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Présentation des différents types de moteurs électriques

De nos jours, les moteurs électriques sont partout et sont utilisés comme source de mouvement dans de nombreux équipements domestiques, mais aussi industriels.

Lors du choix d’un moteur électrique (parfois qualifié de « machine électrique »), le défi consiste à en trouver un adapté à la tâche à accomplir, car il existe de nombreuses options.

Voici donc un guide des différents types de moteurs électriques et de leurs fonctions, élaboré par notre équipe spécialisée en vente de moteurs électriques. Ce document pourra sans doute vous aider à identifier celui qui répondra le mieux à vos besoins particuliers.

Qu’est-ce qu’un moteur électrique?

Un moteur électrique est un dispositif conçu pour convertir l’énergie électrique en mouvement mécanique. Il fonctionne sur le principe fondamental de l’interaction entre les champs magnétiques générés par des courants électriques et les champs magnétiques extérieurs.

Lorsqu’un courant électrique passe à travers les bobines d’un moteur électrique, il crée un champ magnétique qui interagit avec un champ magnétique externe, généralement produit par des aimants permanents. Cette interaction engendre un mouvement rotatif ou linéaire, selon la conception du moteur.

Les moteurs électriques sont largement utilisés dans de nombreux domaines de la vie quotidienne tels que :

  • les appareils électroménagers;
  • les véhicules électriques;
  • les machines industrielles;
  • les pompes;
  • les ventilateurs;
  • les systèmes de climatisation;
  • les outils électriques;
  • et bien d’autres applications.

Leur efficacité énergétique élevée et leur faible impact environnemental en font des composants essentiels pour la transition vers des sources d’énergie plus propres et durables.

Les 2 principales catégories de moteurs électriques : à courant continu et à courant alternatif

 Les moteurs électriques à courant continu (CC ou DC en anglais)

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Le moteur à courant continu (ou moteur DC) opère en tirant parti d’un flux continu d’électricité qui circule constamment dans une seule direction.

Ce type de moteur exploite un champ magnétique généré par des aimants permanents ou des bobines positionnées dans le stator, tout en faisant circuler un courant continu dans les bobines du rotor. Le mouvement rotatif est engendré par l’interaction entre le champ magnétique et le courant continu présent dans le rotor.

Les moteurs électriques à courant alternatif (CA ou AC en anglais)

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Les moteurs à courant alternatif convertissent le courant alternatif en mouvement mécanique en misant sur un phénomène appelé induction électromagnétique.

Ces moteurs comprennent habituellement deux parties principales : un stator externe avec des bobines alimentées par un courant alternatif pour créer un champ magnétique tournant et un rotor interne fixé à l’arbre qui crée un second champ magnétique rotatif.

Les moteurs à courant alternatif ne sont pas aussi facilement contrôlables en vitesse que les moteurs à courant continu. Pour mieux contrôler leur fréquence, donc leur vitesse, ils sont habituellement utilisés avec des variateurs de fréquence.

Moteur CC vs moteur CA : en bref

En résumé, la distinction fondamentale entre un moteur à courant alternatif et un moteur à courant continu réside dans le type de courant électrique qu’ils utilisent pour fonctionner.

Le moteur à courant alternatif fonctionne grâce à un courant alternatif et tire parti d’un champ magnétique en rotation pour induire le mouvement. Quant à lui, le moteur à courant continu fonctionne en utilisant un courant électrique continu et exploite un champ magnétique fixe ou rotatif pour générer la rotation.

De plus, il convient de noter que le moteur à courant continu constitue un choix logique dans la plupart des applications nécessitant un couple élevé à des vitesses faibles.

Les types de moteurs électriques à courant continu

Les moteurs à courant continu à balais

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Le moteur à courant continu à balais, également appelé moteur CC à balais, tire son nom des « balais » ou « brosses » qui sont des composants essentiels de ce type de moteur.

Ces balais sont des contacts électriques mobiles en contact direct avec les parties tournantes du rotor. Ils sont généralement en graphite ou en carbone et sont montés sur un composant appelé « commutateur ». Les balais assurent la connexion électrique entre l’alimentation externe (source de courant continu) et les bobines du rotor en rotation.

Fonctionnement du moteur CC à balais

 À mesure que le rotor tourne, les balais maintiennent un contact électrique avec les segments du commutateur, inversant ainsi la direction du courant dans les bobines du rotor à chaque demi-tour. Cette inversion du courant provoque un changement de direction du champ magnétique induit dans les bobines du rotor, ce qui maintient la rotation continue.

