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Un moteur sans balais est quelque chose de simple et de soigné. Il n'est constitué que de quelques composants principaux. La façon dont ces pièces simples fonctionnent les unes avec les autres est vraiment géniale. Apprendre à connaître chaque composant du moteur est la chose la plus importante pour choisir le bon moteur pour n'importe quel travail. Cet article vous montrera comment faire. Nous examinerons toutes les pièces d'un moteur sans balais. Nous verrons comment ils font bouger les choses. Vous découvrirez pourquoi il est très utile de connaître ces éléments pour votre prochaine application. Ce guide s'adresse à tous ceux qui veulent vraiment apprendre comment fonctionne un moteur sans balais, de l'intérieur.
Lorsque j'étais novice en la matière, je pensais qu'un moteur n'était qu'un objet. Vous lui donnez de l'électricité et il tourne. Mais un moteur est constitué de nombreuses pièces qui fonctionnent les unes avec les autres. Le fonctionnement d'un moteur sans balais est dû à l'excellente façon dont deux pièces principales, le stator et le rotor, fonctionnent ensemble. Un moteur CC sans balais, également appelé moteur BLDC, utilise l'électricité pour créer un champ magnétique. Ce champ pousse et tire sur les aimants qui se trouvent sur le rotor.
C'est cette simple traction et poussée qui fait tourner la partie centrale du moteur. Ce n'est pas comme les anciens types de moteurs, il n'y a donc pas de brosses qui peuvent s'user. Le moteur sans balais est donc très fiable et fonctionne très bien. L'idée principale est d'obtenir la bonne quantité d'électricité au bon moment. Cela crée un champ magnétique qui tourne. Ce champ tournant fait tourner le rotor avec lui. Cette idée simple est utilisée dans de nombreuses choses que nous voyons tous les jours. Chaque composant du moteur a une tâche à accomplir pour que cette rotation se fasse en douceur. Un bon moteur s'acquitte très bien de cette tâche.
L'électricité se transforme en énergie magnétique, puis en mouvement. Ce mode de fonctionnement ne gaspille pas beaucoup d'énergie. Cela signifie que moins d'énergie est perdue sous forme de chaleur. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles le moteur sans balais est si souvent utilisé. Ce qui est formidable avec ce moteur, c'est qu'il est simple et qu'il fonctionne très bien. Un moteur bien conçu offre une grande puissance même s'il est petit. Pour tout savoir sur les systèmes utilisant un moteur, il faut d'abord comprendre l'idée principale. Tout commence par le champ magnétique qui tourne à l'intérieur du moteur.
Qu'est-ce qu'un stator ? Le nom lui-même vous donne un indice : il reste au même endroit. Le stator est la partie du moteur qui ne bouge pas. Il s'agit d'un composant principal du moteur, constitué de bobines de fil. Lorsque l'électricité passe par ces bobines de fil, le stator devient un aimant puissant qui utilise l'électricité. Il peut créer un champ magnétique puissant. Le stator ne bouge pas du tout. Son rôle est de créer le champ magnétique mobile qui fait tourner le moteur.
On peut comparer le stator à la carrosserie d'un moteur. Il maintient toutes les pièces en place et fait le gros du travail. Les bobines du stator sont réparties en groupes. Un contrôleur envoie de l'énergie à ces groupes, l'un après l'autre. C'est ce qui fait tourner le champ magnétique. Le nombre de groupes, ou pôles, sur le stator permet de contrôler la vitesse et la force de rotation du moteur. Un moteur avec plus de pôles aura souvent un couple plus fort mais ne tournera pas aussi vite.
La façon dont le stator est conçu est très importante pour le bon fonctionnement du moteur. La façon dont les fils sont enroulés et le type de matériau au milieu peuvent modifier la puissance du moteur et la façon dont il utilise l'énergie. Une bonne conception du stator est un élément très important pour tout moteur qui doit bien fonctionner. Le stator est comme le cœur du moteur. Il produit l'énergie qui fait bouger tout le reste. Cette partie du moteur est vraiment nécessaire.
Si le stator est la partie qui reste immobile, le rotor est la partie qui tourne. Le rotor d'un moteur sans balais comporte un élément très important : un groupe d'aimants puissants. On les appelle les aimants du rotor. Ces aimants sont des aimants permanents. Cela signifie qu'ils ont leur propre champ magnétique qui ne disparaît pas, avec un pôle nord et un pôle sud. Ils constituent l'autre partie importante du moteur. Le rotor est l'élément du moteur qui tourne.
