes d’entraînement des véhicules à énergies nouvelles.À l'heure actuelle, les moteurs d'entraînement couramment utilisés dans les véhicules à énergies nouvelles sont principalement des moteurs synchrones à aimants permanents et des moteurs asynchrones à courant alternatif.La plupart des véhicules à énergie nouvelle utilisent des moteurs synchrones à aimants permanents.Les constructeurs automobiles représentatifs incluent BYD, Li Auto, etc. Certains véhicules utilisent des moteurs asynchrones à courant alternatif.Les moteurs électriques représentent des constructeurs automobiles tels que Tesla et Mercedes-Benz.
Un moteur asynchrone est principalement composé d'un stator fixe et d'un rotor rotatif.Lorsque l’enroulement du stator est connecté à l’alimentation CA, le rotor tourne et produit de la puissance.Le principe principal est que lorsque l'enroulement du stator est alimenté (courant alternatif), il forme un champ électromagnétique rotatif et l'enroulement du rotor est un conducteur fermé qui coupe en continu les lignes d'induction magnétique du stator dans le champ magnétique rotatif du stator.Selon la loi de Faraday, lorsqu'un conducteur fermé coupe la ligne d'induction magnétique, un courant sera généré et le courant générera un champ électromagnétique.À l'heure actuelle, il existe deux champs électromagnétiques : l'un est le champ électromagnétique du stator connecté au courant alternatif externe et l'autre est généré en coupant la ligne d'induction électromagnétique du stator.Champ électromagnétique du rotor.Selon la loi de Lenz, le courant induit résistera toujours à la cause du courant induit, c'est-à-dire qu'il tentera d'empêcher les conducteurs du rotor de couper les lignes d'induction magnétique du champ magnétique tournant du stator.Le résultat est le suivant : les conducteurs du rotor "rattraperont" ceux du stator. Le champ électromagnétique tournant signifie que le rotor poursuit le champ magnétique tournant du stator et que finalement le moteur commence à tourner.Pendant le processus, la vitesse de rotation du rotor (n2) et la vitesse de rotation du stator (n1) sont désynchronisées (la différence de vitesse est d'environ 2 à 6 %).C’est pourquoi on l’appelle un moteur à courant alternatif asynchrone.Au contraire, si la vitesse de rotation est la même, on parle de moteur synchrone.
Le moteur synchrone à aimant permanent est également un type de moteur à courant alternatif.Son rotor est en acier à aimants permanents.Lorsque le moteur fonctionne, le stator est alimenté pour générer un champ magnétique tournant pour pousser le rotor à tourner."Synchronisation" signifie que la rotation du rotor pendant fonctionnement en régime permanent La vitesse est synchronisée avec la vitesse de rotation du champ magnétique.Les moteurs synchrones à aimants permanents ont un rapport puissance/poids plus élevé, sont plus petits, plus légers, ont un couple de sortie plus important et ont d'excellentes performances de vitesse limite et de freinage.Par conséquent, les moteurs synchrones à aimants permanents sont devenus aujourd’hui le véhicule électrique le plus utilisé.de moteur électrique.Cependant, lorsque le matériau de l'aimant permanent est soumis à des vibrations, à des températures élevées et à un courant de surcharge, sa perméabilité magnétique peut diminuer ou une démagnétisation peut se produire, ce qui peut réduire les performances du moteur à aimant permanent.De plus, les moteurs synchrones à aimants permanents aux terres rares utilisent des matériaux aux terres rares et le coût de fabrication n'est pas stable.
Par rapport aux moteurs synchrones à aimant permanent, les moteurs asynchrones doivent absorber de l'énergie électrique pour l'excitation lors du fonctionnement, ce qui consommera de l'énergie électrique et réduira l'efficacité du moteur.Les moteurs à aimants permanents sont plus chers en raison de l’ajout d’aimants permanents.
Les modèles qui choisissent des moteurs asynchrones à courant alternatif ont tendance à donner la priorité aux performances et à tirer parti des performances et des avantages en matière d'efficacité des moteurs asynchrones à courant alternatif à des vitesses élevées.Le modèle représentatif est le premier modèle S. Caractéristiques principales : lorsque la voiture roule à grande vitesse, elle peut maintenir un fonctionnement à grande vitesse et une utilisation efficace de l'énergie électrique, réduisant ainsi la consommation d'énergie tout en maintenant une puissance de sortie maximale ;
Les modèles qui choisissent des moteurs synchrones à aimants permanents ont tendance à donner la priorité à la consommation d'énergie et à utiliser les performances et le fonctionnement efficace des moteurs synchrones à aimants permanents à basse vitesse, ce qui les rend adaptés aux voitures de petite et moyenne taille.Ses caractéristiques sont une petite taille, un poids léger et une durée de vie prolongée de la batterie.En même temps, il offre de bonnes performances de régulation de vitesse et peut maintenir une efficacité élevée face à des démarrages, arrêts, accélérations et décélérations répétés.
Les moteurs synchrones à aimants permanents dominent.Selon les statistiques de la « Base de données mensuelle de la chaîne de l'industrie des véhicules à énergie nouvelle » publiée par l'Advanced Industry Research Institute (GGII), la capacité installée nationale de moteurs d'entraînement de véhicules à énergie nouvelle de janvier à août 2022 était d'environ 3,478 millions d'unités, soit un an plus tard. -augmentation annuelle de 101%.Parmi eux, la capacité installée de moteurs synchrones à aimants permanents était de 3,329 millions d'unités, soit une augmentation d'une année sur l'autre de 106 % ;la capacité installée de moteurs asynchrones à courant alternatif était de 1,295 millions d'unités, soit une augmentation d'une année sur l'autre de 22 %.
