Les moteurs à aimants permanents (PMM) génèrent un couple grâce à l'interaction du courant statorique avec des aimants permanents sur ou dans le rotor. Il est courant d'utiliser de petits moteurs de faible puissance pour les aimants de rotor de surface dans les équipements informatiques, les machines commerciales et les équipements auxiliaires automobiles. Les aimants permanents intérieurs (IPM) sont courants dans les grandes machines telles que les véhicules électriques et les moteurs industriels.
Dans les moteurs PM, le stator peut utiliser des enroulements concentrés (pas court) si l'ondulation du couple n'est pas un problème, mais les enroulements distribués sont courants dans les moteurs PM plus gros.
Depuis que moteurs à aimants permanents ne disposant pas de collecteur mécanique, l'onduleur est indispensable pour contrôler le courant du bobinage. Contrairement à d’autres types de moteurs sans balais, les moteurs à aimants permanents ne nécessitent pas de courant pour supporter leur champ magnétique.
Ainsi, s’ils sont petits ou légers, les moteurs à aimants permanents fournissent le plus de couple et constituent probablement le meilleur choix. L'absence de courant magnétisant signifie également un rendement plus élevé en charge au « point idéal », c'est-à-dire là où le moteur fonctionne le mieux.
De plus, si les aimants permanents apportent un avantage en termes de performances à basse vitesse, ils constituent également un talon d'Achille technique. Par exemple, à mesure que la vitesse d'un moteur à aimant permanent augmente, la force contre-électromotrice se rapproche de la tension d'alimentation de l'onduleur, rendant impossible le contrôle du courant d'enroulement.
Ceci définit la vitesse de base d'un moteur à aimant permanent général et, dans les conceptions à aimants de surface, représente généralement la vitesse maximale possible pour une tension d'alimentation donnée.
À des vitesses supérieures à la vitesse de base, l'IPM utilise un affaiblissement actif du champ, dans lequel le courant du stator est manipulé pour diminuer délibérément le flux magnétique.
La plage de vitesses pouvant être mise en œuvre de manière fiable est limitée à environ 4:1. Comme auparavant, cette limite peut être atteinte en réduisant le nombre de tours d'enroulement et en acceptant un coût et une perte de puissance plus élevés dans l'onduleur.
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La nécessité d'un affaiblissement du champ dépend de la vitesse et entraîne des pertes associées, quel que soit le couple. Ce réduit l'efficacité à des vitesses élevées, surtout à faibles charges.
Dans les véhicules électriques circulant sur autoroute, c’est très grave. Les moteurs à aimants permanents sont souvent privilégiés pour les véhicules électriques, mais les avantages en termes d'efficacité sont discutables lorsque les cycles de conduite réels sont calculés.
D'autres inconvénients incluent le fait qu'il est difficile à gérer dans des conditions de panne en raison de sa force contre-électromotrice inhérente. Même si le variateur de fréquence est déconnecté, tant que le moteur tourne, le courant continuera à circuler à travers l'enroulement défectueux, provoquant couple d'encoche et surchauffe, tous deux dangereux.
Par exemple, l'affaiblissement du champ à des vitesses élevées peut conduire à une production d'énergie incontrôlée en raison de l'arrêt du variateur, et le La tension du bus CC de l'onduleur peut atteindre des niveaux dangereux.
À l'exception des moteurs à aimants permanents qui intègrent des aimants en samarium-cobalt, température de fonctionnement est une autre limitation importante. Des courants moteur élevés dus à une défaillance du variateur peuvent provoquer démagnétisation.
La vitesse maximale est limitée par rétention magnétique mécanique. Si un moteur à aimant permanent est endommagé, sa réparation nécessite souvent un retour à l'usine car l'extraction et la manipulation du rotor en toute sécurité sont difficiles.
Enfin, des le recyclage en fin de vie est fastidieux, bien que la valeur élevée actuelle des terres rares puisse rendre ces matériaux plus viables économiquement.
Malgré ces inconvénients, Les moteurs à aimants permanents restent inégalés en termes de faible vitesse et d'efficacité idéale, et ils sont utiles dans les situations où la taille et le poids sont critiques.