Avantages et désavantages du moteur CC à balais

L’avantage des moteurs à courant continu à balais réside dans leur simplicité et leur régulation relativement aisée de la vitesse et du couple en ajustant la tension d’alimentation.

Cependant, ces moteurs ont des inconvénients tels que l’usure des balais au fil du temps, ce qui nécessite un entretien périodique, ainsi que des perturbations électromagnétiques générées par les balais en mouvement.

Les moteurs Brushless

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Contrairement aux moteurs électriques traditionnels à balais, les moteurs brushless (ou moteurs sans balais) n’ont pas de balais ou de commutateurs mécaniques pour inverser la direction du courant électrique dans l’armature (partie tournante) du moteur. Au lieu de cela, ils misent sur un contrôleur électronique pour gérer la commutation des bobines à l’intérieur du moteur.

Fonctionnement du moteur brushless

Les moteurs brushless fonctionnent en utilisant des aimants permanents à l’intérieur du rotor (partie tournante) et des bobines dans le stator (partie fixe) du moteur. Le contrôleur électronique envoie des signaux pour commuter les bobines en synchronisation avec la rotation du rotor, ce qui génère un champ magnétique tournant qui fait tourner le rotor. Cette conception élimine le frottement mécanique associé aux balais, ce qui conduit à une usure réduite et à une plus grande efficacité énergétique.

Avantages des moteurs brushless

Les avantages des moteurs brushless incluent une plus grande efficacité, une durée de vie plus longue, une maintenance réduite et un fonctionnement plus silencieux par rapport aux moteurs à balais. Ils sont également plus compacts et légers, ce qui les rend adaptés aux applications où l’espace est limité.

De plus, en raison de leur contrôle électronique avancé, les moteurs brushless permettent une meilleure gestion de la vitesse, du couple et de la direction, ce qui les rend idéaux pour des applications nécessitant une régulation précise. C’est pourquoi on les retrouve fréquemment dans des équipements tels que:

  • des drones;
  • des véhicules électriques;
  • des outils électriques;
  • des ventilateurs.

Les types de moteurs électriques à courant alternatif

Les moteurs universels

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Les moteurs électriques universels, également appelés moteurs à courant alternatif universels, sont capables de fonctionner avec à la fois du courant alternatif (CA) et du courant continu (CC).

Ces moteurs sont équipés d’un enroulement statorique (la partie stationnaire du moteur) et d’un enroulement rotorique (la partie tournante du moteur). L’enroulement statorique est alimenté en courant alternatif, tandis que l’enroulement rotorique est alimenté en courant continu. Cette conception permet aux moteurs universels de fonctionner efficacement avec les deux types de courant.

Avantages et inconvénients des moteurs électriques universels

Les moteurs universels offrent plusieurs avantages, notamment leur capacité à fonctionner sur différentes sources d’alimentation électrique, leur compacité et leur simplicité de conception.

Cependant, ils ont tendance à être moins efficaces et à produire plus de chaleur par rapport aux moteurs spécialisés conçus pour fonctionner uniquement avec du courant alternatif ou continu.

Les moteurs synchrones

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Un moteur électrique synchrone est un type de moteur électrique qui tourne à une vitesse constante en synchronisation avec la fréquence de l’alimentation électrique fournie. Cela signifie que la vitesse de rotation du moteur est directement liée à la fréquence de l’alimentation électrique et au nombre de paires de pôles du moteur.

Fonctionnement du moteur synchrone

Le fonctionnement d’un moteur synchrone repose sur le phénomène de synchronisme entre le champ magnétique tournant produit par les bobinages du stator (partie fixe du moteur) et le champ magnétique produit par les aimants permanents ou les bobinages du rotor (partie en mouvement du moteur). Lorsque ces champs magnétiques sont en phase, le rotor reste en synchronisation avec le champ magnétique tournant du stator, ce qui maintient une vitesse constante.

Utilisation des moteurs synchrones

Les moteurs électriques synchrones sont utilisés dans des applications où une vitesse constante et précise est requise, comme dans les horloges, les équipements de synchronisation, les systèmes de distribution électrique et les machines-outils à vitesse constante.

Justification du prix parfois élevé des moteurs synchrones

Les moteurs électriques synchrones nécessitent généralement un système de contrôle plus complexe pour maintenir la synchronisation, ce qui les rend parfois plus coûteux à mettre en œuvre que d’autres types de moteurs, comme les moteurs asynchrones (ou moteurs à induction).

Les moteurs à induction ou asynchrones

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Le moteur électrique à induction (aussi appelé moteur électrique asynchrone) est un type de moteur électrique largement utilisé dans diverses applications industrielles, commerciales et résidentielles. Il repose sur le principe de l’induction électromagnétique découvert par Michael Faraday au 19e siècle.

