Qu’est-ce qu’un moteur sans balais ?
Un moteur sans balais est un moteur dans lequel le collecteur, les balais et les autres pièces mécaniques de contact ont été supprimés. Le collecteur et les balais sont éliminés par un circuit électronique qui prend la place du collecteur. Dans les moteurs à courant continu, la force magnétique du circuit d’enroulement du stator entraîne le rotor à aimant permanent. Le courant est commuté par des capteurs et des commutateurs à semi-conducteurs pour faire tourner le moteur.
Ils présentent les caractéristiques des moteurs à courant continu en ce sens que le courant est proportionnel au couple et la tension proportionnelle à la vitesse de rotation. La structure incorpore les meilleures caractéristiques des deux types de moteurs – les moteurs à courant alternatif. Ils sont de petite taille, ont un rendement élevé et une longue durée de vie, ne produisent pas d’étincelles et ne sont pas bruyants. Ils sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, des ordinateurs aux appareils ménagers.
Utilisations des moteurs sans balais
Les moteurs sans balais ont les caractéristiques des moteurs à courant continu et se distinguent par un rendement élevé, une longue durée de vie et un faible niveau de bruit. Ils sont largement utilisés dans les appareils ménagers, les équipements électroniques et les automobiles. Dans les appareils ménagers, ils sont utilisés dans les moteurs de ventilateurs et les moteurs d’entraînement pour les climatiseurs, les lave-vaisselle, les lave-linge, les réfrigérateurs, les ventilateurs, les aspirateurs, etc. Ils sont idéaux pour les compresseurs des climatiseurs et des réfrigérateurs commandés par inverseur.
Dans l’électronique professionnelle, ils sont utilisés dans une large gamme de situations telles que l’alimentation en papier des imprimantes laser, les entraînements d’hélices et les commandes de cardans pour les drones, les disques durs et les disques optiques, et les entraînements de perceuses, de tournevis et de scies pour l’outillage. Ils sont également utilisés dans les distributeurs automatiques, les terminaux financiers et les distributeurs de billets, ainsi que dans les photocopieurs, les chauffe-eau et les vitrines réfrigérées.
De plus, leur utilisation dans le secteur automobile augmente rapidement. Elle s’étend aux moteurs d’entraînement pour la direction assistée électrique, le verrouillage des portes, le réglage de l’axe optique des phares, l’ouverture et la fermeture des portes, les compresseurs de climatisation pour les véhicules électriques et les moteurs de traction pour les véhicules électriques.
Principe des moteurs sans balais
Les moteurs sans balais se composent d’un rotor et d’un stator, d’un capteur pour détecter la position de rotation du rotor et d’un circuit d’attaque pour l’entraînement.
1. Le rotor et le stator
Le rotor utilise des aimants permanents pour créer un champ magnétique, tandis que le stator est enroulé avec des bobines pour générer un flux magnétique. En fonction de l’angle de rotation du rotor, la direction du courant dans les bobines du stator est modifiée pour changer la direction du flux magnétique. Les moteurs sans balais utilisent des capteurs et des commutateurs à semi-conducteurs au lieu de commutateurs et de balais pour modifier la direction du flux magnétique.
2. Détection de la position de rotation du rotor
Des circuits intégrés à effet Hall ou des codeurs optiques sont utilisés comme capteurs pour détecter la position de rotation du rotor. Une autre méthode consiste à détecter la force contre-électromotrice. Le rotor est mis en rotation en détectant la position du rotor et en commutant le courant de manière à ce que la direction du flux magnétique dans le stator avance de manière séquentielle. Si l’enroulement du moteur est triphasé, trois capteurs sont placés à l’intérieur du stator et un signal numérique est émis lorsque le rotor tourne.
3. Moteur d’entraînement
Les moteurs sans balais nécessitent un pilote de circuit inverseur pour contrôler le moteur en tant que source d’énergie. Un transistor de commutation est connecté à l’enroulement du moteur et six transistors constituent l’inverseur. L’alimentation commerciale est redressée par un pont de diodes pour la convertir en tension continue, ensuite fournie au circuit inverseur.
Un signal numérique provenant du capteur de détection de la position du rotor est transmis aux transistors du circuit de l’onduleur. Cela permet d’activer et de désactiver l’alimentation électrique de l’onduleur. Cette puissance est fournie aux enroulements du moteur et entraîne le moteur. L’angle du pôle magnétique du rotor est détecté à partir d’une combinaison de signaux provenant des capteurs et les transistors dans les enroulements où le couple est nécessaire sont contrôlés de manière à créer un champ magnétique rotatif.
La vitesse de rotation du moteur est renvoyée par les signaux des capteurs au circuit de commande afin qu’une vitesse donnée puisse être maintenue.
Autres informations sur les moteurs sans balais
Caractéristiques des moteurs sans balais
1. Longue durée de vie
Les moteurs sans balais ont une longue durée de vie grâce à l’absence de collecteur et de balais et à l’absence de pièces coulissantes. Ils durent 10 fois plus longtemps que les moteurs à balais et sont plus faciles à entretenir.
2. Caractéristiques du moteur
Le moteur a les caractéristiques d’un moteur à courant continu : le courant et le couple, la tension et la vitesse de rotation sont proportionnels, et un couple élevé peut être obtenu même à faible vitesse. Il a le rendement le plus élevé par rapport aux autres moteurs. Sa petite taille et son faible niveau de bruit le rendent adapté à une large gamme d’utilisations. La rotation à grande vitesse est également facile et le bruit généré est faible.
3. Contrôlabilité
Les caractéristiques de petite taille et de poids léger, ainsi que le moment d’inertie relativement faible, font que les moteurs suivent parfaitement les changements. Même si la charge change, il est possible de fonctionner à une vitesse stable, de la petite à la grande vitesse.
4. Inconvénients
Le moteur nécessite un circuit inverseur pour contrôler la rotation du moteur en tant que source d’énergie. Le coût global de l’appareil, y compris le contrôleur et le capteur de position rotatif, est désavantageux.