Qu'est-ce qu'un moteur CC

Dans l'industrie et la vie modernes, bien que nous ne puissions pas voir les moteurs, nous les traitons tous les jours, et DC Motors est le plus classique et le plus commun. Que ce soit votre ventilateur électrique à domicile, les jouets pour enfants, les essuie-glaces ou même la source d'alimentation derrière un bras robotique automatisé, il peut être conduit par un moteur à courant continu.

 

Alors, qu'est-ce qu'un moteur CC? Autrement dit, c'est un appareil qui convertit l'énergie électrique DC en énergie mécanique. Bien que l'histoire des moteurs DC puisse être retracée au 19e siècle, elle n'a pas été éliminée par l'époque. Au lieu de cela, il continue d'être actif dans les champs des petits disques et du contrôle de haute précision. Avec le développement de la technologie de contrôle électronique, les types de moteurs à courant continu sont constamment enrichis, tels que les moteurs CC brossés, les moteurs à courant continu sans balais, les moteurs CC sans base, les moteurs de vitesse, etc. Différents types conviennent à différents scénarios et équipements.

 

Dans cet article, nous vous guiderons à travers les principes, les structures et les classifications pour bien comprendre le mécanisme de travail et les scénarios d'application des moteurs à courant continu, vous aidant à démarrer rapidement avec cet important produit électromécanique.

 

 

Comment fonctionnent les moteurs DC: comment les champs et courants magnétiques produisent-ils la rotation?

Pour comprendre le principe de travail d'un moteur à courant continu, nous pouvons le résumer en une phrase: le courant traverse le fil, le fil est soumis à la force dans le champ magnétique, entraînant ainsi le rotor pour tourner.

 

En d'autres termes, un moteur CC est comme une "usine de conversion d'énergie": il reçoit une puissance CC à partir d'une source d'alimentation, puis génère un couple électromagnétique à travers l'enroulement de l'armature interne sous l'action du champ magnétique, entraînant ainsi la partie mécanique pour tourner.

 

Diagramme de principe de travail

 

Pourquoi peut-il tourner? Le principe vient en fait de la "règle de gauche"

Lorsque le courant passe à travers un fil dans un champ magnétique, le fil sera soumis à une force perpendiculaire à la direction du courant et du champ magnétique. Il s'agit de la célèbre "Ampère Force". Vous pouvez utiliser la "règle de gauche" pour déterminer la direction de la force.

 

Dans un moteur à courant continu, cette force agit sur plusieurs bobines sur l'armature, convergeant finalement en une force de rotation continue.

 

Commutateur: la clé de la rotation continue

Mais il y a un problème: si la bobine maintient toujours une direction dans le champ magnétique, le moteur s'arrête après un demi-tour. Afin de résoudre ce problème, un appareil très critique est ajouté au moteur à courant continu - le commutateur.

 

Le commutateur changera en continu la direction du courant pendant la rotation de l'armature, de sorte que la bobine est toujours forcée dans la même direction dans le champ magnétique, atteignant ainsi une rotation continue.

 

Cette structure simple et efficace est l'une des raisons importantes pour lesquelles les moteurs CC sont largement utilisés. Si vous voulez en savoir plus: pourquoi le champ actuel et le champ magnétique génère-t-il un couple? Comment le commutateur atteint-il réellement la commutation? Comment le processus de force de l'armature atteint-il une sortie continue? Ensuite, vous pouvez lire cet article "Le principe de travail des moteurs DC: la merveilleuse combinaison de champ magnétique et de courant"

 

 

De quoi est un moteur à courant continu? Laissez-moi vous montrer les composants clés

Bien qu'il existe de nombreux types de moteurs à courant continu (tels que l'aimant brossé, sans balais et permanent, etc.), leurs structures de base sont à peu près similaires. Prenons un moteur CC brossé comme exemple pour comprendre ses composants et ses fonctions de base un par un.

 

1. Armature: le caractère principal de la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique

L'armature est la partie rotative du moteur, généralement composée d'un noyau de fer avec un fil de cuivre enroulé autour de lui. Il est placé sur la bobine, et lorsque le courant direct passe à travers l'armature, il génère un couple sous l'action du champ magnétique, entraînant ainsi le moteur.

