W22 Magnet, le moteur à aimants permanents IE5

WEG propose une gamme de moteurs électriques à aimants permanents parfaitement fiables répondant à des applications et contraintes diverses.

Le moteur W22 Magnet, en éliminant les pertes Joule rotorique, présente une efficacité énergétique exceptionnelle.

Ce moteur électrique répond aux critères prévus par la classe d’efficacité énergétique IE5, dite Ultra Premium, qui doit permettre une réduction des pertes d’énergie d’environ 20% par rapport au niveau Super Premium IE4.

w22 magnet moteur synchrone

Avantages et efficacité énergétique du moteur électrique à aimants permanents W22 Magnet

La classe IE5 est déjà disponible sur le marché

Avec l’introduction de la gamme de moteurs synchrones à aimants permanents W22, WEG relève la barre de l’efficacité énergétique, continuant ainsi à aider les ingénieurs à optimiser leurs processus.

Le règlement (CE) No 640/2009 de la commission du 22 juillet 2009 portant application de la directive 2005/32/CE du Parlement européen et du Conseil concernant les exigences relatives à l’écoconception des moteurs électriques définit 4 classes d’efficacité énergétique des moteurs électriques, de IE1 à IE4. Il établit les exigences en matière d’écoconception applicables à la mise sur le marché et à la mise en service des moteurs, y compris lorsqu’ils sont intégrés dans d’autres produits.

En Europe, chaque pays avait sa propre norme définissant l’efficacité énergétique des moteurs industriels à induction : EFF, NEMA et EPAct, etc. La nouvelle norme établit un même référent institutionnel pour tous, les anciennes catégories sont remplacées par les nouvelles.

La classe IE5 non encore formellement définie devrait permettre une réduction des pertes d’énergie d’environ 20% par rapport au plus haut niveau IE4.

main portant une plante avec logo WEG

Les avancées technologiques des moteurs WEG, et les économies réalisées lors de leur fonctionnement font du W22 Magnet le premier produit d’ores et déjà compatible avec la future norme de haute performance énergétique.

Les classes de rendement énergétique européennes en vigueur :

IE1 = Standard
IE2 = Haut rendement
IE3 = Premium
IE4 = Super Premium

La classe IE5 non encore officielle surclasse la classe IE4.

Particularité du rotor

champ magnetique moteur weg w22
Moteur asynchrone W22

Les lignes de flux du stator passent au travers du rotor et sont à l’origine de courants induits et donc d’un champ magnétique. Ils créent des pertes et de la chaleur.

champ magnetique moteur synchrone w22 magnet
Moteur W22 Magnet - aimant permanent

Un aimant permanent génère son propre champ magnétique de manière autonome et sans avoir besoin de courant induit. Il n’y a ni perte fer ni perte par effet Joule dans le rotor.

Principe du moteur synchrone

Les vitesses angulaires des champs statorique et rotorique sont identiques et donc synchrones. L’attraction mutuelle des pôles de noms contraires est à l’origine des forces développées entre eux. 

Le rotor composé d’un barreau aimanté est soumis à une induction B provoquée par les bobinages statoriques. 

Le couple développé est alors égal à :
C = M . B . sin θ

induction moteur w22
rotor weg w22

L’angle θ augmente avec le couple résistant :

En fonctionnement si la valeur du couple résistant augmente et entraîne une valeur de θ qui dépasse le système devient instable : pour une augmentation de charge, le couple moteur diminue.

Au démarrage lorsque le moteur est raccordé directement sur le réseau triphasé, la montée en vitesse du champ tournant statorique est telle qu’il est probable que l’inertie et le couple résistant de la charge à entraîner empêche la montée en vitesse du rotor, l’angle θ va varier de 0 à 2π avec une valeur moyenne nulle de sin θ. Le moteur ne démarre pas.

principe moteur synchrone

Une puissance massique élevée

En éliminant les pertes Joule rotoriques, ce moteur électrique a une température de fonctionnement réduite qui permet une réduction de la taille de la carcasse.

