Principe de fonctionnement et état de fonctionnement du générateur à aimant permanent

Un générateur à aimant permanent est un dispositif de production d'énergie qui convertit l'énergie mécanique thermique en énergie électrique. Ces générateurs présentent l'avantage d'être compacts, à faibles pertes et à haut rendement. Face à l'importance croissante accordée aux économies d'énergie et à la protection de l'environnement, la recherche sur les générateurs à aimant permanent est essentielle. La technologie sans balais, applicable dans de nombreuses situations, est fréquemment utilisée pour les petits moteurs et les micromoteurs. Associés à une alimentation à fréquence variable, les moteurs à aimant permanent peuvent également être utilisés dans les systèmes de transmission à vitesse variable. Grâce à l'amélioration continue des performances des matériaux à aimant permanent, les moteurs à aimant permanent sont désormais largement utilisés dans divers secteurs tels que l'électroménager, le matériel médical, l'automobile, l'aéronautique et la défense.
Principe de fonctionnement d'un générateur à aimant permanent :
Le générateur comporte deux rotors et un stator. Le rotor est situé de part et d'autre du stator. Il est constitué d'un cercle d'aimants permanents. La puissance et la tension du générateur dépendent de la taille de l'aimant permanent, du diamètre de la bobine et du nombre de spires.

Le moteur d'un véhicule électrique est un moteur à disque à noyau de fer, capable de produire de l'électricité sans modification. En cas de charge, il subit une chute de tension. Les aimants puissants nécessaires à la fabrication de générateurs à aimants permanents sont très coûteux. Pour s'amuser, on peut en fabriquer un petit. On trouve de petits aimants puissants dans les moteurs de véhicules électriques mis au rebut, qui peuvent servir à des expériences.

La structure du stator et le principe de fonctionnement des générateurs à aimants permanents sont identiques à ceux des moteurs asynchrones à courant alternatif, généralement sous la forme de quatre pôles. L'enroulement triphasé est agencé en une configuration à quatre pôles et génère un champ magnétique tournant à quatre pôles lorsqu'il est alimenté.

La différence entre un moteur synchrone à aimant permanent et un moteur asynchrone classique réside dans la structure du rotor. Le rotor comporte quatre pôles magnétiques permanents, situés sur sa circonférence. La polarité de ces pôles et le flux magnétique sont orientés vers la droite. Il s'agit d'un rotor à quatre pôles. Selon le principe de faible résistance magnétique, le flux magnétique circule toujours dans le sens de moindre résistance, et le rotor est entraîné en rotation par attraction magnétique. Ainsi, le rotor à aimant permanent tourne de manière synchrone avec le champ magnétique tournant généré par le stator.

Le générateur à aimant permanent est un produit économe en énergie. La structure du rotor à aimant permanent élimine la puissance d'excitation nécessaire à la génération du champ magnétique du rotor ainsi que les pertes mécaniques dues au frottement entre les balais de carbone et la bague collectrice, améliorant considérablement le rendement du générateur. Les générateurs à excitation classique présentent un rendement moyen de seulement 45 % à 55 % dans la plage de vitesses de 1 500 à 6 000 tr/min, tandis que celui des générateurs à aimant permanent peut atteindre 75 % à 80 %.

Grâce à un régulateur de tension à démarrage automatique, aucune alimentation externe n'est nécessaire. Le générateur produit de l'électricité tant qu'il tourne. En cas de panne de batterie, le système de charge du véhicule reste opérationnel tant que le moteur tourne. Si le véhicule n'est pas équipé d'une batterie, l'allumage peut être obtenu en secouant le guidon ou en faisant glisser le véhicule.