Une introduction au moteur BLDC

Qu'est-ce qu'un moteur BLDC ?

Le moteur BLDC, qui est l'acronyme de moteur électrique à courant continu sans balais, est un type de moteur synchrone qui est alimenté par des courants continus via l'alimentation à découpage ou l'onduleur qui transfère la puissance du courant continu au courant alternatif afin de piloter chaque étape d'un système de contrôle en boucle fermée. Le moteur est également connu sous le nom de moteur BL, moteur à commutation électronique, moteur EC et moteurs à courant continu synchrones. L'onduleur et l'alimentation à découpage sont des appareils électroniques de puissance qui peuvent modifier et transmettre l'électricité en courant continu à l'électricité en courant alternatif.

Les moteurs BLDC fournissent des impulsions, qui se réfèrent à une brève rafale de tension en courant continu montée et décroissance brusques, aux enroulements du moteur qui régulent la vitesse de fonctionnement et le couple des moteurs BLDC. Les moteurs électriques à courant continu sans balais ont remplacé la conception des balais, ou collecteurs, qui étaient utilisés dans une variété de moteurs électriques conventionnels.

Les avantages des moteurs électriques à courant continu sans balais par rapport aux moteurs électriques à balais conventionnels incluent la vitesse élevée fonctionnement, contrôle électronique idéal, faible maintenance et longévité des équipements, ainsi que le rapport puissance/poids élevé. Les moteurs électriques à courant continu sans balais peuvent être utilisés dans une grande variété d'applications telles que les équipements périphériques informatiques tels que les lecteurs de disque, divers outils électriques, ainsi que des applications dans l'industrie aérospatiale et automobile. Enfin et surtout, les moteurs BLDC ont la disposition d'entraînement direct qui a remplacé les courroies en caoutchouc et les boîtes de vitesses dans les machines à laver aujourd'hui.

Comment fonctionne un moteur BLDC ?

Les éléments vitaux d'un moteur BLDC sont les aimants permanents et l'armature rotative à l'intérieur. Les aimants permanents à l'extérieur de la construction du moteur sont fixes et les aimants sont également appelés "stators". D'autre part, l'armature est également appelée "rotor", tournant et contenant un électroaimant. Dans les moteurs électriques à courant continu sans balais, les aimants permanents tournent autour du rotor fixe, supprimant les problèmes liés à la connexion des courants et au rotor mobile. Les moteurs BLDC sont inversés dans le cycle, ce qui ne nécessite aucune brosse pour modifier le champ électromagnétique. Le contrôleur informatique chargera les électroaimants dans le stator et fera tourner l'armature sur 360 degrés.

Par rapport à la structure et au principe de fonctionnement des moteurs électriques à courant continu sans balais, dans le moteur à courant continu à balais, l'armature tourne à 180 degrés lorsque le courant électrique est transféré au rotor. Pour permettre au rotor de tourner à 360 degrés, les pôles de l'aimant doivent basculer et les balais entrent en contact avec le stator lorsque l'armature tourne, modifiant davantage le champ magnétique. L'unité de commande électronique élimine le besoin d'assemblage de balais ou de collecteur dans les moteurs à courant continu à balais et permet au moteur BLDC de commuter systématiquement la phase pour continuer à fonctionner.

Les éléments centraux des moteurs électriques à courant continu sans balais comprennent le aimant permanent, ce qui rend la construction similaire à un moteur PMS, qui signifie moteur synchrone à aimant permanent. La structure des moteurs BLDC est également similaire à celle des moteurs à réluctance commutée ou des moteurs asynchrones. Lors de l'utilisation d'un aimant en néodyme, les moteurs BLDC peuvent être subdivisés en trois styles :out-runner, in-runner ou axial. La différence entre les trois lignes dans la relation entre le stator et le rotor. Dans le style out-runner, le rotor entoure le stator tandis que le rotor est entouré de stators dans le style in-runner; par contre, dans le style axial, le stator et le rotor sont parallèles l'un à l'autre dans la forme plate.

Applications des moteurs BLDC

Les moteurs électriques à courant continu sans balais sont préférés pour un fonctionnement silencieux, un corps d'appareil plus léger et une durée de vie beaucoup plus longue. Grâce au contrôle du courant électrique des ordinateurs, les moteurs BLDC peuvent fournir un contrôle de mouvement de haute précision. Les avantages font que les moteurs BLDC sont largement utilisés dans les équipements modernes, en particulier lorsqu'un faible bruit, une faible production de chaleur et un fonctionnement constant sont les exigences des applications.

Applications de contrôle de mouvement

Les moteurs BLDC sont largement utilisés comme entraînements de pompes, de ventilateurs de mouvement ou de broches dans diverses applications à vitesse réglable. Les moteurs à courant continu sans balais peuvent générer un couple élevé avec une réponse de vitesse idéale. De plus, les moteurs ont une efficacité énergétique considérable et également des propriétés thermiques idéales. Le BLDC dans les applications de contrôle de mouvement utilise un système de commande de moteur électronique et un capteur de réponse de position du rotor pour recevoir la réponse de vitesse.

Les moteurs BLDC sont couramment utilisés comme servomoteurs dans les servocommandes des machines-outils. Les servomoteurs sont au cœur du positionnement de haute précision, du contrôle de mouvement et d'autres opérations mécaniques. Bien que les moteurs pas à pas à courant continu puissent également être utilisés dans ces types d'applications, le moteur pas à pas fonctionne avec un contrôle en boucle ouverte et a donc généralement des pulsations de couple. En conclusion, les moteurs électriques à courant continu sans balais sont plus idéaux pour servir de servomoteur en raison du contrôle de mouvement précis qui repose sur le contrôleur en boucle fermée et fournit un fonctionnement de conduite stable et cohérent.

Matériel de transport

De nos jours, les moteurs électriques à courant continu sans balais peuvent être trouvés dans une grande variété d'équipements de transport, tels que les véhicules électriques ou hybrides, les avions électriques, les vélos électriques, etc. De nombreux vélos électriques, mais pas tous, utilisent des moteurs électriques à courant continu sans balais qui s'intègrent dans le moyeu de roue dans certains cas avec les aimants connectés et tournant avec les roues. Le même principe se retrouve également dans les roues des trottinettes électriques auto-équilibrées.

Outils électriques sans fil

Les moteurs électriques à courant continu sans balais sont également couramment utilisés dans une grande variété d'outils sans fil, tels que certains coupe-bordures, perceuses, visseuses et scies. Les avantages des moteurs BLDC, tels qu'un poids léger et un rendement élevé, sont des facteurs importants, en particulier pour la sélection d'outils électriques sans fil portatifs.