Le fonctionnement d’un moteur à induction :

  1. Bobinage du stator : Le stator est la partie fixe du moteur. Il est composé de bobines de fil électrique enroulées autour de noyaux de fer laminé. Lorsqu’un courant alternatif (CA) est appliqué à ces bobines, il crée un champ magnétique tournant dans le stator.
  2. Rotor en aluminium ou en cuivre : À l’intérieur du stator se trouve le rotor, qui est une partie mobile du moteur. Le rotor est généralement constitué de conducteurs en aluminium ou en cuivre, mais il n’est pas alimenté par une source de courant externe. Au lieu de cela, il est placé à l’intérieur du champ magnétique tournant créé par le stator.
  3. Induction électromagnétique : Lorsque le champ magnétique tournant du stator interagit avec le rotor, il induit des courants électriques dans le rotor en vertu de la loi de l’induction électromagnétique. Ces courants induits génèrent leur propre champ magnétique, qui interagit avec le champ magnétique du stator.
  4. Rotation du rotor : Les forces magnétiques résultantes font tourner le rotor. Le rotor suit le champ magnétique tournant du stator, ce qui entraîne la rotation du rotor. C’est ce mouvement de rotation qui est utilisé pour effectuer un travail, par exemple, pour faire tourner les roues d’une machine ou d’un équipement.

Les avantages des moteurs à induction (asynchrones)

Les moteurs électriques à induction sont appréciés pour leur simplicité de construction, leur fiabilité, leur faible coût et leur absence de balais, ce qui réduit l’entretien nécessaire.

Ces moteurs sont également très efficaces et offrent un bon rendement énergétique.

Utilisation des moteurs à induction (asynchrones)

Tous les avantages cités au point précédent font des moteurs à induction les plus utilisés dans l’industrie.

Ils sont utilisés dans de nombreuses machines et applications, telles que :

  • Pompes;
  • Ventilateurs;
  • Compresseurs;
  • Systèmes de climatisation ;
  • Machines à laver;
  • Machines-outils;
  • Souffleuses;
  • Appareils de levage.

Les types de moteurs à induction ou asynchrones

Le moteur triphasé :

Il est le plus courant et vendu des moteurs à induction en raison de sa grande fiabilité et de sa capacité à générer une puissance élevée de manière continue.

Son nom vient du fait qu’il reçoit l’électricité sous forme de trois tensions alternatives sinusoïdales déphasées les unes par rapport aux autres de 120 degrés.

La vitesse et le couple des moteurs triphasés peuvent être contrôlés en modifiant la fréquence ou la tension des phases.

Le moteur monophasé :

Ce type de moteur est alimenté par une seule phase électrique. Il est adapté aux applications domestiques et légères nécessitant moins de puissance.

Le moteurs ATEX :

« ATEX » désigne une « atmosphère explosive ». Les moteurs ATEX sont donc des moteurs utilisés dans les environnements présentant un risque d’incendie ou d’explosion.

Le moteur de désenfumage :

Ce type de moteur équipe principalement des ventilateurs servant à l’évacuation de la fumée et des gaz dangereux lors d’un incendie. Il est conçu pour pouvoir résister à des températures extrêmes et aux gaz.

Le moteur à double polarité :

Ce type de moteur est également appelé « moteur à inversion de polarité » ou « moteur à double sens de rotation ».

La caractéristique principale d’un moteur à double polarité réside dans la construction spéciale de son rotor. Le rotor est généralement constitué de deux enroulements distincts, chacun étant connecté à une polarité opposée.

Pour changer la direction de rotation du moteur, on inverse simplement la polarité de l’alimentation électrique appliquée aux enroulements du rotor.

Le moteur à bagues :

Les moteurs à bagues sont souvent utilisés lorsque des performances spécifiques sont requises, telles que des démarrages en douceur, un contrôle de vitesse précis ou une capacité de réglage de la tension du rotor.

Ils sont plus complexes et nécessitent un entretien régulier en raison de l’usure des balais et des bagues qui transfèrent le courant électrique au rotor.

Les moteur frein :

Les moteurs électriques de type « moteur frein » combinent les fonctions d’un moteur et d’un frein. Leur principale caractéristique est qu’ils peuvent être utilisés pour entraîner une charge mécanique (comme un convoyeur, un treuil, des équipements de levage) et, lorsqu’ils sont désactivés, ils peuvent agir comme un frein pour arrêter la rotation de la charge de manière contrôlée.