puissance massique w22 magnet

Comparatif d'encombrement entre le W22 Magnet IE4 et IE5

moteur ie4 ie5 weg w22 magnet
moteurs ie4 ie5

Caractéristiques du W22 Magnet

w22 magnet classe ie5

Notre gamme

Les systèmes d’entraînement à aimants permanents composés d’un moteur synchrone W22 Magnet et d’un variateur de fréquence WEG CFW11

Puissances comprises entre 15 kW et 500 kW

Carcasse : 132S à 355M/L

Vitesse de rotation : 180 à 3 600 tr/min (rpm)

Tension : 380 V à 440 V – 50 ou 60Hz

Lubrification des roulements par graisseurs

Étanchéité des paliers par joint V´Ring (IP55) ou W3 Seal® (IPW66 en option)

Protection thermique des bobinages par thermistances CTP, 01 par phase

Variateurs de fréquence CFW11

Les variateurs de fréquence CFW11 sont à la pointe de la technologie et possèdent un applicatif logiciel dédié au pilotage des moteurs synchrones W22 Magnet. 

Les qualités premières de ces produits sont d’excellentes performances statiques et dynamiques, une grande précision dans le contrôle du couple, de la vitesse et du positionnement ainsi qu’une forte capacité de surcharge qui permettent d’améliorer la productivité et de faire d’importantes économies d’énergie.

Les variateurs de fréquence CFW11 intègre un applicatif spécifique pour la commande, sans codeur, des moteurs à aimants permanents avec un contrôle spécifique dénommé “Couple maximal par ampère”.

Cet algorithme combine les deux composantes que sont le couple d’alignement et le couple de reluctance de manière à obtenir des systèmes d’entraînement performants et efficients.

Couple contant sur toute la plage de vitesse

Couple nominal constant disponible entre 240 tr/min (rpm) et la vitesse nominale sans avoir besoin de ventilation forcée. Un codeur est nécessaire pour un fonctionnement en-dessous de 240 tr/min (rpm).

Les puissances absorbées par les moteurs de ventilation forcée sont comprises entre 470 W, pour un moteur électrique principal de 20 HP, et 1400 W pour un moteur électrique principal de 200 HP.

En éliminant la ventilation forcée, le W22 Magnet peut ainsi économiser chaque année jusqu’à 12 264 kWh. 

Aimant permanent

L’aimant permanent est fabriqué à partir d’une combinaison de néodyme, de fer et de bore (NdFeB). Ce matériau ainsi obtenu est appelé communément aimant en terres rares. De plus, afin d’augmenter leur résistance mécanique et leur protection à la corrosion l’aimant constitué de néodyme, de fer et de bore est recouvert d’une couche époxy protectrice.

Cet aimant est dix huit fois plus résistant qu’un aimant classique en ferrite.

Maintenance réduite

Grâce à sa température de fonctionnement réduite, le W22 Magnet permet une plus grande longévité des roulements, composants et matériaux d’isolation.

Des roulements plus froids permettent un allongement de leur durée de vie estimée à 100 000 heures pour un accouplement direct.

Norme CEI 60034-30-2

Le texte paru en décembre 2016 normalise les classes IE des moteurs synchrones pilotés par variateur de fréquence pour les machines ayant les caractéristiques suivantes :

Conditions ambiantes, idem 60034-30-1 : -20°C à +60°C – Altitude jusqu’à 4 000 mètres.
Puissance utile de 0,12 kW à 1 000 kW
  Tension : 50 à 1 000 V
Vitesse nominale comprise entre 600 et 6 000 tr/min (rpm)
Cette norme concernent les moteurs à courant alternatif conçus uniquement pour fonctionner avec un variateur de fréquence et qui ne peuvent pas démarrer directement en ligne.
Définition des classes de IE1 à IE5.

Découvrez notre livre blanc

Les moteurs à aimants permanents, à réluctance variable ou réluctance synchrone sont présentés dans ce livre blanc qui traite des évolutions récentes des technologies de moteurs électriques.

Choisir la technologie de machine la plus adaptée n’est pas uniquement liée au rendement. De nombreuses caractéristiques rentrent en compte telles que la facilité de maintenance des composants, son encombrement ou encore son prix.

En éliminant certaines pertes, les moteurs à aimants permanents ont un meilleur comportement à basse fréquence avec une machine à couple constant.