Les moteurs à courant alternatif synchrones à aimant permanent à faible vitesse et à couple élevé ont marqué leur empreinte dans de nombreux domaines grâce à l'élimination des mécanismes de réduction mécanique, à leur haute efficacité énergétique, à leur grande fiabilité et à leurs excellentes performances à basse vitesse.

Les caractéristiques et les avantages des moteurs à courant continu synchrones à entraînement direct à faible vitesse et à couple élevé à aimant permanent

Ses caractéristiques peuvent être comprises à partir des quatre mots clés de son nom : "vitesse lente", "couple élevé", "synchronisation par aimant permanent" et "entrainement direct".

2.1 Entraînement Direct

Caractéristique principale : L'arbre de sortie du moteur est directement connecté à la charge, éliminant complètement les dispositifs de réduction et de transmission mécaniques traditionnels tels que les boîtes de vitesses, les courroies, les chaînes, les accouplements, etc.

Résultat : La structure du système est considérablement simplifiée, passant d'un système mécanique complexe à un système de contrôle électronique simple.

2.2 Vitesse Lente & Couple Élevé

Caractéristique principale : Le moteur lui-même est conçu pour fonctionner à une vitesse plus basse et fournir un couple énorme.

Résultat : Parfaitement adapté aux exigences de "vitesse lente et charge lourde" de nombreux dispositifs industriels sans avoir besoin d'une boîte de vitesses pour "réduire la vitesse et amplifier le couple".

2.3 Synchronisation par Aimant Permanent

Caractéristique principale : Le rotor est excité avec des aimants permanents en néodyme fer boron haute performance, et aucun courant n'est nécessaire pour générer un champ magnétique. La vitesse du rotor est strictement synchronisée avec la vitesse du champ magnétique tournant du stator.

Résultat : Excellente performance avec une haute efficacité, un facteur de puissance élevé et une haute densité de puissance.

Sur la base de ces caractéristiques, le moteur à courant continu synchrone à entraînement direct à faible vitesse et à couple élevé offre une combinaison d'avantages que les schémas d'entraînement traditionnels ne peuvent égaler, principalement reflétés dans les aspects suivants :

3.1 Efficacité énergétique exceptionnelle et effet d'économie d'énergie significatif

Haute efficacité : Les moteurs synchrones à aimant permanent sont eux-mêmes de 3 % à 10 % plus efficaces que les moteurs asynchrones sur une large gamme de charges. Plus important encore, il élimine la perte d'énergie du mécanisme de décélération (l'efficacité de l'entraînement par réducteur est généralement seulement de 85 % à 95 %). L'efficacité totale du système (moteur + driver) peut être de 15 % à 30 % supérieure à celle du schéma traditionnel "moteur asynchrone + réducteur", et l'effet d'économie d'énergie est extrêmement significatif.

Facteur de puissance élevé : Le facteur de puissance peut être proche de 1 (cosφ ≈ 0,98), bien plus élevé que celui des moteurs asynchrones (généralement 0,8-0,89). Cela réduit le courant réactif, diminue les pertes en ligne et la charge du transformateur, et permet parfois de bénéficier de récompenses de facteur de puissance de la part du bureau d'alimentation.

3.2 La structure est simplifiée, avec une fiabilité extrêmement élevée et des coûts de maintenance très bas

Haute fiabilité : L'élimination des pièces vulnérables telles que les réducteurs, les roulements et l'huile de lubrification évite fondamentalement les pannes mécaniques telles que les fuites d'huile, l'usure des engrenages, les dents cassées, le glissement/casse de courroie. Seuls les roulements du moteur restent comme principaux points de défaillance, réalisant un bond qualitatif en fiabilité.

Sans entretien/Entretien minimal : Pas besoin de remplacer régulièrement l'huile de lubrification, la graisse et les pièces mécaniques, réduisant considérablement la charge de maintenance et les coûts de gestion, particulièrement adapté aux environnements difficiles (comme les mines, les environnements poussiéreux) ou aux emplacements inaccessibles (comme les hautes altitudes, le sous-sol).

3.3 Haute précision de contrôle et réponse dynamique rapide

Positionnement de haute précision : "l'entraînement direct" élimine le jeu, la déformation élastique et les erreurs de transmission inhérentes à la transmission par engrenage. Avec des entraînements haute performance, il peut atteindre une précision de positionnement extrêmement élevée, une précision de repositionnement et une fluidité de mouvement pour répondre aux exigences de contrôle de précision (comme les tours CNC).

Performance dynamique exceptionnelle : Réponse rapide au couple et forte capacité de surcharge. L'arbre du moteur est directement couplé à la charge, le système a une bonne rigidité, et les caractéristiques de réponse dynamique dépassent de loin celles des systèmes avec des liaisons de réduction organiques.

3.4 Il fonctionne en douceur avec peu de bruit et de vibrations

Bruit faible : Sans les chocs et le bruit provenant de l'engrènement des engrenages, il fonctionne très silencieusement, avec un bruit généralement réduit de plus de 10 à 20 dB, améliorant l'environnement de travail.

Vibrations faibles : Petite pulsation de couple, transmission fluide, et réduction des effets néfastes des vibrations sur la fondation de l'équipement et la qualité de la pièce à usiner.

3.5 Le système est compact et flexible dans sa disposition

Gain de place : Bien que le moteur puisse sembler plus grand par lui-même, le système d'entraînement global occupe généralement moins d'espace et a un volume plus petit en raison de l'élimination des réducteurs encombrants.

Disposition flexible : Le moteur peut être conçu sous diverses formes telles que rotor interne ou rotor externe, et peut être intégré plus commodément dans des équipements (comme les moteurs à moyeu, les moteurs à tambour) pour un design innovant de structure mécanique.

1) Coûts initiaux plus élevés : Le coût d'achat unique est généralement plus élevé que l'option "moteur asynchrone + réducteur".

2) Seuil technique élevé : Une combinaison étroite de la conception du moteur et de la technologie de contrôle est requise, et des exigences techniques plus élevées sont imposées aux concepteurs et aux utilisateurs.

3) Volume et poids : Pour produire un couple élevé, le diamètre du corps du moteur est généralement grand, et il peut y avoir des exigences spéciales pour l'espace d'installation et le transport.

4) Risque de démagnétisation : Les aimants permanents sont à risque de démagnétisation dans des conditions de surchauffe extrême ou de surintensité et nécessitent une bonne gestion thermique et une protection de contrôle.

En résumé, les moteurs à courant continu synchrones à aimant permanent à faible vitesse et à couple élevé, grâce au chemin technique "électrique-à-machine", ont réalisé un avantage combiné sans précédent en termes d'efficacité, de fiabilité, de précision et de faible maintenance avec une complexité électrique plus élevée et un coût initial plus élevé. Le coût total de possession (CTP) sur l'ensemble du cycle de vie est souvent inférieur, en particulier dans les situations où les coûts de l'électricité sont élevés, la maintenance est peu pratique ou un contrôle de haute précision est requis, où les avantages économiques et techniques sont significatifs.