Ce type de moteur est couramment utilisé dans des applications où il est nécessaire de maintenir une charge à une position donnée ou de la ralentir rapidement tout en récupérant de l’énergie électrique.

Le moteur à hauteur d’axe réduite :

Un moteur électrique de type « moteur à hauteur d’axe réduite » est une conception spécifique de moteur électrique dans laquelle la hauteur de l’axe, c’est-à-dire la distance entre la base du moteur et l’axe de rotation de son arbre de sortie, est réduite au minimum.

Cette conception est généralement recherchée dans les applications où l’espace disponible pour le montage du moteur est limité en hauteur.

Les moteurs électriques à usage spécial

Les moteurs électriques à usage spécial, également connus sous le nom de moteurs électriques personnalisés ou sur mesure, sont des moteurs électriques conçus et fabriqués pour répondre à des besoins spécifiques et uniques dans des applications particulières.

Contrairement aux moteurs électriques standard, qui sont produits en série et disponibles dans des tailles et des spécifications standard, les moteurs électriques à usage spécial sont adaptés à des situations où les exigences de performance, de taille, de puissance, de tension, de vitesse ou d’environnement sont hors norme.

En voici différents types :

Les moteurs pas à pas

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Un moteur électrique de type pas à pas, souvent abrégé en « moteur pas à pas », est un type spécifique de moteur électrique utilisé principalement dans les applications où la précision de positionnement est essentielle (comme les imprimantes 3D, les numériseurs, les machines-outils CNC).

Contrairement aux moteurs électriques traditionnels, ces moteurs ne tournent pas en continu. Au lieu de cela, ils avancent par petits pas discrets, d’où leur nom.

Quelques caractéristiques clés des moteurs pas à pas :

Précision de positionnement : Le rotor d’un moteur pas à pas avance d’un angle fixe à chaque impulsion électrique qu’il reçoit. Cet angle est appelé « pas », d’où le nom du moteur.

De plus, certains moteurs pas à pas peuvent être commandés pour effectuer un pas complet (un pas à la fois) ou un demi-pas (diviser le pas en deux), ce qui permet un contrôle encore plus fin de la position.

Facilité de contrôle : Ils sont relativement faciles à contrôler à l’aide d’électronique dédiée, ce qui les rend adaptés à une variété d’applications. Les contrôleurs de moteurs pas à pas permettent de définir le nombre de pas et la direction de rotation.

Les moteurs linéaires

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Un moteur électrique linéaire a la particularité de convertir l’énergie électrique en mouvement linéaire, c’est-à-dire un déplacement le long d’une ligne droite. Contrairement aux moteurs électriques rotatifs conventionnels, qui produisent un mouvement de rotation, les moteurs linéaires génèrent donc un mouvement linéaire directement.

Les moteurs linéaires sont ainsi utilisés dans diverses applications où un mouvement linéaire précis et rapide est nécessaire.

Avantages des moteurs linéaires

Les avantages des moteurs linéaires comprennent leur haute précision, leur absence de pièces mécaniques en contact (ce qui réduit l’usure), leur efficacité énergétique et leur réponse rapide aux commandes.

Les moteurs à hystérésis

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Pour produire un mouvement rotatif, les moteurs électriques à hystérésis utilisent l’hystérésis magnétique : un phénomène voulant qu’un matériau magnétique conserve une certaine aimantation même après que le champ magnétique qui l’a induit a été modifié.

Utilisation des moteurs électriques à hystérésis

Les moteurs à hystérésis ont été largement utilisés dans des applications nécessitant un fonctionnement silencieux, une faible vitesse, et une grande fiabilité, comme les horloges électriques, les platines vinyles, les dispositifs médicaux et les appareils de mesure.

GME : la référence en vente et réparation de moteurs électriques en tous genres

En conclusion, les moteurs électriques peuvent prendre une multitude de formes et leur fonctionnement peut se baser sur différents principes électromagnétiques.

Pour obtenir le rendement escompté dans vos opérations qui demandent la génération d’un mouvement, il importe évidemment de choisir des moteurs électriques conçus pour les utilisations que vous en ferez.

Pour être certain de votre choix lors de l’achat d’un moteur électrique, faites donc confiance à une équipe qui possède plus de 60 ans d’expertise dans le domaine et qui sait comment réparer un moteur électrique.

En effet, nous ne contentons pas de vendre des moteurs. Nous offrons aussi un service de réparation et d’entretien de moteurs électriques. De quoi vous offrir la paix d’esprit.

Contactez-nous pour toute question ou passez nous voir en succursale!

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