Défis et opportunités de conception de moteurs à fentes
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DOCUMENT TECHNIQUE DÉFIS ET PERSPECTIVES DE LA CONCEPTION DE MOTEURS MINIATURES À ENCOCHES La densité de couple élevée et la capacité de refroidissement améliorée des moteurs miniatures CC sans balais (BLDC) à encoches sont déterminantes dans de nombreuses applications allant de la robotique à l’électronique grand public. Cependant, pour optimiser l’efficacité, la performance et la fiabilité de l’application, leur spécification doit faire l’objet d’une attention particulière. Les conseils en matière d’intégration technique lors de la sélection des moteurs CC sans balais à encoches disponibles sur le marché sont avantageux et les considérations relatives à la conception sur mesure bénéficieront aux performances de l’application à long terme. Grâce à l’absence de balais pour le processus de commutation, les moteurs miniatures CC sans balais présentent des avantages par rapport à leurs homologues à balais, notamment un meilleur rendement, un fonctionnement à vitesse haute, une durée de vie plus longue et la possibilité d’améliorer leur pilotage. Dans le cas des moteurs CC sans balais, il est possible de choisir entre des configurations avec ou sans encoches. Le stator, qui est la partie extérieure fixe entourant le rotor, contient les bobinages qui canalisent le flux de courant électrique. Cela génère un champ magnétique qui interagit avec les aimants du rotor et qui le fait tourner en créant un mouvement. Dans un moteur CC sans balais ni encoches, les bobinages sont généralement fixés dans le stator par de la résine ou maintenus en place par un ruban ou un dispositif de rétention mécanique. Dans le cas d’une conception à encoches, les bobinages sont maintenus dans des encoches ou des rainures. Les moteurs sans encoches sont généralement plus compacts et leurs conceptions sont également avantageuses pour les applications nécessitant un fonctionnement plus souple et une vitesse haute. Cependant, les moteurs CC sans balais à encoches permettent d’augmenter la densité du flux magnétique dans l’entrefer, ce qui se traduit par une génération de couple plus élevée ; cela contribue à améliorer la dynamique du moteur tout en rendant cette conception plus fiable. Les encoches contribuent également à la dissipation de la chaleur, ce qui permet d’améliorer le r

DIMENSIONNEMENT DES MOTEURS CC SANS BALAIS À ENCOCHES Les moteurs CC sans balais à encoches présentent des défis uniques lors de la phase de conception, ce qui signifie qu’une spécification minutieuse est nécessaire. Cela comprend le calcul précis de la perte de noyau, ainsi que la responsabilité de la saturation du matériau et de la démagnétisation de l’aimant à des températures de fonctionnement plus élevées qui peuvent avoir un impact sur les performances, l’efficacité et la gestion thermique. Le dimensionnement du moteur en fonction du couple requis est une étape essentielle. Ce calcul...

Différentes combinaisons encoches-pôles sont possibles avec les moteurs miniatures à encoches. Un facteur de bobinage élevé doit être envisagé pour augmenter la constante de couple du moteur. Un PPCM (plus petit commun multiple) élevé entre le nombre d’encoches et de pôles (S, P) réduit l’ampleur du couple résiduel, tandis qu’un PGCD (plus grand commun diviseur) élevé (S, P) permet de réduire les forces radiales magnétiques déséquilibrées et d’augmenter la symétrie radiale. La conception traditionnelle à encoches à deux pôles des bobinages concentrés à encoches intégrées (ICSW), illustrée à...

Outre la combinaison encoches-pôles, une autre configuration connue sous le nom de bobinages concentrés à encoches fractionnées (FSCW) est également possible. Les bobinages concentrés à encoches fractionnées comprennent des configurations d’aimants annulaires multipolaires avec des circuits magnétiques courts. Cette conception est adaptée aux applications à vitesse basse et à couple élevé. Le tableau 1 présente les différentes combinaisons encoches-pôles et leurs avantages. SPÉCIFICATION DES MOTEURS MINIATURES CC SANS BALAIS À ENCOCHES Le couple généré par le moteur est proportionnel à son...