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Qu'est-ce qu'un moteur brushless ?

Un moteur brushless est un type de moteur électrique sans balais ni collecteur, d'où son nom "brushless" qui signifie littéralement "sans brosses" en anglais (les brosses étant souvent utilisées pour désigner les balais dans certains contextes techniques). L'absence de balais permet d'éviter les pertes mécaniques dues aux frottements ainsi que les limitations liées à l'usure des pièces mécaniques.

À la place des balais, les moteurs brushless utilisent une commande électronique pour gérer la circulation du courant dans les bobines du stator. Cette commande peut être effectuée au moyen d'un microcontrôleur ou d'un circuit électronique de commutation. Le rotor, quant à lui, est constitué d'aimants permanents.

Trois catégories de moteurs brushless

Les moteurs brushless peuvent être divisés en trois catégories principales :

• Outrunner :

  Ce type de moteur brushless possède un rotor externe qui entoure le stator. Il offre généralement un meilleur couple mais une vitesse de rotation plus faible.

• Inrunner :

  Dans ce cas, le rotor est situé à l'intérieur du stator et tourne à des vitesses de rotation plus élevées, mais avec un couple inférieur.

• Slotless :

  Ici, le moteur brushless n'a pas de fentes dans lesquelles les bobines sont insérées. Ce design permet une réduction des pertes dues aux courants induits, améliorant ainsi l'efficacité globale.

Comment fonctionne un moteur brushless ?

Le principe de base du fonctionnement d'un moteur brushless repose sur la commutation électronique pour inverser le champ électromagnétique autour du rotor. Cette commutation est effectuée par le contrôleur électronique selon un séquencement précis, soit en mesurant directement la position du rotor, soit en estimant cette position à partir du courant circulant dans les différentes phases du moteur.

Fonctionnement basé sur le champ magnétique

Le fonctionnement d'un moteur brushless est basé sur l'interaction entre deux champs magnétiques : celui créé par les bobines du stator et celui provenant des aimants permanents du rotor. Lorsque ces champs se conjuguent ou s'opposent, ils génèrent des forces qui font tourner le rotor. Le rôle du contrôleur électronique est alors de coordonner les impulsions électriques envoyées aux bobines du stator, afin d'assurer une rotation continue et régulière du rotor.

Contrôle des moteurs brushless

Il existe plusieurs techniques pour contrôler un moteur brushless :

• Commande à angle fixe (trapezoidal control) : Cette méthode consiste à alimenter successivement chaque phase du stator par paires. Le courant circule donc toujours dans deux phases à la fois, tandis que la troisième est coupée. Cette méthode de commutation produit un couple légèrement pulsé en raison de l'angle de commutation fixe.
• Commande vectorielle (field-oriented control) : Ici, les courants dans les bobines du stator sont ajustés en continu afin de produire un champ magnétique tournant qui suit les aimants du rotor le plus précisément possible. Ceci permet d'obtenir un couple plus doux et un meilleur rendement.

Moteurs Brushless : pour quelles applications ?

Les moteurs brushless sont utilisés dans de nombreuses applications notamment grâce à leurs avantages tels que l'absence d'usure mécanique, leur efficacité énergétique et leur capacité à fournir un couple important sur une large plage de vitesses. En voici quelques exemples :

Véhicules électriques

Les moteurs brushless sont très prisés dans le secteur des véhicules électriques, car ils offrent un bon compromis entre puissance, rendement et durabilité. Ils permettent une meilleure autonomie des véhicules grâce à leur faible consommation d'énergie.

Drones et modélisme

En raison de leur taille réduite, leur légèreté et leur efficacité, les moteurs brushless sont très populaires dans le domaine des drones et du modélisme. Ils sont utilisés pour actionner les hélices des drones ou les roues des voitures télécommandées, par exemple.

Outils électroportatifs

Le secteur des outils électroportatifs fait également un usage important des moteurs brushless. Ils permettent d'obtenir des appareils performants, légers et compacts, avec une grande autonomie sur batterie. Ainsi, on peut les retrouver dans les perceuses, scies circulaires, ponceuses, etc.

Applications industrielles

Les moteurs brushless sont également présents dans de nombreuses applications industrielles, comme les machines-outils, les équipements médicaux ou encore les robots. Leur fiabilité et leur maintenance réduite en font un choix intéressant pour ces environnements exigeants.

En définitive, les moteurs brushless offrent de nombreux avantages dont notamment l'efficacité énergétique, la durabilité et la performance. C'est pourquoi ils sont utilisés dans une grande diversité d'applications, depuis les transports électriques jusqu'à l'industrie.

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