Qu’est-ce qu’un moteur à balais ?
Les moteurs à balais sont des moteurs dotés de contacts coulissants, appelés balais, qui conduisent le courant vers l’arbre en rotation.
Les balais sont également utilisés dans les moteurs à courant alternatif à enroulement filaire mais le terme de moteur à balais fait généralement référence aux moteurs à balais à courant continu.
Ils se caractérisent par une construction simple et peu coûteuse et un contrôle facile du couple. Cependant, les balais sont usés par la rotation et nécessitent un entretien régulier. L’inconvénient est qu’ils génèrent du bruit lorsqu’ils sont entraînés.
Utilisations des moteurs à balais
Les moteurs à balais sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, des produits de consommation aux secteurs industriels. Voici quelques exemples typiques :
- Petits ventilateurs de bureau et ventilateurs de refroidissement de PC.
- Équipements industriels tels que les ventilateurs d’évacuation des chaudières.
- Moteurs de roulement pour les trains de banlieue.
- Moteurs de levage d’ascenseurs.
En raison de leur faible coût parmi les moteurs à courant continu, ils sont utilisés dans les ventilateurs de refroidissement des équipements de bureau à courant continu. Ils sont également utilisés depuis longtemps dans les équipements mobiles tels que les trains et les ascenseurs, en raison de leur facilité de contrôle du couple et de la vitesse de rotation.
Ces dernières années, la commande par inverseur s’est imposée pour le contrôle du couple dans les équipements mobiles car elle ne nécessite pas de balais et est facile à entretenir. Les moteurs sans balais sont également de plus en plus populaires.
Principe des moteurs à balais
Les moteurs à balais se composent d’un rotor, d’un stator et d’un collecteur. Le stator peut être une bobine ou un aimant permanent.
Le stator génère un champ magnétique en permanence, et le courant circulant dans la bobine enroulée autour du rotor ainsi que le champ magnétique du stator génèrent une force électromagnétique qui fait tourner le moteur.
Il est important que les balais soient en contact avec le collecteur et que le courant de la bobine soit orienté dans une seule direction.
Le couple et la vitesse peuvent être contrôlés en faisant varier l’intensité du courant.
Autres informations sur les moteurs à balais
1. Durée de vie du moteur à balais
La durée de vie des balais des moteurs à balais est généralement de plusieurs centaines à plusieurs milliers d’heures. La durée de vie du moteur à balais lui-même, en revanche, est déterminée par la durée de vie des roulements et se situe généralement entre quelques dizaines de milliers et quelques centaines de milliers d’heures.
Les moteurs à balais tournent en alternant les forces de répulsion et d’attraction entre le stator et le rotor. Pour que le rotor tourne, la polarité de la force magnétique doit être modifiée en fonction de l’angle de rotation, ce qui est réalisé par le collecteur.
Le moteur peut être entraîné simplement en appliquant une tension continue. Cela le rend simple à conduire et facile à utiliser mais les balais sont des contacts mécaniques qui s’usent en raison de la rotation. Aussi, si les balais ne peuvent pas être remplacés, la durée de vie du moteur correspond à la durée de vie des balais.
2. Différence avec les moteurs sans balais
Les moteurs à balais sont également appelés moteurs à courant continu car ils peuvent être facilement alimentés par une source de courant continu. Les moteurs sans balais, quant à eux, sont également appelés moteurs synchrones à aimant permanent. Les moteurs à balais sont plus faciles à piloter et moins coûteux que les moteurs sans balais et peuvent donc être utilisés dans un large éventail de situations.
Les moteurs à balais sont utilisés dans de nombreuses applications mais leur courte durée de vie due à l’usure des balais est un inconvénient. Le remplacement des balais est nécessaire pour une utilisation à long terme. Les moteurs à balais peuvent être commandés par une tension continue ou par des impulsions MLI.
Les moteurs sans balais, quant à eux, éliminent le collecteur et les balais et utilisent des aimants permanents dans le rotor. L’absence de balais se traduit par une durée de vie plus longue, et la durée de vie des roulements est la durée de vie d’un moteur sans balais.
Les entraînements de moteurs sans balais peuvent être classés en “entraînements à ondes carrées”, c’est-à-dire entraînés par une tension à ondes carrées, ou en “entraînements à ondes sinusoïdales”, c’est-à-dire entraînés par une tension à ondes sinusoïdales. L’entraînement à onde carrée a un circuit d’entraînement relativement simple et, d’autre part, génère du bruit et des vibrations pendant la rotation. L’entraînement sinusoïdal, quant à lui, possède un circuit d’entraînement plus complexe. Il se caractérise cependant par un bruit et des vibrations moindres pendant la rotation.