En raison de leur efficacité, de leur fiabilité et de leur adaptabilité à une large gamme d’applications, les moteurs à courant continu sans balais (BLDC) ont gagné en popularité. Les performances et le fonctionnement d’un moteur BLDC dépendent considérablement du nombre de phases qu’il utilise. Cet article comparera de manière exhaustive les moteurs BLDC triphasés, biphasés et monophasés, en se concentrant sur leurs principes de fonctionnement, leurs avantages, leurs inconvénients et leurs applications typiques. De plus, nous inclurons des graphiques de données pour mieux visualiser leurs performances et leur utilisation.

Présentation des moteurs à courant continu sans balais

Une source de courant continu entraîne les moteurs à courant continu sans balais synchrones via un contrôleur électronique. Les moteurs BLDC ne nécessitent pas de balais pour la commutation. Au lieu de cela, ils utilisent la commutation électrique, ce qui améliore l’efficacité et réduit l’usure.

Les principales caractéristiques des moteurs BLDC sont les suivantes :

• Densité de puissance élevée
• Longue durée de vie
• Faibles besoins en maintenance
• Rendement élevé

Le nombre de phases d’un moteur BLDC affecte la manière dont les champs magnétiques sont générés et la manière dont le couple est délivré, ce qui entraîne des différences dans les caractéristiques de performance.

Moteurs BLDC monophasés

Structure et principe de fonctionnement

Les moteurs BLDC monophasés ont une conception plus simple avec un seul enroulement dans le stator. Une forme d’onde de courant alternatif produite par le contrôleur électronique interagit avec les aimants permanents du rotor pour produire un mouvement. Ces moteurs s’appuient généralement sur des mécanismes supplémentaires, comme des bobines de démarrage, pour initier la rotation, car une seule phase ne peut pas produire indépendamment un champ magnétique rotatif.

Applications :

• Ventilateurs
• Petites pompes
• Appareils électroménagers

Moteurs BLDC biphasés

Structure et principe de fonctionnement

Les moteurs BLDC biphasés utilisent deux jeux d’enroulements de stator décalés de 90 degrés. Pour produire un champ magnétique rotatif, le contrôleur commute le courant entre ces deux enroulements. Ces moteurs offrent un compromis entre la simplicité monophasée et les performances triphasées.

Applications :

• Robotique
• Petits appareils de précision
• Équipements industriels de faible puissance

Moteurs BLDC triphasés

Structure et principe de fonctionnement

Les moteurs BLDC triphasés comportent trois enroulements statoriques espacés de 120 degrés. Le contrôleur électronique fournit un courant alternatif triphasé pour créer un champ magnétique rotatif régulier et continu. Cette conception permet des performances et une précision élevées.

Applications :

• Véhicules électriques (VE)
• Systèmes aérospatiaux
• Automatisation industrielle
• Équipements médicaux

Comparaison des moteurs BLDC triphasés, biphasés et monophasés

Les principales distinctions entre les trois types de moteurs BLDC sont décrites dans le tableau ci-dessous :

Caractéristique	Monophasé	Biphasé	Triphasé
Efficacité	Faible	Modérée	Élevée
Ondulation de couple	Élevée	Modérée	Faible
Coût	Faible	Modéré	Élevé
Complexité	Simple	Modérée	Complexe
Applications	Appareils ménagers	Robotique, petits appareils	Véhicules électriques, systèmes industriels
Mécanisme de démarrage	Nécessite une bobine de démarrage	Démarrage direct	Démarrage direct
Densité de puissance	Faible	Modérée	Élevée
Bruit et vibrations	Élevés	Modérés	Faibles

Comparaison de l’efficacité

Les moteurs à courant continu sans balais (BLDC) sont très efficaces et polyvalents. L’efficacité des moteurs BLDC triphasés, biphasés et monophasés dépend de l’application et des conditions de fonctionnement.

