Guide Motion Control du GIMELEC - Ministère de l'Éducation ...

3- L’entraînement
3-4- Les moteurs
Les moteurs à courant continu sans balai (DC brushless)
Ce terme est souvent utilisé pour désigner les moteurs synchrones autopilotés
et une certaine confusion peut exister. Il désigne, en fait, une famille
de moteurs construits de manière similaire. La seule différence réside dans
les capteurs utilisés pour connaître la position du rotor et dans le mode
d’alimentation du stator.
L’électronique de commande peut être directement intégrée au moteur.
Ce moteur est très répandu. Par exemple, les ventilateurs employés dans
les ordinateurs utilisent cette technologie.
Constitution (Figure 52)
Stator
Capteurs
à effet Hall
Rotor
Bobinage
Aimant
Le moteur comprend trois éléments :
■■une partie fixe, le stator, muni de trois groupes de bobines qui sont, comme
sur un servomoteur synchrone, les trois phases du moteur. Elles permettent
de générer un champ tournant
■■une partie tournante, le rotor, muni d’aimants permanents. Ces aimants
vont en permanence entraîner le rotor pour tenter de s’aligner sur le champ
magnétique du stator.
■■des capteurs magnétiques à «effet Hall ». Ces capteurs permettent de
connaître à chaque instant la position des aimants du rotor.
Figure 52 Coupe partielle d’une représentation
simplifiée d’un moteur DC brushless
Les capteurs à effet Hall ne donnent pas une information exploitable pour
permettre un autopilotage fin et optimisé ; elle est cependant suffisante
pour que l’électronique de pilotage puisse déterminer l’orientation à donner
au champ magnétique du stator. Au cours de la rotation, elle commande
les trois bobines pour ajuster régulièrement l’orientation du champ à la
position du rotor, de façon à entraîner celui-ci dans le sens choisi par l’utilisateur.
En modulant le courant dans les bobines, l’électronique peut accélérer ou
ralentir le moteur et réguler ainsi sa vitesse. Elle peut aussi orienter le
champ magnétique de façon à freiner le rotor dans son mouvement jusqu’à
l’arrêt. Le freinage se fait habituellement en dissipant l’énergie dans le moteur.
Le courant dans les bobines du stator est le plus souvent de forme trapézoïdale,
ce qui simplifie la commande. L’électronique assure également la limitation
de ce courant, ce qui permet de limiter le couple du moteur.
Les informations des capteurs à effet Hall sont mises en forme par l’électronique
pour simuler un capteur de position. Généralement cette information
est transmise sous la forme de deux signaux décalés dans le temps
d’un quart de période afin de discriminer le sens de rotation; cette information
peut être utilisée par un automate ou un superviseur.
Le contrôle de la vitesse peut être réalisé en boucle ouverte ou en boucle
fermée.
Une construction particulière du rotor peut permettre d’obtenir un couple
à l’arrêt significatif, appelé couple de détente, sans alimenter le moteur.
Pour certaines applications, ceci permet de se dispenser d’un frein.
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