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Les marchés du moteur et du contrôle moteur sont en plein essor dans un certain nombre de domaines, en particulier les applications médicales et robotiques. En outre, il existe une forte demande de petits moteurs efficaces, à couple élevé et faible, et à puissance élevée et faible dans le secteur automobile.
Ces applications peuvent choisir entre des moteurs à courant continu à brosse, des moteurs à courant continu sans balais (BLDC) ou une combinaison des deux. La plupart des moteurs fonctionnent conformément à la loi D’induction de Faraday (voir ici)., Pourtant, il existe des différences clés entre ces moteurs et dans les possibilités d’emploi qui les attendent.
Moteurs À COURANT CONTINU à brosse
Depuis la fin des années 1800, Les moteurs à courant continu à brosse sont l’un des types de moteurs les plus simples. Sans l’alimentation en courant continu ou la batterie requise pour le fonctionnement, un moteur à courant continu à brosse typique se compose d’une armature (aka, rotor), d’un commutateur, de brosses, d’un essieu et d’un aimant de champ (Fig. 1) (voir « Principes Fondamentaux Du Moteur à courant continu brossé »).
1., Simple dans la construction, un moteur universel de brosse de C. C inclut une armature ou un rotor, un commutateur, des brosses, un axe, et un aimant de champ. Naturellement, une batterie ou une alimentation est requise.Les propriétés du moteur sont déterminées par le matériau dont il est fait, le nombre de bobines enroulées autour de lui et la densité des bobines. L’armature ou le rotor est un électroaimant et l’aimant de champ est un aimant permanent. Le commutateur est un dispositif à anneau fendu enroulé autour de l’axe qui entre en contact physiquement avec les brosses, qui sont connectées aux pôles opposés de la source d’alimentation (Fig. 2).,
2. Un anneau fendu s’enroulant autour de l’axe, le commutateur établit un contact physique avec les brosses, qui se connectent aux pôles opposés d’une source d’énergie pour fournir des charges positives et négatives au commutateur.
Les balais chargent le commutateur inversement en polarité par rapport à l’aimant permanent, provoquant à son tour la rotation de l’induit. Le sens de rotation, dans le sens horaire et / ou antihoraire, peut être inversé facilement en inversant la polarité des brosses, c’est-à-dire en inversant les fils de la batterie.,
Brushless DC Motors
En termes de différences, le nom est un cadeau mort. Les moteurs BLDC manquent de brosses. Mais leurs différences de conception sont un peu plus sophistiquées (voir « Principes Fondamentaux Du Moteur Brushless DC (BLDC)”). Un moteur BLDC monte ses aimants permanents, généralement quatre ou plus, autour du périmètre du rotor dans un motif croisé (Fig. 3).
3. Vu du haut, ce moteur à courant continu sans balais (BLDC) utilise quatre aimants permanents montés sur le dessus de son rotor, éliminant le besoin de connexions, d’un commutateur et de brosses.,
L’efficacité est une caractéristique principale de vente pour les moteurs BLDC. Parce que le rotor est le seul porteur des aimants, il ne nécessite aucune alimentation, c’est-à-dire pas de connexions, pas de commutateur et pas de brosses. À la place de ceux-ci, le moteur utilise des circuits de commande. Pour détecter où se trouve le rotor à certains moments, les moteurs BLDC utilisent, avec des contrôleurs, des encodeurs rotatifs ou un capteur Hall (voir « Brushless DC Motor Control Made Easy”).
Les moteurs BLDC sont des moteurs synchrones, ce qui signifie que leurs rotors et stators tournent à la même fréquence., Ils sont disponibles dans des configurations monophasées, biphasées et triphasées (voir « Moteur À COURANT CONTINU Sans Balais (BLDC)”).
pour brosser
Lorsqu’il s’agit d’une gamme d’applications de base vaguement définie, on peut utiliser une brosse ou un moteur brushless. Et comme toutes les technologies comparables et concurrentes, les moteurs à brosse et sans balais ont leurs avantages et leurs inconvénients.
côté pro, Les moteurs à brosse sont généralement peu coûteux et fiables. Ils offrent également un contrôle simple à deux fils et nécessitent un contrôle assez simple ou aucun contrôle du tout dans les conceptions à vitesse fixe., Si les balais sont remplaçables, ces moteurs ont également une durée de vie opérationnelle quelque peu prolongée. Et parce qu’ils ont besoin de peu de composants externes ou pas du tout de composants externes, les moteurs de brosse ont tendance à gérer les environnements difficiles de manière fiable.
