Presses à injecter exiger haute précision, efficacité énergétique et réponse dynamique pour une production optimale. Systèmes hydrauliques traditionnels avec moteurs asynchrones souffrent d’une perte d’énergie élevée et d’une mauvaise contrôlabilité. L'intégration de moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM) avec des systèmes d'asservissement électrohydrauliques offre une solution supérieure, offrant :
• Efficacité énergétique supérieure (jusqu'à 30 à 50 % d'économies)
• Contrôle précis de la vitesse et du couple
• Réduction du bruit et de la génération de chaleur
• Durée de vie plus longue avec un minimum d'entretien
Ce document décrit la conception, la stratégie de contrôle et les avantages de l'utilisation du PMSM dans les machines de moulage par injection servoélectrohydrauliques.
Le système proposé comprend :
(1) Unité de servopompe entraînée par PMSM
• Spécifications du PMSM :
♦ Puissance nominale : 15-200 kW (selon le tonnage de la machine)
♦ Plage de vitesse : 0 à 3 000 tr/min (avec fonctionnement fluide à basse vitesse)
♦ Efficacité : >95 % (classe IE4/IE5)
♦ Refroidissement : refroidi par liquide (pour les cycles de service élevés)
• Servopompe :
♦ Pompe à pistons axiaux à cylindrée variable
♦ Contrôle de la pression et du débit via la régulation de vitesse PMSM
(2) Système de servovalve électrohydraulique
• Vannes proportionnelles à réponse élevée pour un contrôle précis de la pression et du débit.
• Retour d'information en boucle fermée (capteurs de pression, encodeurs) pour des ajustements en temps réel.
(3) Onduleur (VFD) et contrôleur de mouvement
• VFD à commande vectorielle pour PMSM (par exemple, Siemens SINAMICS, Yaskawa GA700).
• Intégration PLC (par exemple, Siemens S7-1500, Beckhoff TwinCAT) pour le contrôle de mouvement synchronisé.
(1) Économies d'énergie
• Consommation électrique proportionnelle à la charge : contrairement aux moteurs à vitesse fixe, le PMSM ajuste la vitesse en fonction de la demande. (Moteur à vitesse réglable fonction)
• Élimination des pertes de papillon : pas de dérivation de fluide en excès, réduisant ainsi la génération de chaleur.
• Freinage régénératif : Récupère l'énergie lors de la décélération.
(2) Précision et vitesse de réponse
• Précision du contrôle du couple : ±1% (vs ±5% dans les moteurs asynchrones).
• Réponse dynamique plus rapide : atteint le couple maximal à une vitesse proche de zéro.
• Contrôle de pression stable : réduit les défauts des pièces (par exemple, marques d'enfoncement, éclairs).
(3) Réduction du bruit et de la chaleur
• Réduction des vibrations et du bruit (
• Température de l'huile hydraulique réduite, prolongeant la durée de vie des composants.
(4) Entretien et fiabilité
• Conception sans balais : aucune usure des balais de charbon.
• Contrainte thermique réduite : un refroidissement efficace prolonge la durée de vie du moteur.
(1) Contrôle de vitesse et de pression en boucle fermée
• Le retour de pression des capteurs hydrauliques ajuste la vitesse du PMSM en temps réel.
• Les algorithmes basés sur PID assurent la stabilité pendant les phases d'injection/maintien.
(2) Profils de mouvement à plusieurs étapes
• Phase d'injection : fonctionnement à grande vitesse et à couple élevé.
• Phase de maintien : maintien précis de la pression à faible vitesse.
• Éjection et ouverture du moule : accélération/décélération optimisée.
(3) Gestion intelligente de l'énergie
• Mode veille automatique en cas d'inactivité.
• Surveillance de la consommation d'énergie via HMI pour optimisation.
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Paramètre |
Avant (Moteur à Induction + Pompe Fixe) |
Après (PMSM + servopompe) |
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Consommation d'énergie |
45 kWh par cycle |
28 kWh par cycle (38% d'économies) |
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Niveau de bruit |
85 dB |
68 dB |
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Temps de réponse |
150 ms |
50 ms |
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Température de l'huile |
55°C |
42°C |
Résultat :
Retour sur investissement en 1,5 ans grâce aux économies d'énergie.
Cohérence améliorée du produit (taux de rebut réduit de 15%).
✅ Pourquoi PMSM Gagner ?
► Les machines de moulage par injection traditionnelles utilisent moteurs asynchrones triphasés couplé à des pompes à cylindrée fixe, nécessitant que le moteur tourne en continu pendant le fonctionnement.
► En passant à un système de pompe à huile servo-entraîné avec un moteur synchrone à aimant permanent (PMSM), le moteur ne s'active que lorsque cela est nécessaire pour le moulage par injection, grâce à sa réponse rapide et son couple de démarrage élevé. Pendant l'alimentation du matériau et le serrage du moule, le moteur principal reste inactif, ce qui permet d'obtenir une consommation d'énergie intermittente nulle. Des tests comparatifs montrent des économies d'énergie maximales allant jusqu'à 85 %.
► De plus, les algorithmes avancés de contrôle des servomoteurs réduisent considérablement le bruit par rapport aux machines conventionnelles. Lorsqu'il est équipé d'une pompe à vis à faible bruit, l'ensemble du système fonctionne en dessous de 70 décibels, permettant des performances quasi silencieuses et améliorant l'environnement de travail.
⇒ Intégration avec l'IoT : Maintenance prédictive via la surveillance de l'état des moteurs.
⇒ Systèmes hybrides hydrauliques-électriques : économies d'énergie supplémentaires grâce au serrage servo-électrique.
⇒ Contrôle AI avancé : profils d'injection auto-optimisés.
L'adoption du PMSM dans les machines de moulage par injection servo-électrohydrauliques offre :
✅ Économies d'énergie importantes (30-50%)
✅ Plus grande précision et réponse plus rapide
✅ Entretien réduit et durée de vie plus longue
Pour les fabricants à la recherche de solutions durables et performantes, les systèmes servo pilotés par PMSM représentent l'avenir de la technologie de moulage par injection. Souhaitez-vous une analyse de faisabilité personnalisée pour votre modèle de machine spécifique ?
