Moteurs à entraînement direct : avantages, types et principes de fonctionnement

Les avantages des moteurs à entraînement direct - Ce qu'ils sont et comment ils fonctionnent.

Dans les machines modernes, les moteurs à entraînement direct peuvent être rotatifs ou linéaires, la charge étant directement connectée au moteur sans avoir besoin d'éléments de transmission mécaniques tels que des réducteurs, des courroies et des systèmes de poulies. Ici, nous discuterons de ces deux principales catégories de moteur à entraînement direct que sont les moteurs rotatifs et les moteurs linéaires.

Moteurs de couple : un type de moteurs rotatifs

L'avantage du moteur à entraînement direct rotatif est qu'il peut fournir un couple élevé à basse vitesse même lorsqu'il est à l'arrêt, c'est pourquoi on l'appelle aussi moteur de couple. En termes de conception, les moteurs de couple sont généralement sans balais et des moteurs synchrones à aimants permanents. Ils sont généralement des conceptions sans châssis, ce qui signifie qu'ils n'ont pas de boîtier, de roulements ou d'autres dispositifs de rétroaction.

Moteurs crêpes (pancake motors)

Un autre type de moteur à entraînement direct rotatif est le moteur crêpe. Contrairement au moteur de couple décrit ci-dessus, le moteur crêpe est un moteur à courant continu balayé dans lequel le bobinage de l'induit est imprimé sur un ensemble de matériaux isolants et non magnétiques.

L'ensemble de l'induit est situé entre deux groupes de stator, qui contiennent des aimants permanents disposés alternativement en nord et sud. En même temps, le flux magnétique court le long de la longueur du moteur, et le courant court dans la direction radiale, provoquant un couple autour de l'axe du moteur. Les moteurs crêpes et les moteurs de couple sont utilisés dans différents domaines industriels. Bien que tous deux appartiennent à la catégorie des moteurs rotatifs, ils sont essentiellement différents. Les moteurs de couple sont largement utilisés dans les magnétophones et peuvent bien fonctionner avec des mécanismes de bobinage de roue pour obtenir un fonctionnement fluide.

Quelques autres variétés

L'autre type est le moteur à entraînement direct linéaire, généralement appelé moteur linéaire dans le domaine des machines-outils. Cette catégorie comprend les types sans fer et à noyau de fer, selon la structure de l'assemblage du châssis liée au bobinage.

Dans les moteurs linéaires à entraînement direct sans noyau de fer, il y a une tendance primaire qui est faite de bobinages intégrés dans une résine époxy. Dans le type à noyau de fer, le bobinage est installé sur une pile de tôles de fer.

Moteur linéaire DD plat

Les moteurs linéaires ont également une autre caractéristique distinctive : les structures plates ou tubulaires. Dans le moteur linéaire plat sans fer, il y a un aimant plat avec un primaire (forcer), qui consiste en une bobine montée sur une plaque d'aluminium. Ces moteurs ont un excellent contrôle de vitesse, mais par rapport aux autres moteurs, leur force est plus faible. Une autre configuration du moteur sans fer est d'utiliser deux pistes magnétiques se faisant face pour obtenir un meilleur effet magnétique, atteignant ainsi l'effet de disque. Le second composant primaire (le forcer) court entre les pistes. Par conséquent, ces moteurs n'ont pas de crénelage (cogging) et peuvent atteindre des rapports d'accélération et de décélération très agiles.

Pour les moteurs linéaires plats à noyau de fer, il existe deux types de conceptions à encoches (slotted) ou sans encoches (slot-less). Le type à noyau de fer à encoches est plus courant sur le marché en raison de sa praticité et de son coût raisonnable. Le second composant du moteur linéaire à noyau de fer à encoches est composé d'une plaque de fer arrière et d'un ensemble de dents de fer, et la bobine est étroitement enroulée sur l'ensemble de dents de fer pour empêcher l'effet magnétique inverse. Ils ont la plus grande compétence en force, mais peuvent avoir un effet de crénelage énorme.

D'autre part, la conception sans encoches (slot-less) des moteurs linéaires DD est considérée comme une structure qui intègre le sans fer et la structure traditionnelle à noyau de fer à encoches. Ils ont des bobines enroulées sans lamination de fer, mais installées sur la plaque de fer arrière. Le second composant est généralement contenu dans un boîtier en aluminium. Comparés aux types à noyau de fer à encoches, ces moteurs ont un crénelage et une inertie plus faibles.

Conception tubulaire : un bond dans les airs

Il existe une autre variante de la structure, qui contient l'aimant dans un tube cylindrique qui contient le bobinage dans le bloc de poussée entourant le tube. Similaire au moteur linéaire plat, le second composant du moteur linéaire tubulaire peut être fabriqué avec ou sans noyau de fer. L'avantage principal du moteur linéaire tubulaire est que sa conception symétrique précise permet à tout le flux magnétique d'être utilisé pour générer la poussée. Cette caractéristique rend ce moteur DD très approprié pour les bras robotiques de servo sur la ligne d'assemblage, montrant ainsi les meilleures capacités d'assemblage et de désassemblage.

Avantages communs et applications plus larges

L'avantage de conception des moteurs DD est qu'ils éliminent les composants mécaniques qui peuvent causer des problèmes de jeu (backlash) et réduire la précision de positionnement, et ont une haute répétabilité. Qu'ils soient sous format linéaire ou rotatif, les moteurs DD sont largement utilisés dans les domaines industriels, mais pas dans la fabrication de biens ménagers, tels que les composants de robots, les machines-outils, les produits de défense, etc.