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Commutation électronique

La commutation sans balais, ou électronique, s'avère adaptée pour les applications dans lesquelles il convient d'éviter l'usure pour des raisons de pureté dans le domaine de la technologie médicale ou des semi-conducteurs ou parce qu'une longue durée de vie est impérative. Avec les moteurs sans balais, il n'est pas possible d'établir une connexion électrique par le biais de contacts glissants. L'enroulement fait donc partie du stator, dans lequel tourne l'aimant permanent. Ce type de commutation permet le contrôle électronique de l'application de tension aux contacts. Ici, le flux de courant dans le stator doit précisément correspondre à la position de l'armature. La position du rotor est généralement déterminée à l'aide de capteurs. Pour actionner les moteurs sans balais, un signal de commutation électronique est donc produit à l'aide de capteurs et d'un contrôleur. Il existe plusieurs processus différents, décrits ci-après :

Commutation sans capteurs

Dans les très petits moteurs, il n'y a pas assez de place pour les capteurs à effet Hall ou les disques codeurs. Le volume du système de capteur dépasserait celui de l'entraînement lui-même. La commutation sans capteurs permet de remédier à ce problème. Dans le cas des moteurs C.C. sans balais, la force contre-électromotrice réinduite dans l'enroulement par le champ magnétique est souvent traitée et évaluée à cette fin. Il est ainsi possible d'obtenir à la fois les signaux nécessaires à la commutation des moteurs et les signaux contenant les informations de vitesse. Ce principe ne fonctionne toutefois qu'à partir d'une certaine vitesse, car le signal de tension est faible à vitesse réduite. Le signal est même nul à l'arrêt, ce qui entraîne une interruption des informations sur la position du rotor.

Commutation en bloc

En fonctionnement en bloc, les capteurs numériques à effet Hall ne fournissent que des informations sur les prochains brins activés ou éteints. Par conséquent, les signaux des capteurs sont rectangulaires. Avec trois brins, il y a donc six combinaisons de commutation possibles. Ce système électronique relativement simple garantit une faible usure et facilite également les couples de démarrage et les vitesses élevés.

Commutation sinusoïdale

Les capteurs à effet Hall peuvent être utilisés comme des codeurs pour générer une tension de commande sinusoïdale ou un courant sinusoïdal dans les enroulements. Un courant très élevé et constant serait idéal, car il permet de produire un couple élevé. Mais les asymétries peuvent provoquer des interruptions pendant l'inversion du courant, qui entraînent des fluctuations du couple. Le changement soudain de courant étant associé à l'induction d'une tension (force contre-électromotrice ou FCEM), des interactions avec le champ magnétique peuvent se produire et générer des forces dans les roulements. Cela implique une usure accrue et, dans certains cas, cela risque d'engendrer des bruits supplémentaires. Il est possible d'éviter cet effet en utilisant un courant sinusoïdal. L'inversion du courant se produit au moment où le courant passerait de toute façon par la ligne zéro. La commutation sinusoïdale permet donc d'obtenir un niveau de bruit particulièrement faible et des fluctuations minimales du couple. Pour les moteurs à armature en cloche, ces propriétés ont une grande importance en raison de l'inertie qui est habituellement très faible. Elles ont une influence particulièrement positive à faible vitesse.

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