Le stator crée un champ magnétique tournant. Les aimants permanents du rotor sont tirés et poussés par ce champ. Vous pouvez imaginer tenir un aimant et en utiliser un autre pour le faire tourner sans jamais le toucher. C'est exactement ce qui se passe à l'intérieur d'un moteur sans balais. Les aimants du rotor veulent s'aligner sur le champ magnétique du stator. Lorsque le champ du stator tourne, il entraîne les aimants du rotor avec lui. Cela permet d'obtenir une rotation régulière et un couple important.
La puissance de chaque aimant et l'endroit où il est placé sur le rotor sont très importants. De bons aimants exercent une attraction magnétique plus forte. Cela permet d'obtenir un moteur avec plus de couple et qui fonctionne mieux. Les aimants du rotor sont un élément clé qui a un effet direct sur la puissance du moteur. Cette simple poussée et traction entre le champ du stator et l'aimant du rotor est ce qui permet à ce type de moteur de fonctionner si bien. Un lien magnétique fort signifie un moteur fort.
Un moteur sans balais a besoin de quelque chose pour le contrôler. Il doit savoir en permanence où se trouve le rotor. C'est pourquoi un système de rétroaction est nécessaire. Le contrôleur du moteur doit connaître la position exacte des aimants du rotor. Cela lui permet d'envoyer de l'énergie aux bonnes bobines du stator au bon moment. S'il ne disposait pas de ces informations, le moteur ne tournerait pas de la bonne manière. Il pourrait se déplacer de manière irrégulière ou ne pas tourner. Le système de rétroaction est comme les yeux et les oreilles du moteur.
Ce système de rétroaction renvoie toujours des informations sur la position au contrôleur. Le contrôleur utilise ensuite ces informations pour modifier l'électricité envoyée au stator. C'est ainsi qu'il crée le champ magnétique en rotation régulière qui entraîne le rotor. Une bonne boucle de retour est très importante pour contrôler le moteur de manière précise. Cela est particulièrement vrai pour les travaux qui nécessitent une vitesse ou une position exacte. L'élément de rétroaction est un composant très important du moteur.
Il existe plusieurs types de pièces de retour d'information. Chaque type est utile à des fins différentes. Le type de système de retour d'information que vous choisissez dépend du travail que vous devez effectuer. Certaines tâches nécessitent des informations très précises sur la position. D'autres n'ont besoin que d'informations simples sur la vitesse. Le bon système de retour d'information permet au moteur de fonctionner de manière optimale. Un moteur qui n'a pas de retour d'information revient à essayer de voler les yeux fermés. Le retour d'information permet au moteur de se contrôler. Ce retour d'information est très important.
Qu'est-ce qu'un encodeur ? Un codeur est une sorte de pièce de rétroaction. Il s'agit d'un élément très courant utilisé avec un moteur sans balais. Son rôle est d'indiquer au contrôleur la position et la vitesse exactes de l'arbre du moteur. J'utilise beaucoup les codeurs dans mon travail parce qu'ils fournissent un retour d'information très précis. Un codeur donne beaucoup plus d'informations que des capteurs plus simples.
Un codeur fonctionne en émettant un ensemble de signaux électriques lorsque le moteur tourne. Il peut s'agir d'un codeur magnétique ou d'un codeur optique. Un codeur optique est constitué d'un petit disque sur lequel sont tracées des lignes. Une lumière est projetée à travers le disque. Lorsque le moteur tourne, les lignes bloquent la lumière, ce qui produit des signaux. Un codeur magnétique est doté d'un aimant spécial et de capteurs qui agissent de la même manière. Le contrôleur compte ces signaux pour déterminer la position exacte du rotor. Si un codeur peut émettre plus de signaux en une seule rotation, le retour d'information sur la position est plus précis.
Cette information exacte fait du codeur le choix idéal pour de nombreuses tâches. Les robots, les machines de découpe spéciales et les imprimantes doivent tous connaître la position exacte d'un moteur. Un codeur leur fournit ce retour d'information très important. L'utilisation d'un codeur peut améliorer considérablement le fonctionnement d'un système. Il vous permet de contrôler la vitesse et la position de manière très précise. Les informations fournies par le codeur permettent au moteur de fonctionner en douceur et de consommer moins d'énergie. Un codeur est un excellent élément pour toute tâche nécessitant le contrôle d'un mouvement. Le codeur est une pièce de moteur exceptionnelle.
