Les moteurs à réluctance synchrone se démarquent par leur efficacité énergétique et leur robustesse, attirant de plus en plus l’attention de l’industrie. Utilisés dans des applications variées, faisons le point sur ces moteurs qui révolutionnent le secteur.

Moteur IE5 SynRM ABB

Les moteurs à réluctance synchrone (SynRM) sont de plus en plus prisés dans l’industrie en raison de leur efficacité énergétique, de leur robustesse et de leurs faibles coûts d’entretien. Ces moteurs appartiennent à la catégorie des moteurs électriques synchrones, où le rotor tourne à la même fréquence que le champ magnétique généré par le stator, contrairement aux moteurs asynchrones ou à induction.

Connu depuis plus d’un siècle, la complexité de son pilotage en a interdit son développement réel industriel. Les choses changent rapidement depuis quelques années. Dans le secteur automobile, par exemple, Tesla maitrise cette technologie. L’industrie en devient friande et les pompes par exemple sont de plus en plus entrainées par ces moteurs.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement des moteurs à réluctance synchrone repose sur la différence de réluctance magnétique entre les chemins magnétisés et non magnétisés dans le rotor. La réluctance est une mesure de la résistance d’un matériau au passage d’un flux magnétique, similaire à la résistance électrique. Dans un SynRM, le rotor est conçu avec des lamelles ou des rainures qui créent des zones à faible reluctance et des zones à haute reluctance. Lorsque le champ magnétique tournant du stator passe à travers le rotor, ce dernier s’aligne de manière à minimiser l’opposition au flux magnétique, ce qui fait tourner le rotor de manière synchronisée avec le champ du stator.

De façon simple : si vous placez un clou en acier à côté d’un aimant, il tourne et va s’orienter de façon à présenter la plus faible reluctance au passage du champ magnétique. Si le champ tourne, le clou le suivra dans sa rotation.

Avantages des SynRM

• Efficacité énergétique : Les moteurs à réluctance synchrone sont très efficaces, avec des rendements qui peuvent dépasser ceux des moteurs à induction traditionnels, en particulier à faible charge. Cette efficacité est due à l’absence de courant d’excitation dans le rotor, ce qui élimine les pertes par effet Joule dans le rotor et réduit ainsi la consommation énergétique.
• Durée de vie des roulements :  le moindre échauffement du rotor conduit à une température plus basse des roulements, une meilleure lubrification et moins de contraintes thermiques. Leur durée de vie devrait être sensiblement augmentées.
• Faibles coûts d’entretien : Ces moteurs n’ont pas de balais ou d’aimants permanents dans le rotor, ce qui réduit considérablement les besoins en entretien. Les moteurs sans aimants sont également plus résistants aux environnements hostiles, car il n’y a pas de composants susceptibles de se corroder ou de se démagnétiser ou de poussières métalliques attirées par les aimants.
• Robustesse : Les moteurs à réluctance synchrone sont réputés pour leur robustesse et leur fiabilité. Le rotor, constitué uniquement de fer et de cuivre, est simple et durable, sans composants fragiles ou sensibles à la chaleur comme les aimants permanents.
• Vitesse : Les moteurs à réluctance synchrone peuvent tourner aux mêmes vitesses que les moteurs asynchrones ; mais la plupart peuvent de façon standard supporter des vitesses bien plus élevées (de 6 000 à 10 000 t /mn) sous réserve d’un bon équilibrage et d’une validation constructeur. Cela leur ouvre des portes à des applications pour lesquelles il aurait fallu un multiplicateur.

Inconvénient des SynRM

Pilotage complexe : Un logiciel de commande type « variateur de fréquence élaboré » est nécessaire pour les piloter. Faute de quoi ils ne démarrent pas. Ce n’est que récemment qu’on a su bien « accompagner » le rotor dans sa rotation avec un pilotage du champ magnétique adapté à la position angulaire du rotor. Le logiciel de pilotage est donc un élément clé de ce type de moteur.

Applications industrielles

Les moteurs à réluctance synchrone sont utilisés dans une variété d’applications industrielles, en particulier là où l’efficacité énergétique et la durabilité sont essentielles. Quelques exemples d’applications incluent :

• Pompes et ventilateurs : Les SynRM sont particulièrement adaptés aux applications de pompage et de ventilation, où les moteurs fonctionnent souvent à charge partielle, un domaine dans lequel ils excellent en termes d’efficacité.
• Compresseurs : Dans les systèmes de réfrigération ou de climatisation, les compresseurs alimentés par des moteurs à réluctance synchrone offrent des performances supérieures, en particulier dans les cycles de démarrage et d’arrêt fréquents.
• Machines-outils : Dans le secteur des machines-outils, où la précision et la constance de la vitesse sont cruciales, les SynRM offrent une solution robuste et fiable.
• Transports : Ces moteurs trouvent également leur place dans les systèmes de transport, tels que les trains ou les véhicules électriques industriels, grâce à leur capacité à maintenir une vitesse constante sous diverses charges.