1. Moteur à courant continu à balais
Dans les moteurs à balais, cette régulation est assurée par un commutateur rotatif situé sur l'arbre du moteur, appelé collecteur. Il s'agit d'un cylindre ou d'un disque rotatif divisé en plusieurs segments de contact métalliques sur le rotor. Ces segments sont reliés aux enroulements conducteurs du rotor. Deux ou plusieurs contacts fixes, appelés balais, en matériau conducteur souple comme le graphite, appuient sur le collecteur, établissant un contact électrique glissant avec les segments successifs pendant la rotation du rotor. Les balais alimentent sélectivement les enroulements en courant électrique. Lors de la rotation du rotor, le commutateur sélectionne différents enroulements et le courant directionnel est appliqué à un enroulement donné de sorte que le champ magnétique du rotor reste décalé par rapport au stator et crée un couple unidirectionnel.
2. Moteur à courant continu sans balais
Dans les moteurs à courant continu sans balais, un système d'asservissement électronique remplace les contacts mécaniques du commutateur. Un capteur électronique détecte l'angle du rotor et commande des commutateurs à semi-conducteurs, tels que des transistors, qui commutent le courant dans les enroulements, soit en inversant le sens du courant, soit, sur certains moteurs, en le coupant, à l'angle correct pour que les électroaimants produisent un couple dans un sens. La suppression du contact glissant permet aux moteurs sans balais de réduire les frottements et d'allonger leur durée de vie ; leur durée de vie n'est limitée que par la durée de vie de leurs roulements.
Les moteurs à courant continu à balais développent un couple maximal à l'arrêt, qui diminue linéairement à mesure que la vitesse augmente. Les moteurs sans balais permettent de surmonter certaines limitations des moteurs à balais, notamment un rendement supérieur et une moindre sensibilité à l'usure mécanique. Ces avantages se font au détriment d'une électronique de commande potentiellement moins robuste, plus complexe et plus coûteuse.
Un moteur sans balais classique est équipé d'aimants permanents qui tournent autour d'une armature fixe, éliminant ainsi les problèmes liés à la connexion du courant à l'armature mobile. Un contrôleur électronique remplace le collecteur du moteur à courant continu à balais, qui commute en permanence la phase des enroulements pour maintenir le moteur en rotation. Le contrôleur assure une distribution de puissance temporisée similaire grâce à un circuit à semi-conducteurs plutôt qu'au système de collecteur.
Les moteurs sans balais offrent plusieurs avantages par rapport aux moteurs à courant continu à balais, notamment un rapport couple/poids élevé, une efficacité accrue produisant plus de couple par watt, une fiabilité accrue, un bruit réduit, une durée de vie plus longue en éliminant l'érosion des balais et du collecteur, l'élimination des étincelles ionisantes du
Le collecteur et la réduction globale des interférences électromagnétiques (IEM) sont réduits. Sans bobinage sur le rotor, ils ne sont pas soumis aux forces centrifuges. De plus, comme les bobinages sont supportés par le carter, ils peuvent être refroidis par conduction, évitant ainsi toute circulation d'air à l'intérieur du moteur. Les composants internes du moteur peuvent ainsi être entièrement fermés et protégés des impuretés et autres corps étrangers.
La commutation des moteurs sans balais peut être implémentée par logiciel à l'aide d'un microcontrôleur, ou par des circuits analogiques ou numériques. La commutation par électronique plutôt que par balais offre une plus grande flexibilité et des fonctionnalités que les moteurs à courant continu à balais n'offrent pas, notamment la limitation de vitesse, le fonctionnement par micropas pour le contrôle des mouvements lents et précis, et le maintien du couple à l'arrêt. Le logiciel du contrôleur peut être personnalisé en fonction du moteur utilisé dans l'application, ce qui améliore l'efficacité de la commutation.
La puissance maximale qui peut être appliquée à un moteur sans balais est limitée presque exclusivement par la chaleur ; [citation nécessaire] trop de chaleur affaiblit les aimants et endommagera l'isolation des enroulements.
Lors de la conversion de l'électricité en puissance mécanique, les moteurs sans balais sont plus efficaces que les moteurs à balais, principalement grâce à l'absence de balais, ce qui réduit les pertes d'énergie mécanique dues aux frottements. Ce rendement accru est maximal dans les plages de performance du moteur à vide et à faible charge.
Les environnements et les exigences dans lesquels les fabricants utilisent des moteurs à courant continu de type sans balais comprennent un fonctionnement sans entretien, des vitesses élevées et un fonctionnement dans des environnements où les étincelles sont dangereuses (c'est-à-dire des environnements explosifs) ou pourraient affecter les équipements électroniques sensibles.
La construction d'un moteur brushless ressemble à celle d'un moteur pas à pas, mais ces moteurs présentent des différences importantes liées à leur mise en œuvre et à leur fonctionnement. Alors que les moteurs pas à pas sont souvent arrêtés avec le rotor dans une position angulaire définie, un moteur brushless est généralement conçu pour produire une rotation continue. Les deux types de moteurs peuvent être équipés d'un capteur de position du rotor pour un retour d'information interne. Un moteur pas à pas et un moteur brushless bien conçu peuvent tous deux maintenir un couple fini à zéro tr/min.
Date de publication : 08/03/2023