 

L'armature est à la fois la «fin de sortie de sortie» et le support direct de la force électromagnétique. Sa conception affecte l'efficacité et les performances du moteur.

 

2. Commutateur: un "commutateur" qui permet une rotation continue

Le commutateur est un appareil qui relie l'armature et les pinceaux, généralement un anneau de cuivre segmenté. Sa fonction est de changer automatiquement la direction du courant lorsque l'armature tourne, gardant ainsi l'armature tournant en continu. Il s'agit d'un composant indispensable dans les moteurs brossés.

 

3. Brosse: pont conducteur

Le pinceau est un composant clé qui introduit le courant direct d'une source d'alimentation externe dans l'enroulement de l'armature. Les matériaux communs sont des composites de graphite ou de graphite métallique. Il contacte et glisse avec le commutateur, permettant au courant d'être livré de manière stable à l'armature rotative.

 

Il convient de noter que les pinceaux portent des pièces et s'usent après une utilisation à long terme. Ils doivent être remplacés régulièrement, ce qui est également une partie importante de l'entretien du moteur de la brosse.

 

4. Stator: la partie statique qui génère le champ magnétique

Le stator est la partie stationnaire du moteur, qui est responsable de fournir un champ magnétique constant pour l'armature. Le stator peut être un aimant permanent (c'est-à-dire un moteur à courant continu de l'aimant permanent) ou une bobine alimentée (c'est-à-dire un moteur à courant continu d'excitation). Il peut être divisé en différents types en fonction des différentes façons de générer le champ magnétique.

 

5. Logement et roulements: structure et soutien

Le boîtier du moteur joue principalement un rôle protecteur et fixant, tandis que le roulement interne assure la rotation de l'armature lisse et à faible friction, qui est la structure de base pour assurer la durée de vie et la stabilité du moteur.

 

Résumé: La structure centrale d'un moteur à courant continu comprend: Armature, commutateur, pinceaux, stator, roulements, etc. Ces composants fonctionnent ensemble pour compléter la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique, qui est la garantie du fonctionnement efficace du moteur.

 

 

Lorsque de nombreuses personnes apprennent à connaître un moteur CC pour la première fois, ils peuvent penser que ce n'est qu'un petit moteur qui peut être allumé en mettant en marche. Mais en fait, les moteurs CC peuvent être classés à partir de plusieurs dimensions, tels que la méthode de commutation, la source de champ magnétique, la structure de l'enroulement, etc. Les trois méthodes de classification les plus courantes: sont les trois méthodes de classification les plus courantes:

 

Selon la méthode de commutation:

Moteur à courant continu brossé

Il s'agit du type de moteur CC le plus classique, avec une structure simple et un faible coût. Il change la direction du courant à travers le contact mécanique entre la brosse et le commutateur pour maintenir la rotation continue du moteur.

 

Avantages: Structure simple, facile à contrôler, faible coût, adapté aux jouets, petits appareils, etc.

 

Inconvénients: les brosses sont faciles à porter, une courte durée de vie, un bruit de fonctionnement fort, un entretien fréquent.

 

Moteur à courant continu sans pinceau

Le moteur sans balais élimine les pinceaux et le commutateur et utilise un système de contrôle électronique pour la commutation, ce qui le rend plus efficace et a une durée de vie plus longue.

 

Avantages: Haute efficacité et calme, longue durée de vie, essentiellement sans entretien, adapté aux équipements moyens à haut de gamme tels que les drones et les outils électriques.

 

Inconvénients: nécessite un contrôleur dédié, un système de contrôle complexe à coût élevé

 

Selon la source du champ magnétique:

Moteur à courant continu de l'aimant permanent (moteur PMDC)

Des aimants permanents sont utilisés pour remplacer l'enroulement de champ pour générer le champ magnétique. Ils ont une structure compacte et une réponse rapide. Ils sont couramment utilisés dans les véhicules électriques, les portes automatiques, les robots, etc. Ils peuvent être des moteurs brossés ou sans balais.

 

Avantages: structure simple, petite taille, grande efficacité, réponse dynamique rapide

 

Inconvénients: La résistance du champ magnétique ne peut pas être ajustée et la limite supérieure de puissance est limitée par le matériau magnétique.