Les moteurs synchrones à aimants permanents sont devenus les principaux moteurs d’entraînement sur le marché des voitures particulières purement électriques.
À en juger par la sélection de moteurs pour les modèles grand public au pays et à l'étranger, les véhicules à énergie nouvelle lancés par SAIC Motor, Geely Automobile, Guangzhou Automobile, BAIC Motor, Denza Motors, etc. utilisent tous des moteurs synchrones à aimant permanent.Les moteurs synchrones à aimants permanents sont principalement utilisés en Chine.Premièrement, parce que les moteurs synchrones à aimants permanents ont de bonnes performances à basse vitesse et un rendement de conversion élevé, qui sont très adaptés aux conditions de travail complexes avec des démarrages et des arrêts fréquents dans le trafic urbain.Deuxièmement, en raison des aimants permanents en néodyme, fer et bore dans les moteurs synchrones à aimants permanents.Les matériaux nécessitent l'utilisation de ressources en terres rares, et la Chine possède 70 % des ressources mondiales en terres rares, et la production totale de matériaux magnétiques NdFeB atteint 80 % de la production mondiale, la Chine est donc plus encline à utiliser des moteurs synchrones à aimants permanents.
Tesla et BMW étrangers utilisent des moteurs synchrones à aimant permanent et des moteurs asynchrones à courant alternatif pour se développer en collaboration.Du point de vue de la structure des applications, le moteur synchrone à aimant permanent est le choix principal pour les véhicules à énergie nouvelle.
Le coût des matériaux à aimants permanents représente environ 30 % du coût des moteurs synchrones à aimants permanents.Les matières premières pour la fabrication de moteurs synchrones à aimants permanents comprennent principalement le néodyme, le fer et le bore, les tôles d'acier au silicium, le cuivre et l'aluminium.Parmi eux, le matériau d'aimant permanent néodyme fer bore est principalement utilisé pour fabriquer des aimants permanents de rotor, et la composition des coûts est d'environ 30 % ;les tôles d'acier au silicium sont principalement utilisées pour fabriquer des produits personnalisés. La composition du coût du noyau du rotor est d'environ 20 % ;la composition des coûts de l'enroulement du stator est d'environ 15 % ;la composition du coût de l'arbre moteur est d'environ 5 % ;et la composition du coût de la coque du moteur est d'environ 15 %.
Pourquoi sontCompresseur d'air à vis pour moteurs à aimant permanent OSGplus efficace?
Le moteur synchrone à aimant permanent est principalement composé de composants de stator, de rotor et de coque.Comme les moteurs à courant alternatif ordinaires, le noyau du stator a une structure laminée pour réduire les pertes de fer dues aux courants de Foucault et aux effets d'hystérésis lorsque le moteur tourne ;les enroulements sont également généralement des structures symétriques triphasées, mais la sélection des paramètres est assez différente.La partie rotor présente diverses formes, notamment un rotor à aimant permanent doté d'une cage d'écureuil de départ, et un rotor à aimant permanent pur intégré ou monté en surface.Le noyau du rotor peut être transformé en une structure solide ou stratifié.Le rotor est équipé d'un matériau à aimant permanent, communément appelé aimant.
Lors du fonctionnement normal du moteur à aimant permanent, les champs magnétiques du rotor et du stator sont dans un état synchrone.Il n'y a pas de courant induit dans la partie rotor, et il n'y a pas de perte de cuivre, d'hystérésis ou de perte par courants de Foucault.Il n’est pas nécessaire de considérer le problème de la perte et de l’échauffement du rotor.Généralement, le moteur à aimant permanent est alimenté par un convertisseur de fréquence spécial et dispose naturellement d'une fonction de démarrage progressif.De plus, le moteur à aimant permanent est un moteur synchrone, qui a la particularité d'ajuster le facteur de puissance en fonction de l'intensité de l'excitation, de sorte que le facteur de puissance peut être conçu à une valeur spécifiée.
Du point de vue de départ, du fait que le moteur à aimant permanent est démarré par une alimentation à fréquence variable ou un onduleur de support, le processus de démarrage du moteur à aimant permanent est très simple ;il est similaire au démarrage d'un moteur à fréquence variable et évite les défauts de démarrage des moteurs asynchrones à cage ordinaires.
En bref, l'efficacité et le facteur de puissance des moteurs à aimants permanents peuvent atteindre des niveaux très élevés, la structure est très simple et le marché a été très chaud au cours des dix dernières années.
Cependant, la perte de défaillance d’excitation est un problème inévitable dans les moteurs à aimants permanents.Lorsque le courant est trop important ou que la température est trop élevée, la température des enroulements du moteur augmente instantanément, le courant augmente fortement et les aimants permanents perdent rapidement leur excitation.Dans la commande du moteur à aimant permanent, un dispositif de protection contre les surintensités est défini pour éviter le problème de brûlure de l'enroulement du stator du moteur, mais la perte d'excitation et l'arrêt de l'équipement qui en résultent sont inévitables.
Heure de publication : 12 décembre 2023
