Principes de base des moteurs CC à balais

Dans cet article de blog, nous allons aborder la composition et le fonctionnement des moteurs CC à balais, ainsi que quelques points supplémentaires concernant leur utilisation. Les moteurs CC à balais (BDC) sont constitués de quatre composants principaux : le stator, le rotor, le collecteur et les balais.

• Le stator contient des aimants permanents ou des électro-aimants et reste fixe.
• Le rotor, également appelé l'armature, est la partie rotative du moteur.
• Le collecteur est la partie du moteur qui fait le lien entre le rotor et les balais.
• Les balais sont connectés à la source d'alimentation CC.

Pour bien comprendre le fonctionnement d'un moteur CC à balais, examinons une forme simple. Il s'agit, comme illustré ici, d'un fil spiralé (rotor) connecté à un collecteur muni de balais, connectés à une batterie, avec des aimants (stator) de chaque côté du fil. L'énergie fournie par la batterie transforme le fil en un électro-aimant agissant contre la force du champ magnétique des aimants positionnés de chaque côté.

Tandis que la bobine tourne, chaque côté du collecteur finit par entrer en contact avec le balai opposé, modifiant ainsi la polarité. Cette modification se produit lorsqu'un côté de la bobine se rapproche de l'aimant opposé qui l'attire, puis la polarité est inversée de sorte que l'aimant qui l'attirait initialement la repousse. Cela permet de maintenir la rotation. Cependant, comme vous pouvez l'imaginer, cette rotation n'est pas très fluide. Pour équilibrer la rotation et la rendre plus fluide, on ajoute plus de bobines et de collecteurs au rotor.

Toutefois, alors que les balais viennent rompre la continuité avec chaque section du collecteur, une pointe de tension se produit dans le sens inverse (ou polarité inverse). Ces pointes provoquent du bruit électrique qui peut entraîner des problèmes majeurs si la même source de tension est également connectée à des composants électroniques sensibles. Pour résoudre ce problème, ajoutez un suppresseur de tension transitoire (TVS) bidirectionnel pour les moteurs qui changent de sens, ou un TVS unidirectionnel pour les moteurs qui ne tournent que dans un seul sens, afin de réduire le bruit généré.

Votre dispositif a-t-il besoin d'une coupure immédiate ? Cela peut être obtenu en court-circuitant les sorties du moteur, en court-circuitant vraiment la puissance générée par le moteur, qui continuerait autrement son action pendant un court instant. Ce processus, appelé freinage rhéostatique, oblige les enroulements de l'armature à lutter contre les aimants et empêche l'arbre de tourner. Si le moteur était relié à une charge présentant une vitesse importante, un freinage rhéostatique pourrait faire chauffer le moteur de manière excessive et éventuellement brûler les enroulements de l'armature. Le positionnement en série d'une résistance à valeur élevée permet d'éliminer ce problème.

Pour en savoir plus sur les moteurs CC à balais ou pour découvrir d'autres types de moteurs, jetez un œil à nos autres vidéos de la série Another Teaching Moment.