Performance maximale continue : les moteurs brushless de FAULHABER

La particularité de ce type de moteur est, comme son nom l'indique, qu'il fonctionne sans balais. Cela signifie qu'il n'a pas besoin des contacts glissants qui assurent la transmission du courant dans les moteurs cc conventionnels (commutation). Au contraire, les moteurs cc brushless utilisent la commutation électronique.

Cette dernière est possible grâce à la conception inversée du moteur sans balais. La bobine constituée de fils de cuivre joue le rôle de stator, tandis que les aimants jouent celui de rotor. L'électronique de commande dirige le flux de courant de sorte que la bobine produit un champ magnétique circulaire. Ce mouvement circulaire provoque la rotation du rotor magnétique.

Comment les moteurs électriques sans balais fonctionnent-ils ?

Les enroulements sont divisés en plusieurs parties qui sont alimentées en alternance. Chacune d'elles génère un champ magnétique. Une variation constante et précisément contrôlée de la tension d'alimentation des différentes parties des enroulements crée un schéma correspondant dans la variation des champs magnétiques.

L'attraction et la répulsion des aimants « se déplacent » de manière circulaire et mettent le rotor en mouvement. Dans la grande majorité des moteurs brushless, des capteurs électroniques (ou capteurs à effet Hall) mesurent en permanence l'angle de position du rotor. L'électronique du moteur utilise leurs signaux pour activer ou désactiver le courant au bon moment, lors de la rotation, ou pour inverser le sens du courant.

FAULHABER propose des moteurs brushless selon quatre principes de conception différents. Les moteurs BLDC deux et quatre pôles ont une forme cylindrique allongée. Comme pour les moteurs cc, l'enroulement se trouve à l'extérieur et les aimants à l'intérieur, sauf que pour la variante brushless, ils remplissent la fonction « inverse » : enroulement = stator, aimants = rotor.

Dans le moteur deux pôles, le rotor est constitué d'un seul aimant avec un pôle nord et un pôle sud. Dans le moteur quatre pôles, le rotor a deux pôles nord et sud alternants.

Dans une troisième version, les moteurs sans balais de la série B-Flat présentent une conception multipolaire plate. Pour ce modèle, trois enroulements autoportants sont montés sur un disque de stator circulaire. Le rotor est constitué d'un disque magnétique, également circulaire. Cette configuration unique permet une conception extrêmement plate.

Dans le cas des moteurs à rotor externe de la série BXT, les aimants du rotor se trouvent à l'extérieur et les enroulements (avec un noyau de fer) sont à l'intérieur. Les moteurs comptent 7 paires de pôles et, grâce à la technologie d'enroulement innovante, atteignent un couple extrêmement élevé, allant jusqu'à 134 mNm. Le rapport couple/poids et volume est inégalé.

FAULHABER propose un large éventail de variantes de moteurs. Il existe presque toujours un entraînement offrant la solution idéale pour votre application. Nous fournissons également une gamme tout aussi vaste de réducteurs, par exemple pour étendre la plage de vitesse ou ajuster le couple.

Dans un premier temps, vous devez définir les paramètres de base :

• Courant nominal et tension nominale
• Vitesse et couple
• Taille (longueur et diamètre max.)

Les autres critères dépendent des exigences de l'intégration mécanique. Il est alors important de tenir compte, par exemple, de l'emplacement et du type des points de montage ou du diamètre de l'arbre. L'équipement des entraînements doit également correspondre aux conditions d'utilisation externes. Des influences environnementales défavorables, telles que des températures extrêmes, une pression négative, l'humidité ou la poussière, peuvent nécessiter un certain degré de protection, une résistance au vide ou une plage de températures adaptée. Dans de nombreuses applications, les niveaux de bruit et de vibration des entraînements jouent également un rôle important.

Les accessoires disponibles peuvent aussi représenter une variable décisive pour l'intégration au sein de l'application. FAULHABER propose un large choix d'options de combinaisons spécifiques pour les moteurs brushless. Outre les réducteurs de précision (réducteurs planétaires, réducteurs à étages et réducteurs à étages sans jeu), la gamme de produits comprend également des codeurs haute résolution (codeurs incrémentaux et codeurs absolus), ainsi que des commandes puissantes (contrôleur de vitesse, contrôleur de mouvement). Notre outil en ligne Drive Calculator vous permet de trouver facilement et rapidement le meilleur moteur électrique sans balais pour votre application. La fabrication d'entraînements sur mesure, dotés d'une configuration spécifique à l'application, est également possible.

Étant donné que les moteurs sans balais ne nécessitent pas de contacts glissants, il n'y a aucune abrasion due à la commutation. L'usure inévitable n'apparaît que sur les roulements, mais ceux-ci ont une durée de vie bien supérieure à celle des balais. En fonction des conditions d'utilisation, les moteurs BLDC peuvent donc avoir une durée de vie de plus de 25 000 heures, soit environ cinq fois celle des moteurs cc brushed. Sans balais, les moteurs ont également des émissions sonores très faibles. Il en va de même pour la vitesse : les moteurs brushless peuvent atteindre jusqu'à 100 000 tr/min, soit environ quatre fois plus que les moteurs cc brushed.

Les moteurs cc brushless nécessitent une électronique beaucoup plus complexe que les moteurs cc brushed. Ils sont donc plus chers et leur intégration demande plus d'efforts. Comme la bobine est fixe et que les aimants bougent, le moment d'inertie est plus important pour les moteurs sans balais. Ils nécessitent une tension de démarrage supérieure, mais peuvent aussi supporter une surcharge plus importante. Ils sont également disponibles sous forme de moteurs plats avec une longueur totale très courte.

Les moteurs cc brushed sont quant à eux relativement faciles à contrôler et à intégrer. Ils ne nécessitent pas de boucle de rétroaction et, en théorie, ne requièrent qu'une connexion de tension continue. Cette conception simple permet d'obtenir des solutions particulièrement rentables. Dans les moteurs cc de FAULHABER, un enroulement en cuivre autoportant et sans fer tourne avec une masse très faible et un moment d'inertie donc minimal. Ils offrent des performances élevées même avec une tension de démarrage très basse et ils peuvent également fonctionner à faible vitesse. Il s'agit là d'un aspect important, surtout en cas d'alimentation par batterie. En même temps, ces moteurs cc peuvent changer de vitesse très rapidement. Toutefois, en raison du faible moment d'inertie, leur capacité de surcharge est limitée.