Moteur sans balais

Un moteur sans balais, ou «moteur brushless», est une machine électrique de la catégorie des machines synchrones, dont le rotor est constitué d'un ou de plusieurs aimants permanents et pourvu d'origine d'un capteur de position rotorique.



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Machine électrique - Modélisme

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  • moteur sans balais est fréquemment prévue, asso-... trique, trop gourmande en courant, n'as-.... moteur électrique entraînant une hélice, le ... (source : volmag.free)
  • Le courant de sortie peut fluctuer entre 20 mA (nominal) et 400 mA (crête)....... Dans le domaine de la machine -outil, le système moteur poulie courroie... moteur sans balais est mesurée au moyen d'un encodeur pour commander les ... (source : heig-vd)

Un moteur sans balais, ou «moteur brushless», est une machine électrique de la catégorie des machines synchrones[1], dont le rotor est constitué d'un ou de plusieurs aimants permanents et pourvu d'origine d'un capteur de position rotorique (capteur à effet Hall, synchro-résolver, codeur incrémental par exemple).

Fonctionnement

Vu de l'extérieur, il fonctionne en courant continu. Son appellation (de l'anglais Brushless) vient du fait que ce type de moteur ne contient aucun collecteur tournant et par conséquent pas de balais. Par contre un dispositif électronique de commande doit assurer la commutation du courant dans les enroulements statoriques[2]. Ce système peut être, soit intégré au moteur pour les petites puissances, soit extérieur sous le forme d'un convertisseur de puissance (onduleur). Le rôle de la totalité capteur plus électronique de commande est d'assurer l'auto-pilotage[3] du moteur c'est-à-dire l'orthogonalité[3] du flux magnétique rotorique comparé au flux statorique[3], rôle jadis dévolu à la totalité balais-collecteur sur une machine à courant continu[3].

Évolutions comparé à la machine à courant continu

Moteur de ventilateur sans le rotor ; on y voit les bobines (moteur diphasé)
Ventilateur d'ordinateur démonté

Ce type de moteur électrique élimine l'ensemble des inconvénients du moteur à courant continu classique : problèmes de commutation au niveau du collecteur, défrettage, inertie, refroidissement (les pertes joules étant localisées au stator elles sont plus faciles à évacuer), puissance massique nettement plus grande, géométrie, durée de vie ; surtout l'indice de protection IP peut être augmentée comparé aux machines à courant continu du fait de l'absence de balais.

À performances identiques, son rendement est toujours meilleur, ceci étant dû en partie à l'absence de pertes mécaniques et électriques liées aux balais (en particulier lors de faibles charges). Mais également la majorité du temps à son inertie notablement réduite comparé à une machine équivalente à courant continu, ce paramètre étant prépondérant dans de nombreuses applications, surtout dans les phases d'accélération.

Toujours à performances identiques, le moteur sans balais est d'un prix de revient moindre que la machine à courant continu du fait du remplacement du collecteur et des balais par un capteur électronique d'un coût particulièrement réduit. Pour les petites puissance ce capteur assure les deux fonctions de détection de la position rotorique et de commutation du courant. Alors, le fonctionnement est semblable, vu de l'extérieur, à une machine à courant continu : il suffit de faire fluctuer la tension d'alimentation pour faire fluctuer la vitesse de rotation et dans de nombreuses utilisations ceci ne nécessite pas le recours à un variateur électronique de vitesse (petits ventilateurs par exemple).

Pour la grande majorité des applications nécessitant une commande et une régulation électronique du couple, de la vitesse et/ou de la position, les avantages du moteur sans balais sont tels qu'il a totalement remplacé la machine à courant continu et , en liaison avec les progrès de l'électronique de puissance (par exemple les IGBT), le prix de revient de ces solutions s'en est trouvé réduit dans le même temps que leurs performances on été notablement perfectionnées.

Utilisations

Moteur de lecteur de disquette d'ordinateur

Les moteurs brushless sont beaucoup utilisés dans l'industrie, surtout dans les servo-mécanismes des machines-outils et en robotique[4], où ils ont fait disparaître les machines à courant continu. On trouve de tels moteurs pour des couples de quelques Newton-mètres jusqu'à plusieurs centaines de Nm et des puissance que quelques centaines de watts jusqu'à des centaines de kilowatts[5].

Ils équipent surtout les disques durs et les graveurs de DVD.

Une forme simplifiée et populaire de ces technologies est utilisée dans les ventilateurs assurant le refroidissement des micro-ordinateurs.

Dans le domaine des transports, les moteurs électriques qui équipent les véhicules hybrides comme la Toyota Prius et la Honda Civic IMA pour assurer, entre autres, le fonctionnement à faible vitesse sont aussi des moteurs sans balais.

Ils équipent aussi les vélos à assistance électrique, vélos qu'on entraîne en pédalant comme sur un vélo classique mais où un moteur vient aider à l'effort. Certains scooters présents sur le marché utilisent aussi ce moteur pour les faibles vitesses ou en remplacement total du moteur thermique.

Ils sont aussi particulièrement utilisés en modélisme pour faire se mouvoir des modèles réduits d'avions, d'hélicoptères (aéromodélisme. Cependant les moteurs sans balais de modèles réduits radiocommandés sont fréquemment assemblés à la main, contrairement aux moteurs classiques à balais et leur coût est toujours supérieur (2009).

Notes et références

  1. P. Zimmermann, «Electronically Commutated D. C. Feed Drives for Machines Tools», Robert Bosch GmbH – Geschäftsbereich Industrieaurüstung, Erbach, Germany, p.  69-86 in Prœeding of PCI Motorcon, september 1982, p.  72
  2. P. Zimmermann, op.  cit. , p.  81
  3. abcd P. Zimmermann, op.  cit. , p.  78-81
  4. P. Zimmermann, op.  cit. , p.  69
  5. (fr) directindustry. fr, Brushless

Bibliographie

Liens externes


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