Un générateur synchrone à aimant permanent (PMSG) est un générateur électrique qui utilise des aimants permanents au lieu de bobines de fil électrique pour produire des champs magnétiques. Les aimants qui conservent leurs champs magnétiques pendant de longues périodes dans des conditions variables sont appelés aimants permanents. Les générateurs électriques standard nécessitent des enroulements de moteur appelés bobines d’excitation pour créer le champ magnétique utilisé pour produire du courant électrique. Le remplacement des bobines par des aimants permanents élimine la puissance requise pour faire fonctionner les bobines, réduit la taille du moteur et permet de générer de la puissance à différentes vitesses.
Les générateurs électriques à bobine standard alimentés à la vapeur ou à l’eau fonctionnent normalement à une vitesse constante pour produire de l’électricité avec une tension et une fréquence constantes. Dans la production hydraulique ou hydroélectrique, les niveaux d’eau variables dans les barrages et les lacs d’approvisionnement peuvent rendre difficile le maintien d’un débit adéquat vers le générateur. Un générateur synchrone à aimant permanent peut fonctionner à une grande variété de vitesses, permettant un meilleur fonctionnement avec des niveaux d’eau saisonniers. Ils n’ont pas non plus besoin de boîtes de vitesses à régulation de vitesse.
Les PMSG à faible vitesse ont entraîné le développement d’éoliennes efficaces. La nature variable du vent crée des problèmes pour les générateurs électriques standard qui doivent fonctionner dans des conditions stables. Les générateurs à aimants permanents peuvent fonctionner à différentes vitesses, ont un poids réduit en fonctionnant comme une unité à entraînement direct sans engrenages et sont très durables.
Ces systèmes ont été intégrés à la technologie hybride automobile. Une automobile hybride utilise des bancs de batteries pour alimenter un ou plusieurs moteurs électriques. L’entraînement électrique peut utiliser un générateur synchrone à aimant permanent qui fonctionnera comme un moteur ou un générateur. L’énergie de la batterie envoyée au PMSG peut aider à déplacer l’automobile en agissant comme un moteur, et lorsque le véhicule ralentit, le générateur aide à recharger les batteries.
Un bon marché pour les systèmes PMSG est celui de la cogénération d’électricité. La production de gaz naturel ou de charbon produit une grande quantité de gaz de combustion. La production d’électricité au combustible a généralement des rendements d’environ 30 pour cent. Les gaz de combustion peuvent être amenés à une turbine à grande vitesse reliée à une génératrice synchrone. La production d’électricité à partir du flux de gaz résiduaires peut augmenter l’efficacité totale de la production à environ 70 %.
Les aimants permanents ne sont généralement pas faits de fer, qui peut perdre sa force magnétique avec le temps. Un type d’aimant appelé aimant de terre rare peut être façonné dans les formes nécessaires pour s’adapter à l’intérieur d’un PMSG. Les aimants de terres rares peuvent être fabriqués à partir de combinaisons samarium/cobalt ou néodyme/fer/bore. Ces aimants sont appelés terres rares car le samarium et le néodyme sont répertoriés dans la section des terres rares du tableau périodique, un tableau de tous les éléments naturels et synthétiques connus.