Moteurs à aimant permanent (PMM) sont largement utilisés dans l'automatisation industrielle, les véhicules électriques et les appareils électroménagers en raison de leur rendement élevé, de leur densité de puissance et de leur faible maintenance. Parmi les PMM, les moteurs CC sans balais (BLDC) et les moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM) dominent, mais leurs caractéristiques de couple diffèrent considérablement en termes de structure, de contrôle et de performances.
Conception : contre-EMF trapézoïdale avec enroulements de stator concentrés.
Contrôle : La commutation électronique (capteurs Hall/sans capteur) commute les courants statoriques en séquences en six étapes, créant un champ magnétique rotatif.
Objectif : Contrôle vitesse/position avec courants carrés.
Conception : contre-EMF sinusoïdale avec enroulements distribués.
Contrôle : des algorithmes avancés tels que SVPWM ou FOC génèrent des champs rotatifs fluides via un contrôle vectoriel de courant précis.
Objectif : Contrôle couple/vitesse/position de haute précision avec des courants sinusoïdaux.
Génération de couple
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Type de moteur |
Équation de couple |
Composants clés |
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BLDC |
T = K_t × I_a |
K_t : Constante de couple (dépend du flux/enroulements). I_a : Courant statorique. |
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PMSM |
T = (3/2) × p × [λ_PM×i_q + (L_d - L_q)×i_d×i_q] |
λ_PM : flux de PM. i_d/i_q : courants sur l'axe d/q. L_d/L_q : Inductances. |
Remarques sur le couple PMSM :
Monté en surface (SPMSM) : L_d ≈ L_q → Couple principalement issu du flux PM (i_q).
Intérieur (IPMSM) : L_d ≠ L_q → Un couple de réluctance supplémentaire optimise la sortie.
Caractéristiques de couple
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Paramètre |
BLDC |
PMSM |
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Ondulation de couple |
Élevé (en raison de la commutation en onde carrée) |
Faible (courants sinusoïdaux + FOC) |
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Précision du contrôle |
Modéré (dépendant de la boucle de vitesse) |
Élevé (contrôle direct du couple/courant) |
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Couple maximal |
Limité |
Plus élevé (affaiblissement de champ + couple de réluctance) |
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Capacité de surcharge |
Modéré |
Élevé (limitation de courant avancée) |
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Efficacité |
Élevé (~ 85 à 90 %) |
Très élevé (~90–95 %, harmoniques inférieures) |
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Aspect |
BLDC |
PMSM |
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Méthode de contrôle |
Commutation en six étapes, capteurs Hall |
FOC, DTC, affaiblissement du champ |
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Mise en œuvre |
Simple (microcontrôleurs à faible coût) |
Complexe (DSP/FPGA requis) |
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Coût |
Faible |
Élevé |
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Plage de vitesse |
Étroit |
Large (affaiblissement de champ activé) |
Points clés à retenir :
BLDC: Facile à mettre en œuvre, rentable, mais compromet la douceur du couple.
PMSM: Performances supérieures avec FOC/DTC, exigeant une puissance de calcul plus élevée.
Choisissez BLDC quand:
Sensibilité aux coûts > précision du couple (par exemple, ventilateurs, petites pompes à eau, outils électriques de base).
Un contrôle simple suffit (par exemple, entraînements à vitesse fixe).
Un couple de démarrage élevé est nécessaire (mais l'ondulation est tolérable).
Choisissez PMSM quand:
La précision compte (robotique, systèmes d’asservissement, traction EV).
L'efficacité et la faible ondulation du couple sont essentielles (aérospatiale, dispositifs médicaux).
Une large plage de vitesse est requise (broches, automatisation industrielle).
BLDC: "Workhorse" pour les applications économiques et aux performances modérées.
PMSM: « Haute performance » pour les systèmes à haute efficacité et de précision critique.
Conseil de pro :
Pour rénovations, la simplicité de BLDC l’emporte souvent.
Pour nouveaux modèles, le contrôle avancé du PMSM est payant en termes de performances.
Adaptez le moteur à vos besoins et le couple ne sera pas un goulot d'étranglement !