pour l’inconvénient, les moteurs de brosse nécessitent un entretien périodique car les brosses doivent être nettoyées et remplacées pour un fonctionnement continu, les excluant pour les conceptions médicales critiques. En outre, si un couple élevé est requis, Les moteurs de brosse tombent un peu à plat. À mesure que la vitesse augmente, le frottement de la brosse augmente et le couple viable diminue.,
cependant, le couple peut ne pas être un problème dans certaines applications et pourrait en fait être souhaitable. Par exemple, les brosses à dents électriques nécessitent des vitesses plus élevées avec un couple décroissant, ce qui est bon pour la brosse, les dents et les gencives.
les autres inconvénients des moteurs à courant continu à balais comprennent une dissipation thermique insuffisante causée par les limitations du rotor, une inertie élevée du rotor, une plage de vitesse réduite due aux limitations imposées par les balais et des interférences électromagnétiques (EMI) générées par l’Arc de la brosse.
ou ne pas brosser
Les moteurs BLDC présentent un certain nombre d’avantages par rapport à leurs frères de brosse., D’une part, ils sont plus précis dans les applications de positionnement, en s’appuyant sur des capteurs de position à effet Hall pour la commutation. Ils nécessitent également moins et parfois aucun entretien en raison du manque de brosses.
ils battent les moteurs à brosse dans le compromis vitesse / couple avec leur capacité à maintenir ou à augmenter le couple à différentes vitesses. Il est important de noter qu’il n’y a pas de perte de puissance entre les brosses, ce qui rend les composants beaucoup plus efficaces. Les autres avantages de BLDC incluent la puissance de sortie élevée, la petite taille, une meilleure dissipation thermique, des plages de vitesse plus élevées et un fonctionnement à faible bruit (mécanique et électrique).,
Rien n’est parfait, cependant. Les moteurs BLDC ont un coût de construction plus élevé. Ils nécessitent également des stratégies de contrôle qui peuvent être à la fois complexes et coûteuses. Et, ils ont besoin d’un contrôleur qui peut coûter presque autant que sinon plus que le moteur BLDC qu’il régit.
Le choix se trouve dans nos applications
Les lignes de fond pour faire un choix entre les composants de tout type sont le type d’application et le seuil de coût pour le produit final. Par exemple, un robot jouet ciblant le marché de six à huit ans peut nécessiter quatre à neuf moteurs., Ils peuvent tous être des composants CC à brosse ou sans balais ou un mélange des deux.
Si ce robot n’effectue que des mouvements de base ou fait partie d’un kit d’Introduction, il n’est pas nécessaire d’utiliser des BLDC à longue durée de vie qui coûtent plus cher que leurs homologues brossés. Le jouet ou le kit finira probablement dans le bac de recyclage bien avant que les moteurs de brosse aient brûlé.
Les applications typiques des moteurs à courant continu brossés comprennent les jouets motorisés, les appareils électroménagers et les périphériques informatiques. Les constructeurs automobiles les enrôlent pour les vitres électriques, les sièges et autres conceptions en cabine en raison de leur faible coût et de leur conception simple.,
Les moteurs BLDC sont plus polyvalents, principalement en raison de leur savoir-faire dans les départements de vitesse et de couple. Ils viennent également dans des emballages compacts, ce qui les rend viables pour une variété de conceptions compactes. Les applications typiques incluent les disques durs d’ordinateur, les lecteurs multimédias à base mécanique, les ventilateurs de refroidissement à composants électroniques, les outils électriques sans fil, les systèmes de CVC et de réfrigération, les systèmes industriels et de fabrication et les platines à entraînement direct.
l’industrie automobile utilise également des moteurs BLDC de puissance supérieure pour fonctionner dans les véhicules électriques et hybrides., Ces moteurs sont essentiellement des moteurs synchrones à COURANT ALTERNATIF avec des rotors à aimant permanent. D’autres utilisations uniques incluent les vélos électriques où les moteurs s’insèrent dans les roues ou les enjoliveurs, le positionnement et l’actionnement industriels, les robots d’assemblage et les actionneurs linéaires pour le contrôle des soupapes.
