Moteurs couple types et applications
Les moteurs couples sont des moteurs avec un couple particulièrement élevé. Cela permet souvent de se passer d’un engrenage supplémentaire. C’est pourquoi les moteurs Torque sont également appelés moteurs directs. Ces moteurs électriques sont généralement relativement courts par rapport aux moteurs à grande vitesse. En revanche, les moteurs High Torque ont généralement un grand diamètre. Le grand diamètre du rotor permet d’obtenir un couple important à bas régime. En revanche, les moteurs High Speed ont généralement un petit diamètre. Et sont en revanche généralement relativement longs. Le couple des moteurs à grande vitesse est comparativement beaucoup plus faible, mais ils atteignent des vitesses de rotation plus élevées. La plupart du temps, le couple des moteurs à couple élevé diminue beaucoup plus rapidement. Toutefois, cela dépend fortement du type de moteur électrique utilisé comme moteur à couple élevé. Dans la vidéo YouTube ci-dessous, tous les principaux types de moteurs à couple élevé sont présentés.
Types de moteur couple
Pour les moteurs couples, on utilise en premier lieu des moteurs AC et des moteurs BLDC sans balais. Ces derniers sont souvent appelés moteurs DC sans balais. Il existe deux types de moteurs électriques à couple élevé qui sont utilisés en premier lieu. Il s’agit d’une part des moteurs à flux axial et d’autre part des moteurs à flux radial. Les moteurs à flux radial peuvent encore être divisés en deux types différents. Il s’agit des moteurs à rotor interne et des moteurs à rotor externe. Pour les moteurs à flux radial à couple élevé, on utilise en premier lieu des rotors extérieurs. Les moteurs à flux transversal peuvent également générer des couples élevés. Mais ils ne sont que très rarement utilisés dans l’industrie. En règle générale, on utilise des aimants permanents pour tous ces types de moteurs électriques. En effet, à courant de phase égal, les aimants permanents permettent d’obtenir un couple plus élevé du moteur. Mais il est bien sûr également possible de construire un moteur à couple élevé sans aimants permanents. Par exemple, un moteur à réluctance avec rotor extérieur. Dans la vidéo YouTube ci-dessous, vous pouvez voir une animation d’un moteur à réluctance à couple élevé.
Vidéo sur les moteurs à couple élevé
Construction de moteurs couples
Qu’est-ce qui rend un moteur à couple élevé si particulier ? Le secret des moteurs à couple élevé réside en premier lieu dans leur grand diamètre. C’est la raison principale pour laquelle on utilise souvent des moteurs à flux axial et des rotors extérieurs. Ces types de moteurs électriques conviennent bien aux moteurs courts de grand diamètre. Ce n’est pas le diamètre extérieur du rotor qui est déterminant, mais le diamètre de l’entrefer central. Puisque c’est là que les forces mécaniques entre le rotor et le stator sont générées par le flux magnétique. Plus le diamètre où ces forces sont générées est grand, plus le couple qui en résulte est important. Bien sûr, il est également possible de construire des moteurs High Torque avec un petit diamètre, mais ce n’est pas si simple. Une autre caractéristique importante des moteurs à couple élevé est le nombre élevé d’aimants permanents. Mais la combinaison des pôles du stator et du rotor doit aussi toujours être bien adaptée l’un à l’autre. Un autre point important est la force et l’épaisseur des aimants permanents. Plus les aimants permanents sont puissants et épais, plus le couple est élevé. Bien entendu, le couple ne peut être augmenté que dans une certaine mesure. Et la vitesse maximale que le moteur électrique peut atteindre diminue également de ce fait. Car la force contre-électromotrice augmente également si l’on utilise des aimants plus puissants. Il existe bien sûr d’autres possibilités d’augmenter le couple. Par exemple, en réduisant l’entrefer ou en augmentant le courant de phase de l’onduleur.
Caractéristiques et avantages des moteurs couples
Grâce aux couples élevés des moteurs électriques High Torque, il n’est souvent plus nécessaire de recourir à un engrenage supplémentaire. Les pertes d’un engrenage sont donc supprimées et le rendement global de l’entraînement électrique augmente. Car celui-ci ne se compose plus que du moteur High Torque et de l’inverseur ou de l’électronique de puissance. C’est un grand avantage pour les bateaux et les avions électriques, par exemple. Mais également bon pour les motos électriques et les robots mobiles. Toutefois, les moteurs High Torque sans engrenage sont généralement plus grands que les moteurs électriques avec un engrenage. Cela s’explique par le fait que le moteur High Torque a généralement une vitesse de rotation inférieure à celle d’un moteur avec un engrenage. En raison de leur vitesse de rotation plus faible, les moteurs High Torque ont donc généralement une densité de puissance plus faible. La taille totale des moteurs à couple élevé est toutefois généralement comparable à celle des entraînements à engrenage. Mais cela dépend bien sûr aussi fortement du type d’engrenage utilisé.
Applications des moteurs couples
Il existe deux applications principales pour lesquelles les moteurs à couple élevé conviennent particulièrement bien. Il s’agit d’une part des applications qui nécessitent une dynamique et une précision élevées. En d’autres termes, il s’agit d’applications où un objet doit être déplacé rapidement et avec une grande précision d’un point A à un point B. Il s’agit par exemple de robots industriels, de machines-outils ou de machines de production. D’autre part, les moteurs à couple élevé conviennent particulièrement bien aux applications qui nécessitent un rendement élevé. Comme par exemple pour une grande autonomie des motos électriques et des avions.
Applications mobiles avec moteurs couples
En raison des couples élevés des moteurs électriques à couple élevé, un réducteur supplémentaire n’est souvent plus nécessaire. Les pertes d’un engrenage sont ainsi éliminées et le rendement global de l’entraînement électrique augmente. Le rendement global plus élevé se fait également sentir lors du freinage. Il est donc possible de récupérer plus d’énergie au freinage qu’avec un système d’entraînement avec engrenage.