COMMENT FONCTIONNE UN MOTEUR-COUPLE?

Les moteurs-couples sont généralement des moteurs synchrones à aimant permanent (permanent magnet synchronous motor – PMSM). Ils peuvent en outre être dotés d’un mécanisme de boucle de régulation fermée, comme les servomoteurs classiques, mais leur concept et leur forme diffèrent. Un moteur-couple est de forme torique, telle une bouée, et a donc un grand diamètre et un arbre court. Ces moteurs peuvent entraîner directement l’application sans dispositif mécanique intermédiaire de type vis sans fin, courroie ou poulie.

En raison de sa forme différente, le moteur-couple génère un couple important, mais sa vitesse de rotation est faible. Un servomoteur classique, en revanche, peut atteindre une vitesse de rotation bien supérieure mais génère un couple nettement plus faible. Il est donc souvent équipé d’un réducteur pour atteindre le rapport couple/vitesse voulu, mais ce mécanisme réduit l’efficacité et la précision.

Il existe plus particulièrement deux types de moteurs-couples à entraînement direct. Le premier est le moteur-couple à rotor externe et le second est le moteur-couple à rotor interne. Dans le cas du moteur à rotor externe, le rotor (l’aimant permanent annulaire) est situé à l’extérieur du stator (l’électroaimant et les lamelles). Dans le cas d’un moteur à rotor interne, le rotor est situé à l’intérieur du stator. Ces deux types de moteur-couple, ayant chacun leurs propres avantages, fonctionnent de manière similaire.

Le stator d'un moteur-couple

Le stator est la partie fixe du moteur-couple, qui contient le noyau lamellaire et le bobinage de cuivre. Plus précisément, le noyau lamellaire comprend des « dents d’enroulement » ou « dents de stator ». Les bobines de cuivre sont enroulées autour de chacune de ces dents. Lorsqu’un courant alternatif triphasé traverse ces bobines de cuivre, le stator devient une série d’électroaimants. En conséquence, un champ magnétique tournant alternatif est créé autour du stator, comme le montre la vidéo ci-contre. Les zones orange et bleues représentent respectivement les pôles « sud » et « nord ». D’autre part, les bobines de cuivre enroulées sur le stator peuvent être configurées de différentes façons afin de générer différents paramètres de performance qui peuvent jouer un rôle important dans diverses applications.

LE roTOR D'UN MOTEUR-COUPLE​

Le rotor est la partie mobile ou rotative du moteur-couple, qui contient les aimants permanents. Les aimants permanents sont disposés sur le rotor en alternance nord-sud-nord-sud. Les zones bleues et orange représentent respectivement les pôles « nord » et « sud » Ceci est illustré dans la vidéo ci-contre. En conséquence, le champ magnétique permanent du rotor interagit avec le champ magnétique alternatif du stator. Le stator et le rotor sont séparés en outre par l’entrefer du circuit magnétique. 

LE STATOR ET LE ROTOR D'UN MOTEUR-COUPLE

Dans le cas d’un moteur-couple à rotor externe, le rotor entoure l’extérieur du stator. Il en résulte que le champ magnétique du stator commence à interagir avec le champ magnétique permanent du rotor. Par suite, le champ magnétique permanent du rotor commence à tourner synchroniquement avec le champ magnétique du stator et un couple (N) est ainsi créé. Ceci est illustré dans la vidéo ci-contre. 

Le couple généré par le moteur-couple à entraînement direct est proportionnel au courant circulant dans le stator. De plus, la tension requise est proportionnelle à la vitesse. 

Apport : Puissance électrique = intensité x tension. 

Résultat : Puissance mécanique = couple x vitesse angulaire. 

En modifiant le nombre d’enroulements et / ou la configuration des bobines, le rapport entre la tension et l’intensité de courant requises peut être ajusté. Le moteur est ainsi utilisable pour différents domaines d’application, comme l’industrie des semi-conducteurs, la robotique, l’industrie alimentaire et le secteur de l’emballage. 

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