Nous avons appris qu'un moteur sans balais a besoin d'un retour d'information. Mais comment obtient-il cette information sur sa position ? Outre un codeur qui donne beaucoup de détails, de nombreuses conceptions de moteurs BLDC utilisent un élément plus simple. Ils utilisent des capteurs à effet Hall. Il s'agit de petits capteurs simples capables de détecter un champ magnétique. Ils sont généralement placés à l'intérieur du moteur, près des aimants du rotor. Il s'agit d'un moyen très courant et peu coûteux d'obtenir un retour d'information sur la position.
Lorsque le rotor tourne, ses aimants passent devant les capteurs à effet Hall. Chaque aimant possède un pôle nord et un pôle sud. Le capteur peut déterminer quel pôle passe et envoie un signal au contrôleur. La plupart des moteurs sont équipés de trois capteurs à effet Hall. Le schéma des signaux provenant de ces trois capteurs donne au contrôleur une idée générale de la position du rotor. Il divise une rotation complète en six parties. Pour de nombreux travaux, ce retour d'information est suffisant.
Cette méthode donne au contrôleur les informations de base sur la position dont il a besoin. Le contrôleur sait alors quelle bobine du stator doit être alimentée. Le rotor continue ainsi à tourner dans la bonne direction. Ce n'est pas aussi précis qu'un codeur, mais ce type de retour d'information est fiable et ne coûte pas cher. C'est une façon intelligente de contrôler le moteur. Le système utilise l'aimant du rotor pour effectuer un mouvement et donner un retour d'information sur la position. Connaître la position du rotor est la partie la plus importante du fonctionnement d'un moteur sans balais.
Dans beaucoup de mes projets, je n'ai pas beaucoup de place. J'ai besoin d'un moteur de petite taille. Un moteur et un encodeur séparé peuvent prendre trop de place. La bonne nouvelle, c'est qu'il est possible d'acheter un moteur dont la partie rétroaction est déjà intégrée. De nombreuses entreprises vendent un ensemble complet de moteurs. Cela signifie que le moteur, le codeur ou d'autres capteurs sont réunis en une seule pièce. Cela simplifie grandement les choses.
L'intégration de l'élément de rétroaction permet d'obtenir un système plus petit et plus fiable. L'encodeur ou le capteur a déjà été mis en place et aligné à l'usine. Cela permet de gagner beaucoup de temps lors de l'assemblage. Vous n'avez pas à vous soucier d'essayer d'aligner vous-même un codeur délicat. Un boîtier unique signifie également qu'il y a moins de fils et de fiches. Le design de l'ensemble est donc plus propre et les risques de problèmes sont moindres. C'est un très bon moyen de soutenir une petite conception.
Ce moyen tout-en-un est parfait pour une petite machine ou un bras de robot. J'essaie toujours de trouver un moteur vendu comme un ensemble complet. Cela simplifie le travail de conception. Le coût peut être un peu plus élevé au début. Mais le temps et le travail que vous économisez en font généralement une bonne affaire. Vous obtenez un moteur prêt à l'emploi dès que vous le recevez. Vous pouvez facilement l'intégrer dans votre machine.
Voici un tableau qui présente quelques choix courants en matière de retour d'information :
| Type de retour d'information | L'exactitude de l'information | Coût | Bon pour |
|---|---|---|---|
| Capteurs à effet Hall | Pas très précis | Faible | Pour un contrôle simple de la vitesse (comme dans les ventilateurs) |
| Codeur magnétique | Assez précis | Moyen | Pour de nombreuses utilisations, même dans des endroits difficiles |
| Codeur optique | Très précis | Haut | Pour les cas où la position doit être parfaite (robots) |
Lorsque vous recherchez un moteur, vous constaterez qu'il est souvent vendu en "série". Une série de moteurs est un groupe de moteurs fabriqués de la même manière, mais de tailles ou de puissances différentes. Par exemple, une série peut comporter des moteurs de même largeur mais de longueurs différentes. Un moteur plus long de la même série aura généralement un couple plus élevé. Il est donc facile de trouver le moteur qui convient le mieux à vos besoins.
