Moteur PMSM ou BLDC : quelle différence entre ces deux moteurs à aimants ?
Les fiches techniques parlent tantôt de moteur « BLDC », tantôt de moteur « PMSM », parfois pour des moteurs qui semblent identiques. Ce n'est pas un hasard : ces deux noms désignent des cousins très proches. Ce guide explique ce qui les distingue vraiment, et pourquoi la question compte surtout pour le contrôleur.
L'essentiel
- BLDC et PMSM sont deux moteurs sans balais à aimants permanents, construits de la même façon dans les grandes lignes.
- La différence tient à la forme de la tension que le moteur produit en tournant : en trapèze pour le BLDC, en sinus pour le PMSM.
- Un BLDC se marie naturellement à une commande en onde carrée, un PMSM à une commande sinusoïdale ou vectorielle (FOC).
- En pratique, la plupart des moteurs de trottinette se pilotent très bien en FOC, quel que soit leur nom.
Ce qu'ils ont en commun
Les deux moteurs ont :
- des aimants permanents sur la partie tournante, le rotor ;
- des bobinages sur la partie fixe, le stator, répartis en trois phases ;
- aucun balai : c'est le contrôleur qui commute le courant électroniquement, d'où le nom « brushless », sans balais.
Le moteur moyeu d'une trottinette est de ce type, avec une particularité : le rotor est à l'extérieur. Les aimants sont collés à l'intérieur de la jante, qui tourne autour du stator fixé à l'axe. On parle de moteur à rotor extérieur.
La vraie différence : la force contre-électromotrice
Quand on fait tourner un moteur à aimants à la main, il produit une tension à ses bornes : c'est une dynamo. Cette tension s'appelle la force contre-électromotrice. Sa forme dépend de la façon dont les bobinages sont répartis et dont les aimants sont formés.
| BLDC | PMSM | |
|---|---|---|
| Forme de la tension produite | Trapézoïdale (plateaux et rampes) | Sinusoïdale |
| Commande naturelle | Onde carrée, six étapes par tour électrique | Sinusoïdale ou vectorielle (FOC) |
| Couple avec sa commande naturelle | Légères ondulations à chaque commutation | Très régulier |
| Capteurs typiques | Trois capteurs Hall suffisent | Position fine nécessaire : codeur, résolveur, ou estimation |
Avec une commande en onde carrée, le courant est envoyé par paliers dans deux phases à la fois. Si la tension du moteur a la même forme de plateau, le couple reste presque constant : c'est l'accord du BLDC. Avec une commande sinusoïdale, le courant varie en douceur dans les trois phases ; si la tension du moteur est elle aussi sinusoïdale, le couple est parfaitement lisse : c'est l'accord du PMSM.
Dans la réalité, la frontière est floue
La plupart des moteurs réels se situent entre les deux : leur tension n'est ni un trapèze parfait ni une sinusoïde pure. C'est pourquoi un même moteur de trottinette peut être vendu sous l'un ou l'autre nom.
Dans la pratique de l'atelier, la plupart des moteurs moyeux de trottinette se pilotent très bien en commande vectorielle, qui les rend plus silencieux et plus doux qu'en onde carrée. La forme exacte de leur tension n'a qu'un effet secondaire sur le résultat.
Et le moteur synchrone, et le moteur asynchrone ?
« Synchrone » signifie que le rotor tourne exactement au rythme du champ créé par les bobinages : c'est le cas des moteurs à aimants, BLDC comme PMSM. Le moteur asynchrone, lui, n'a pas d'aimants : le champ du rotor est induit par le stator, et le rotor tourne un peu moins vite que le champ. Robuste et sans aimants, il est moins compact à puissance égale, et on le rencontre peu sur les petits véhicules.
Aimants en surface ou à l'intérieur
Parmi les PMSM, on distingue encore les moteurs à aimants collés en surface du rotor (SPM) et ceux à aimants logés à l'intérieur (IPM). Cette différence change beaucoup le comportement à haute vitesse : c'est l'objet de notre guide moteurs IPM et SPM.
Ce que ça change quand on choisit un moteur
- Le nom, BLDC ou PMSM, compte moins que la tension, le courant supportable, le refroidissement et la constante de vitesse du moteur. Voir notre guide sur le Kv, le Kt et les pôles.
- Le contrôleur doit savoir lire les capteurs dont le moteur est équipé.
- Nos moteurs de trottinette électrique sont des moteurs à aimants sans balais, déclinés en versions High Speed et High Torque.
Questions fréquentes
Peut-on piloter un moteur BLDC en FOC ?
Oui. La commande vectorielle fonctionne très bien sur la plupart des moteurs dits BLDC, avec un gain de silence et de douceur. Le couple peut présenter de légères ondulations si la tension du moteur est très éloignée d'une sinusoïde, mais c'est rarement gênant.
Comment savoir si mon moteur est plutôt BLDC ou PMSM ?
En observant à l'oscilloscope la tension entre deux phases quand on fait tourner le moteur à la main : un sinus régulier indique un PMSM, des plateaux un BLDC. Dans la pratique, on n'a presque jamais besoin de le savoir.
Le moteur d'une trottinette est-il synchrone ?
Oui. C'est un moteur à aimants permanents, donc synchrone : sa vitesse de rotation est directement liée à la fréquence du courant que lui envoie le contrôleur.