Moteur brushless

Machine synchrone autopilotée : application aux asservissements : moteur brushless
Cours non exhaustif destiné aux étudiants de BTS maintenance industrielle (les textes en italiques ne
sont pas à être pris en compte par les élèves)
I. Machine synchrone à aimant:
I.1 quelques notions
I.1 Exemples de structure : (ici : machine à 4 pôles)
Machine sans pièces polaires
Rotor de machine avec pièces polaires
1
Cales
amagnétiques
aimant
Noyau
magnétique
Pièce
polaire
aimant
Noyau
magnétiqu
e
Cale
amagnétique
Stator
Rotor

La forme d’onde d’alimentation de la machine dépend de sa structure magnétique : on rencontre des
champs à répartitions spatiales sinusoïdales (machines à pôles saillant : entrefer variable, d’arc polaire
120°)ou trapézoïdale (machines à pôles lisses d’arcs polaires 180° alimentés par des créneaux de
courant à 120° ou d’arc polaire 120° alimentés par des créneaux de courant à 180°).
On alimentera la machine soit par des créneaux de courant (champ trapézoïdal) soit par des ondes
sinusoïdales (champ sinusoïdal)
I.3 Calcul du couple électromagnétique d’une machine synchrone en régime permanent.
a) Hypothèses :
machine à pôle lisse
machine non saturée
Aimant permanent :Φrotorique=cte
Nous supposerons pour des raisons de simplicité la machine alimentée par des courants
sinusoïdaux
2

b) Schéma électrique équivalent :
Le champ tournant statorique tourne à ws=2πfs avec fs fréquence d’alimentation du stator
Le champ tournant rotorique tourne à w=2πn.p avec n fréquence de rotation (mécanique) du rotor.
Pour que cette machine fonctionne, il faut synchronisme des champs :
ws=w en régime permanent.
c) Diagramme espace temps
3
jLws.Is
Rotor
Br
Is
V
Ev
ψ
θ
ϕϕ
Ev
V
Is
Lws
V= Ev + jLws * Is
M3
∼
Fem induite
dans le stator
par le champ
rotorique (liée
au rotor)
Alimentation
du stator
STATOR
ROTOR

d) Calcul :
P= 3Ev.Is.cosψCem=P/Ωs=3Ev.Is.cosψ/Ωs
avec Ev proportionnelle à ws (Ev=kws) et Ωs=ws/p, on obtient :
Cem= 3.p.k.ws.cosψ/ws=3pkIs cosψ
Avec k=3pΦr
Autre expression :
P=3.V.I.cosϕCem=3pVIcosϕ/ws
avec lwsIscosϕ=Evsinθ, on obtient Cem=3pEvsinθ/L(ws)²
or Ev=k.ws donc Cem=3pk(V/ws)sinθ.
I.4. remarques sur les machines à pôles saillants :
Vqs = Ev + Xds Ids
Vds = Xqs . Ids
Vs = Ev + Xds. Ids + j Xqs Iqs
Avec Vs= Vds + j Vqs et Is = Ids + jIqs
4
Cem=K.Is.cosψ
Cem=K(V/ws)sinθ.
ϕ
ψ
Xqs.Iqs
Xds.Ids
EV
Vs
Vds
Vqs
Ids
Iqs
Axe d
Axe q
δ
Cem=3.p. Φ r.Is.cos Ψ - 3/2.p.(lds-lqs).Is².sin(2 Ψ )

II. La machine synchrone alimentée à fréquence variable.
La fréquence de rotation d’une machine synchrone dépend uniquement de sa fréquence d’alimentation :
n=fs/p
Nous étudieront 2 cas :
Alimentation en tension à fréquence variable
Alimentation en courant à fréquence variable.
1) Alimentation en tension .
Vs/fs=cte : on fonctionne à flux constant et nominal
ws=2πfs
❐ On augmente ws  w ne varie pas instantanément (inertie).
1) θ augmente  sinθ augmente  Cem=ksinθ augmente si le couple moteur augmente, le
synchronisme peut s’établir à nouveau
2) Si θ dépasse π/2  sinθ diminue Cem=ksinθ diminue si le couple moteur dimùinue w diminue,
il n’y a plus synchronisme des champs : on a un décrochage.
5
Vs
Ev
θ
w
ws
MS
3∼
fs
Vs
Onduleur