Choisir un moteur à courant continu

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Les moteurs à courant continu avec et sans balais présentent tous deux des avantages et des inconvénients. Lequel est le plus adapté à votre application ?

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Expert maxon France

Quiconque utilise des moteurs compacts à courant continu dans le domaine de la technologie d'entraînement doit d'abord faire un choix entre les moteurs à balais (DC) et les moteurs sans balais (BLDC). Ces derniers sont également appelés moteurs EC (à commutation électronique) et se caractérisent généralement par des vitesses de rotation plus élevées, puisqu'elles peuvent dépasser 100 000 tr/min.

Les moteurs multipolaires sans balais ont souvent un couple plus élevé, mais il faut ici tenir compte d'une réduction de la vitesse.

L'utilisation d'un moteur à courant continu avec ou sans balais dépend de plusieurs critères, à savoir :

  • La vitesse requise : avec des avantages pour les moteurs sans balais à grande vitesse.
  • Les conditions ambiantes : les réglages pour les moteurs sans balais sont généralement plus faciles.
  • Le câblage et les frais d'exploitation : avec des avantages pour les motorisations simples du côté à balais.

Finalement, le choix d'un moteur à courant continu avec ou sans balais dépend des aspects techniques nécessaires et de l'application finale. Il y a également les conditions environnementales, les aspects liés à la durée de vie, ainsi que les facteurs économiques. Tenez compte de tous les aspects de votre application pour vous aider à trouver la bonne solution. Les expert en motorisation de maxon France se tiennent à votre disposition pour vous accompagner et vous conseiller dans votre choix.

Conception standard ou personnalisée

Pour aider le client dans la conception de sa motorisation, maxon propose le maxon Selection Program, un outil de calcul de haute précision. Les clients peuvent y émuler le système spécifique qu'ils souhaitent, du moteur à la combinaison avec moteur, réducteur, codeur, carte électronique, master de contrôle, etc.

Vous pouvez utiliser la recherche simple pour obtenir une vue d'ensemble, ou la recherche avancée pour obtenir un aperçu plus précis de votre application.

Avec la recherche avancée, vous avez la possibilité de sélectionner de nombreux paramètres pour configurer votre solution spécifique. Vous pouvez ainsi cliquer sur chacune des icônes au-dessus du cadre de l’application, de gauche "charge" à droite "alimentation électrique". 

Vous pouvez préciser votre sélection en filtrant par le plus petit diamètre ou le prix total le plus bas, par exemple.

Si vous cliquez enfin sur le bouton "Détails", vous avez la possibilité de visualiser et d'enregistrer toutes les données pertinentes. Il est également possible de passer directement commande via l’eshop de maxon.

Comment la motorisation sera-t-elle contrôlée ?

Vous pouvez commander l'entraînement en contrôlant la vitesse, le couple et la position. Le programme de sélection vous permet de consulter la vaste gamme de commandes maxon. Il est également crucial de savoir comment vous voulez faire fonctionner le contrôleur via l'entrée/sortie numérique, l'entrée/sortie analogique ou via les interfaces de bus correspondantes telles que RS232, CAN, USB, ou EtherCAT. 

Des solutions adaptées aux besoins de chaque application

Les besoins en petits moteurs et servomoteurs ne cessent d'augmenter. Les moteurs exigent plus de flexibilité, de dynamique et de précision, mais aussi plus de compacité, de robustesse et d'intelligence.

Grâce à l'expertise et l’expérience de maxon, de nombreuses solutions spécifiques et adaptées au besoin des clients sont créées.

L’eshop maxon propose actuellement plus de 5 000 produits avec un million de combinaisons possibles.

Analyse de la situation pour le choix d'un moteur à courant continu

Avant que le processus de sélection ne commence, il est nécessaire de procéder à une analyse de la situation avec la motorisation. Les plages de variation des paramètres clés sont également définies. En règle générale, les différents aspects sont étroitement liés entre eux.

Les considérations relatives au type de moteur à courant continu requis dépendent de la conception mécanique, telle que la vitesse, le couple et l'inertie du moteur. Le moteur doit avoir la bonne combinaison de vitesse et de couple pour atteindre le point de fonctionnement défini par les exigences.

