Les moteurs à courant continu et pas à pas sans balais peuvent attirer plus d'attention que le moteur à courant continu à balais classique, mais ce dernier peut encore s'avérer un meilleur choix dans certaines applications.

La plupart des concepteurs qui cherchent à choisir un petit moteur à courant continu – une unité de puissance inférieure ou fractionnaire, généralement – ​​n'envisagent généralement au départ que deux options : le moteur à courant continu sans balais (BLDC) ou le moteur pas à pas.Le choix dépend de l'application, car le BDLC est généralement meilleur pour les mouvements continus, tandis que le moteur pas à pas est mieux adapté au positionnement, aux va-et-vient et aux mouvements d'arrêt/démarrage.Chaque type de moteur peut fournir les performances nécessaires avec le bon contrôleur, qui peut être un circuit intégré ou un module en fonction de la taille et des spécificités du moteur.Ces moteurs peuvent être pilotés avec les « intelligents » intégrés dans des circuits intégrés de contrôle de mouvement dédiés ou un processeur avec un micrologiciel intégré.

Mais regardez d'un peu plus près les offres des fournisseurs de ces moteurs BLDC, et vous verrez qu'ils proposent presque toujours également des moteurs à courant continu avec balais (BDC), qui existent « depuis toujours ».Cet agencement de moteur occupe une place établie depuis longtemps dans l’histoire de la force motrice électrique, car il s’agissait de la première conception de moteur électrique de quelque nature que ce soit.Des dizaines de millions de ces moteurs à balais sont utilisés chaque année pour des applications sérieuses et non triviales telles que les voitures.

Les premières versions brutes de moteurs à balais ont été conçues au début des années 1800, mais alimenter même un petit moteur utile était un défi.Les générateurs nécessaires pour les alimenter n'avaient pas encore été développés et les batteries disponibles avaient une capacité limitée, une grande taille et devaient encore être « réapprovisionnées » d'une manière ou d'une autre.Finalement, ces problèmes ont été surmontés.À la fin des années 1800, des moteurs à courant continu à balais d'une puissance de plusieurs dizaines ou centaines de chevaux étaient installés et largement utilisés ;beaucoup sont encore utilisés aujourd’hui.

Le moteur CC à balais de base ne nécessite aucune « électronique » pour fonctionner, car il s’agit d’un dispositif auto-commutateur.Le principe de fonctionnement est simple, ce qui est une de ses vertus.Le moteur à courant continu à balais utilise la commutation mécanique pour changer la polarité du champ magnétique du rotor (également appelé induit) par rapport à celui du stator.En revanche, le champ magnétique du stator est développé soit par des bobines électromagnétiques (historiquement), soit par des aimants permanents modernes et puissants (pour de nombreuses implémentations actuelles) (Figure 1).

L'interaction et l'inversion répétée du champ magnétique entre les bobines du rotor sur l'induit et le champ fixe du stator induisent un mouvement de rotation continu.L'action de commutation qui inverse le champ du rotor est réalisée via des contacts physiques (appelés balais), qui touchent et alimentent les bobines d'induit.La rotation du moteur fournit non seulement le mouvement mécanique souhaité, mais également la commutation de la polarité de la bobine du rotor nécessaire pour induire l'attraction/répulsion par rapport au champ fixe du stator – encore une fois, aucune électronique n'est nécessaire, car l'alimentation CC est appliquée directement au les enroulements de la bobine du stator (le cas échéant) et les balais.

Le contrôle de base de la vitesse s'effectue en ajustant la tension appliquée, mais cela souligne l'un des défauts du moteur à balais : la tension plus faible réduit la vitesse (ce qui était l'intention) et réduit considérablement le couple, ce qui est généralement une conséquence indésirable.L'utilisation d'un moteur à balais alimenté directement par les rails CC n'est généralement acceptable que dans des applications limitées ou non critiques telles que le fonctionnement de petits jouets et d'écrans animés, en particulier si un contrôle de vitesse est nécessaire.

En revanche, le moteur sans balais comporte un ensemble de bobines électromagnétiques (pôles) fixées autour de l'intérieur du boîtier, et des aimants permanents à haute résistance sont fixés à l'arbre rotatif (le rotor) (Figure 2).Comme les pôles sont excités en séquence par l'électronique de commande (commutation électronique – EC), le champ magnétique entourant le rotor tourne et attire/repousse ainsi le rotor avec ses aimants fixes, qui est obligé de suivre le champ.

Le courant entraînant les pôles du moteur BLDC peut être une onde carrée, mais celle-ci est inefficace et induit des vibrations. La plupart des conceptions utilisent donc une forme d'onde en rampe avec une forme adaptée à la combinaison souhaitée d'efficacité électrique et de précision de mouvement.De plus, le contrôleur peut affiner la forme d'onde d'excitation pour des démarrages et des arrêts rapides mais fluides, sans dépassement et une réponse nette aux transitoires de charge mécanique.Différents profils et trajectoires de contrôle sont disponibles pour adapter la position et la vitesse du moteur aux besoins de l'application.

Edité par Lisa