Les dispositifs électromagnétiques ont des circuits magnétiques qui contiennent des matériaux à faible résistance (par exemple le fer), ce qui minimise la quantité d'énergie électrique nécessaire pour générer le champ magnétique. Les lacunes dans les circuits magnétiques sont généralement inévitables, car elles contiennent de l'air, qui offre une résistance élevée au flux magnétique. Ces lacunes doivent être préjudiciables en termes de courant magnétisant et de pertes électriques associées.


Un entrefer est une partie non magnétique d'un circuit magnétique, qui est généralement connectée en série avec le reste du circuit, de sorte qu'une grande partie du flux magnétique passe par l'entrefer. Les entrefers peuvent être remplis de matériaux non magnétiques tels que le gaz, l'eau, le vide, le plastique, le bois, etc.

01 Effets d'un entrefer

Le stator et le rotor sont les deux principaux composants d'un moteur, ils sont couplés magnétiquement et l'énergie est transférée à travers la machine des deux côtés au moyen d'un champ magnétique, un petit entrefer conduit à un faible bruit et à une traction magnétique déséquilibrée plus faible. En raison de l'augmentation de la magnétorésistance de l'entrefer, le flux magnétique se propage dans le milieu environnant, ce qui peut entraîner un effet de frange de flux, un phénomène indésirable qui augmente les pertes par proximité et par courant de Foucault dans les conducteurs situés à proximité de l'entrefer. L'entrefer entraîne une réduction de la chaîne magnétique entre le rotor et le stator et est considéré comme une perte. Comme le flux magnétique entre les enroulements du stator et du rotor est réduit, ce qui affaiblit le transfert d'énergie magnétique, un entrefer important signifie un courant magnétisant plus important et un facteur de puissance faible, et le côté positif d'un entrefer important a un meilleur effet sur la capacité de surcharge du moteur.

L'entrefer peut faire partie intégrante de la garantie du bon fonctionnement de l'équipement, il doit être aussi petit que possible, la forme et la taille de l'entrefer dépendent du type et de la forme du circuit magnétique, qui est déterminé par le principe de fonctionnement, la performance, la taille, l'efficacité et de nombreux autres facteurs techniques. Dans les machines tournantes, où un mouvement physique entre le stator et le rotor est nécessaire, un entrefer n'est généralement pas nécessaire, mais il est inévitable, et l'entrefer minimum pratique pour les machines industrielles est d'environ 0,2 mm. Dans les relais, l'entrefer est généralement une partie intégrante qui facilite le mouvement entre les parties fixes (telles que les enroulements et les noyaux) et l'armature active, actionnant mécaniquement la connexion ou la déconnexion des principaux contacts électriques. Les entrefers sont généralement évités dans les transformateurs conventionnels, qui servent à transférer instantanément l'énergie de l'enroulement primaire à l'enroulement secondaire sans nécessiter de stockage d'énergie.

02 L'entrefer dans les moteurs électriques

L'entrefer est l'espace entre le rotor et le stator d'un moteur, un "espace libre ouvert" qui sépare physiquement les deux parties du moteur, et comme le rotor et le stator ne sont pas couplés magnétiquement, il y a un entrefer entre eux. Lorsque le moteur est correctement alimenté (en fonction du type de machine), un champ magnétique s'établit et relie le stator au rotor. En raison de l'entrefer, une partie du champ magnétique traverse soit le rotor, soit le stator, mais pas les deux, et cette partie du flux magnétique est appelée flux de fuite ou flux d'entrefer (parce qu'elle ne traverse que l'entrefer). Ce flux de fuite ne joue aucun rôle dans le transfert de puissance car il n'est connecté ni au stator ni au rotor, et le courant généré pour établir le flux de fuite fait perdre de la puissance à la machine.

Le stator et le rotor sont tous deux constitués d'un matériau magnétique (généralement de l'acier au silicium), et plus la perméabilité du milieu du noyau est élevée, plus la réluctance et la perméabilité de l'air sont faibles ; plus la réluctance est élevée, plus l'entrefer est long et plus la fuite est importante, ce qui entraîne une diminution de la puissance. Par conséquent, la longueur de la bande d'air est maintenue aussi courte que possible pour permettre la séparation entre le rotor et le stator et pour assurer l'équilibre mécanique requis de la machine. Un rotor à rotation libre est mis de côté avec un écart d'environ 2 mm comme perte magnétique sacrificielle afin que le moteur ou le générateur puisse fonctionner correctement sur le plan mécanique.


Dans les moteurs synchrones et à courant continu, deux champs magnétiques distincts interagissent dans l'entrefer, et le champ alternatif généré par l'induit (stationnaire dans les moteurs synchrones, rotatif dans les moteurs à courant continu) fausse l'alimentation du champ continu et réduit l'efficacité et les performances du moteur ; l'augmentation de l'entrefer réduit l'effet de la "réaction de l'induit", de sorte que l'entrefer de ces machines sera inférieur à celui d'un moteur à induction. Par conséquent, l'entrefer de ces machines sera plusieurs fois supérieur à celui d'un moteur à induction. Dans un moteur à induction, la force électromotrice induite dans les enroulements du rotor est la force électromotrice mutuelle. Lorsque la force électromotrice induite dans le rotor est générée par l'induction mutuelle, le moteur à induction peut être considéré comme un transformateur rotatif, et plus l'entrefer est grand, plus le flux de fuite est important et plus le flux mutuel est faible, ce qui réduit la force électromotrice, le courant et le couple du rotor.

Dans les moteurs synchrones, le flux magnétique est établi séparément par les enroulements du champ magnétique et la force électromotrice induite dans les enroulements de l'induit du stator n'est pas générée par l'induction mutuelle, mais par la force électromotrice induite dynamique due au mouvement relatif entre le champ magnétique et les conducteurs, c'est pourquoi l'entrefer n'est pas pris en compte. Dans le cas d'un moteur à pôles convexes, l'entrefer sera beaucoup plus important dans la région entre les pôles. L'entrefer nécessaire pour séparer le rotor en rotation du stator dans un générateur doit être aussi petit que possible pour réduire la puissance magnétisante requise, mais il doit être suffisamment grand pour éviter tout contact entre les deux, les tolérances de fabrication dans leurs dimensions, ou les mouvements dus à la déflexion mécanique et au desserrage des roulements de support.

Dans tous les cas, l'écart doit être suffisant pour que l'excentricité du rotor par rapport au stator n'affecte pas la rigidité de l'arbre en raison d'un déséquilibre de la tension magnétique, ce qui pourrait permettre au rotor de heurter le stator. Les calculs empiriques couramment utilisés comprennent la vitesse circonférentielle du rotor, la longueur du noyau et le diamètre du rotor. L'augmentation de l'entrefer accroît le courant de magnétisation et réduit également les pertes dues aux charges parasites. Pour les moteurs à induction, des valeurs pratiques de 0,2 à 5 mm sont typiques pour une gamme de puissances nominales allant de 3/4 à 750 kW, les vitesses de moteur plus élevées entraînant des entrefers plus importants.

Previous：Comment le nouveau moteur asynchrone à rotor bobiné permet de réaliser des économies d'énergie
Next：Qu'est-ce que la machine à souder les fils émaillés à moteur à flamme hydrogène-oxygène ?