La première étape consiste à décider ce qui doit être régulé : le courant, la vitesse ou la position. La boucle de régulation doit être définie et la variable de régulation choisie doit être enregistrée. Cela conduit à une présélection des régulateurs et des capteurs possibles.

Lors du contrôle de performance, il faut déterminer si la puissance électrique disponible est suffisante pour entraîner la charge dans toutes les conditions de fonctionnement et pour compenser les pertes prévues dans la chaîne cinématique.

La première étape consiste à décider ce qui doit être régulé : le courant, la vitesse ou la position. La boucle de régulation doit être définie et la variable de régulation choisie doit être enregistrée. Cela conduit à une présélection des régulateurs et des capteurs possibles.

Lors du contrôle de performance, il faut déterminer si la puissance électrique disponible est suffisante pour entraîner la charge dans toutes les conditions de fonctionnement et pour compenser les pertes prévues dans la chaîne cinématique.

Les considérations économiques ne doivent pas être négligées. Il s’agit de configurer l'entraînement de la manière la plus rentable possible tout en répondant aux exigences en termes de technologie et de durée de vie.

Les points suivants devraient permettre de clarifier et de fixer le cadre de la suite du processus de sélection :

  • Quel est le couple (Nm) nécessaire au point de fonctionnement ?
  • Quelle est la vitesse de sortie (tr/min) requise au point de fonctionnement ?
  • Quelle tension et quel courant de fonctionnement sont disponibles ?
  • Quelle est l'application spécifique ?

Il est possible de faire concevoir par maxon des moteurs à haute température avec des réducteurs spéciaux avec capteurs, etc.

Sélection des réducteurs

Réducteur hélicoïdal, planétaire ou à vis sans fin ? Il existe une grande variété de types de réducteurs possibles. Chacun a ses avantages et ses inconvénients et doit être choisi en fonction de l'application et des exigences.

Les réducteurs hélicoïdaux ont une structure relativement simple et sont peu coûteux. Les réducteurs à vis sans fin ont un rapport de réduction élevé par étage et sont autobloquants. En outre, un étage à vis sans fin apporte une orientation orthogonale de la sortie à l'axe d'entraînement.

Les réducteurs planétaires, en revanche, se caractérisent par leur très forte densité de puissance. maxon les combine avec des moteurs à courant continu pour permettre la transmission d'un couple et d'une puissance maximum dans un espace d'installation minimal pour l'entraînement. En outre, les réducteurs planétaires offrent un très haut degré d'efficacité. En général, on peut s'attendre à une perte de friction de 10 % par étage.

Si vous choisissez la série maxon UP Ultra Performance, cette perte peut être divisée par deux, pour atteindre environ 5 %. Le meilleur choix sur le type de réducteur, la taille, la version, le stockage, le nombre d'étages ou la réduction dépend de plusieurs critères et exigences. Les principaux sont :

  • Vitesse maximale ou moyenne
  • Transmission du couple maximal et moyen
  • Charges radiales et axiales à transmettre
  • Mode de fonctionnement : fonctionnement continu ou cyclique avec des temps de pause
  • Un réducteur à blocage automatique ou réversible et à efficacité maximale est-il nécessaire ?
  • Espérance de vie
  • Limitations du jeu de torsion et de la précision du positionnement
  • Exigences en matière de bruit et de vibrations
  • Restrictions sur l'espace d'installation du lecteur
  • Résister aux influences extérieures telles que la température, la saleté, l'humidité ou le vide.

maxon, spécialiste suisse des motorisations de haute qualité

maxon développe et conçoit des moteurs à courant continu avec ou sans balais. La gamme de produits comprend également des réducteurs, des encodeurs, des commandes et des systèmes mécatroniques complets.

Les motorisations maxon sont utilisées partout où les exigences sont particulièrement élevées, par exemple dans les rovers de la NASA sur Mars, dans les appareils chirurgicaux portatifs, les robots humanoïdes et les systèmes industriels de précision. Pour rester en tête sur ce marché exigeant, l'entreprise investit une grande partie de ses ventes dans la recherche et le développement.

 

Approfondir cette thématique ?

Découvrez notre Guide de la motorisation spécial moteurs courant continu

Téléchargeable ici.