• Moteurs BLDC triphasés : ils sont les plus efficaces en raison de la distribution de puissance équilibrée, du bon fonctionnement et de la faible ondulation de couple. Leur conception robuste offre d’excellentes performances dans les applications à haute puissance et à grande vitesse, telles que l’automatisation industrielle et les véhicules électriques.
• Moteurs BLDC biphasés : les moteurs biphasés sont moins efficaces que les moteurs triphasés car ils produisent une ondulation de couple plus élevée et nécessitent une électronique d’entraînement plus complexe pour obtenir des performances fluides. Cependant, ils sont rentables et adaptés aux applications nécessitant une précision et une efficacité modérées, telles que les petits appareils électroménagers.
• Moteurs BLDC monophasés : ils sont les moins efficaces des trois en raison d’une ondulation de couple importante et d’une distribution de puissance inégale. Ils sont de construction plus simple et sont idéaux pour les applications à faible puissance et à faible coût comme les ventilateurs et les pompes, où un rendement élevé est moins critique.

Comparaison de l’ondulation de couple

L’ondulation de couple est un facteur de performance critique dans les moteurs à courant continu sans balais (BLDC), influençant l’efficacité, le bruit et les vibrations. Elle résulte des variations de production de couple pendant la rotation du rotor, principalement causées par la force contre-électromotrice non sinusoïdale, les événements de commutation et la conception magnétique.

• Moteurs BLDC triphasés : ces moteurs présentent l’ondulation de couple la plus faible parmi les trois configurations. Leur conception assure un fonctionnement plus fluide car les phases de production de couple se chevauchent, minimisant les pulsations. De plus, ils offrent une efficacité supérieure et un bruit acoustique réduit, ce qui les rend idéaux pour les applications de précision comme la robotique et les appareils médicaux.
• Moteurs BLDC biphasés : l’ondulation du couple est plus élevée dans les moteurs biphasés que dans les moteurs triphasés en raison de l’absence de chevauchement des phases de génération de couple. Cela entraîne une distribution de puissance inégale, ce qui entraîne davantage de vibrations et de bruit. Cependant, ces moteurs sont plus simples et moins chers, souvent utilisés dans des applications sensibles aux coûts.
• Moteurs BLDC monophasés : les moteurs monophasés ont l’ondulation de couple la plus élevée car une seule phase contribue au couple à la fois. La nature intermittente de la génération de couple provoque des pulsations prononcées, ce qui entraîne des vibrations et du bruit importants. Ils sont pourtant petits et adaptés aux applications à faible puissance où la taille et le coût sont des considérations cruciales.

Graphique : ondulation de couple par rapport au rendement

Choisir le bon moteur

Le choix du bon type de moteur BLDC pour votre application dépend de vos priorités en termes de performances, d’efficacité, de coût et de contrôle.

• Applications axées sur les performances : si vous avez besoin d’un moteur pour une application qui nécessite des performances élevées, un couple régulier et une efficacité élevée, comme dans les véhicules électriques ou la robotique industrielle, un moteur BLDC triphasé est le choix idéal.
• Performances modérées à moindre coût : pour les applications où les exigences de performances sont modérées, mais où le coût et la simplicité sont plus importants, un moteur BLDC biphasé peut être une bonne option. Il convient aux ventilateurs ou aux petits outils où l’ondulation du couple est acceptable.
• Solutions simples et rentables : pour les petits appareils où le coût est le facteur principal et les limitations de performances sont acceptables, les moteurs BLDC monophasés sont le meilleur choix. Ces moteurs sont faciles à contrôler, peu coûteux et adaptés aux applications non critiques.

Lors de la comparaison des moteurs à courant continu sans balais triphasés, biphasés et monophasés, le choix dépend des besoins de l’application. Les moteurs à courant continu sans balais triphasés sont idéaux pour les applications hautes performances en raison d’un fonctionnement plus fluide et d’une meilleure efficacité. Les moteurs biphasés offrent une conception plus simple mais peuvent entraîner plus de vibrations, adaptés aux applications sensibles aux coûts. Les moteurs monophasés, bien que compacts et abordables, offrent moins d’efficacité et de couple, ce qui les rend idéaux pour les tâches à faible puissance. Pour les acheteurs à la recherche d’options en gros, les moteurs à courant continu sans balais en gros offrent des solutions rentables adaptées à diverses exigences de performances, garantissant le bon type de moteur pour diverses utilisations industrielles ou commerciales.