Lorsque je choisis une série de moteurs, je vérifie quelques points essentiels. Tout d'abord, quelle est la gamme de performances ? La série m'offre-t-elle un bon choix de couple et de vitesse pour ce dont j'ai besoin ? Deuxièmement, quels sont les autres choix possibles ? Puis-je acheter le moteur avec différentes enveloppes de fils ? Puis-je choisir mon propre élément de rétroaction, comme un codeur ou des capteurs à effet Hall ? Une bonne série de moteurs doit vous offrir des choix.
Enfin, je vérifie la qualité et l'aide que je peux obtenir de l'entreprise qui le fabrique. La fiche d'information est-elle facile à lire ? L'entreprise offre-t-elle une bonne assistance si j'ai des questions ? Le choix d'un moteur est un choix que vous ferez pendant longtemps. Vous voulez travailler avec une entreprise qui vous aidera à utiliser son produit. Une bonne gamme de moteurs vous donne le choix. Elle vous permet d'agrandir ou de réduire votre projet sans avoir à changer tout ce que vous avez mis en place. Cette série de moteurs est un très bon choix.
Choisir le bon moteur peut sembler difficile. Il y a tellement de choix. Mais si vous procédez d'abord à quelques vérifications, vous pourrez trouver le moteur idéal. La première chose à faire est de connaître les besoins de votre travail. Qu'est-ce que vous voulez qu'il fasse ? Doit-il aller très vite ? Avez-vous besoin d'une force de rotation importante pour soulever quelque chose de lourd ? Avez-vous besoin de contrôler sa position de manière très précise ? Vous devez répondre à ces questions dès le départ.
Une fois que vous connaissez vos objectifs, vous pouvez vous pencher sur les détails du moteur. Les deux chiffres les plus importants sont la vitesse et le couple. Assurez-vous que le moteur peut vous fournir le couple dont vous avez besoin à la vitesse à laquelle vous prévoyez de le faire tourner. Examinez la puissance dont il a besoin. Le moteur fonctionnera-t-il avec la tension que vous avez ? Pensez à la taille et au poids du moteur. Le moteur pourra-t-il s'intégrer dans votre projet ? Un petit moteur est souvent un bon choix.
Enfin, pensez à l'endroit où le moteur sera utilisé. Sera-t-il dans un endroit chaud ou poussiéreux ? Certains moteurs sont conçus pour fonctionner dans des endroits difficiles. Vous devez choisir le bon moteur qui peut durer. Ne vous contentez pas de choisir le moteur le plus puissant. Choisissez le moteur qui convient le mieux au travail que vous effectuez. Un peu d'organisation aujourd'hui vous évitera bien des problèmes à l'avenir. Cela vous aidera à trouver le bon moteur.
Lorsque l'on parle des performances d'un moteur, il y a quelques éléments importants. Le premier est son efficacité, c'est-à-dire son rendement. Il indique dans quelle mesure le moteur utilise l'électricité pour faire bouger les choses. Un moteur à haut rendement ne gaspille pas beaucoup d'énergie en chauffant. C'est une très bonne chose pour les appareils fonctionnant avec des piles. Cela signifie également que le moteur ne chauffe pas autant lorsqu'il fonctionne. De bonnes performances commencent par un bon rendement.
Un autre élément clé est le couple de sortie. Il s'agit de la force de rotation que le moteur peut produire. Certains travaux nécessitent un couple élevé au départ pour démarrer. D'autres ont besoin d'un couple constant pour continuer à fonctionner. Le diagramme de couple d'un moteur vous indiquera le couple qu'il peut produire à différentes vitesses. La puissance de sortie du moteur est également un élément très important de ses performances.
Enfin, pensez à la réponse dynamique du moteur. Il s'agit de la vitesse à laquelle le moteur peut réagir pour changer de vitesse ou de direction. Pour un bras de robot, vous aurez besoin d'un moteur capable de réagir très rapidement. Cela dépendra de la façon dont le moteur est fabriqué et du contrôleur qui est utilisé avec lui. Tous ces éléments - rendement, couple et réaction - sont associés pour déterminer les performances du moteur. Un bon moteur présente un bon mélange de ces trois éléments pour le travail qu'il doit effectuer. Le bon moteur contribuera à la réussite de votre projet.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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