Les machines synchrones à aimants permanents se composent d’un stator comportant un bobinage qui est alimenté en triphasé et produit un champ magnétique tournant à la fréquence d’alimentation et d’un rotor où le champ magnétique est produit par des aimants permanents.
Les moteurs à aimants permanents peuvent accepter des courants de surcharge importants pour démarrer rapidement. Associés à des variateurs de vitesse électroniques, ils trouvent leur place dans certaines applications de motorisation d'ascenseurs lorsque l'on cherche une certaine compacité et une accélération rapide (immeuble de grande hauteur par exemple). L’excitation, dans ce cas, est créée par les aimants permanents. Le couple instantané (dans n’importe quelle configuration de machine à aimants) est la somme de trois couples élémentaires : le couple réluctant, le couple hybride et le couple de détente.Il existe plusieurs sortes de machines synchrones à aimants permanents :
Aimants en surface : (MSAP_S) les aimants permanents sont collés sur le rotor à l’aide de résine ou on les insère dans des encoches faites dans le rotor. Le couple total dans cette machine est la somme d’un couple hybride et d’un couple de détente. Le couple réluctant est nul, le rotor ne présentant aucune saillance (variation de réluctance) quand il tourne.
Aimants enterrés : (MSAP_I2) les aimants permanents sont démagnétisés et enterrés dans le rotor, puis ils sont remagnétisés. Le couple total dans ce type de machine est égal à la somme d’un couple hybride, d’un couple de détente et d’un couple réluctant.
Aimants à concentration de flux : (MSAP_CF) les aimants permanents sont disposés de telle sorte qu’ils fournissent une concentration de flux dans l’entrefer, le couple total est égal à la somme d’un couple hybride, d’un couple de détente et d’un couple réluctant.La machine synchrone à aimants permanents en surface semble être le meilleur choix pour le moteur-roue. Ces machines ont effectivement des avantages non négligeables :
Rapports couple/masse et puissance/masse élevés.
Très bon rendement.
Moindre usure et moins de frais d'entretien (pas de balais, ni charbons).
Cependant ils ont tout de même certains inconvénients :
Coût élevé (à cause du prix des aimants).
Problème de tenue en température des aimants (250 °C pour le samarium-cobalt)
Risque de démagnétisation irréversible des aimants par la réaction d’induit.
Difficulté de défluxage et complexité de son électronique de commande (nécessité d’un capteur de position).
Impossibilité de régler l’excitation.
Pour atteindre des vitesses élevées, il est nécessaire d’augmenter le courant statorique afin de démagnétiser la machine. Ceci entraînera inévitablement une augmentation des pertes statoriques par effet Joule.
La non-régulation de ce flux ne permet pas une souplesse de contrôle sur une très large plage de vitesse.