 

Moteur CC excité

Le champ magnétique est généré par la bobine électromagnétique (enroulement d'excitation), qui peut être subdivisée en excitation en série, excitation parallèle, excitation composée, etc.

 

Avantages: champ magnétique réglable, couple fort, adapté aux conditions de haute puissance

 

Inconvénients: structure complexe, difficile à contrôler, de taille relativement grande

 

Selon la structure de l'enroulement ou le nombre de phases d'alimentation (principalement utilisées pour les moteurs sans balais):

Le «numéro de phase» d'un moteur fait référence au nombre de canaux à travers lesquels le courant passe par l'enroulement. Les types communs incluent une phase monophasée, deux phases et trois phases. Cette classification est particulièrement importante dans les moteurs CC sans balais (BLDC), car différents nombres de phase ont un impact significatif sur la stabilité de course du moteur, les méthodes de contrôle et les zones d'application.

 

Moteur à courant continu monophasé

Les moteurs monophasés ont la structure la plus simple et ne nécessitent généralement que deux fils pour contrôler. Le circuit d'entraînement a un faible coût, ils sont donc souvent utilisés dans des micro-appareils avec des exigences de faible performance.

Avantages: structure la plus simple, faible coût, adapté aux applications à faible couple telles que les petits ventilateurs et les appareils portables

 

Inconvénients: grandes fluctuations de couple, pas aussi lisses que les moteurs multi-phases au début

 

Moteur à courant continu en deux phases

Il est plus complexe que monophasé, utilisant généralement une structure à quatre fils ou six fils, et est plus flexible en contrôle. Il est similaire à la structure du moteur pas à pas, mais la méthode d'entraînement est différente.

Avantages: structure compacte, fonctionnement stable, couramment utilisé dans les micro dispositifs et les instruments médicaux

 

Inconvénients: par rapport aux moteurs triphasés, il y a encore une certaine fluctuation de couple

 

Moteur à courant continu en trois phases

C'est la structure moteur sans balais la plus courante et la plus performante sur le marché, avec un fonctionnement en douceur et un couple continu, et est largement utilisé dans diverses applications de milieu à haut.

Avantages: couple continu, haut rendement, fonctionnement silencieux, il s'agit du type de moteur sans balais le plus courant, largement utilisé dans les véhicules électriques, les outils électriques, les drones, etc.

 

Inconvénients: le système de contrôle est complexe et le coût est relativement élevé

 

Différentes méthodes de classification révèlent les principales différences dans la structure, les performances et l'application du moteur. Il convient de noter que ces classifications ne s'excluent pas mutuellement. Par exemple, un moteur peut être un moteur à courant continu permanent en trois phases, qui répond aux trois dimensions de classification. La compréhension de ces bases vous aidera aux décisions de sélection et d'application ultérieures.

 

 

Dans l'ingénierie moderne et la vie, les moteurs DC sont partout. Avec les avantages du contrôle simple, de la réponse rapide et des structures diverses, les moteurs CC sont largement utilisés dans divers produits et systèmes. Des appareils électroménagers à l'automatisation industrielle, aux drones et aux équipements médicaux, les moteurs DC "autonomisent" tout.

 

Voici plusieurs scénarios d'application typiques, divisés par l'industrie ou la fonction:

1. Appareils domestiques et appareils électroniques quotidiens

Les moteurs DC sont les plus fréquents dans les petits appareils ménagers. Ils sont compacts et silencieux, adaptés aux applications qui nécessitent une faible tension, un faible bruit et un faible coût.

 

Aspirateurs, sèche-cheveux, mélangeurs (grande vitesse, bonne stabilité)

 

Brosses à dents électriques, rasoirs électriques (à l'aide de moteurs brossés ou sans notation)

 

Rideaux électriques, serrures de porte électriques (applications à faible tension et faible consommation d'énergie)

 

Types communs: moteur brossé, moteur sans notation, petit moteur à courant continu sans balais

 

2. Jouets, modèles et électronique de divertissement

Des voitures à distance aux drones, les moteurs DC jouent un rôle clé. Une vitesse élevée, une réponse rapide, un poids léger et une compacité sont les exigences de base de ces scènes.

 

Voitures télécommandées et avions (utilisant des moteurs sans balais pour augmenter la vitesse et l'endurance)

 

Robots, bras robotiques (moteurs CC encodeur qui nécessitent un contrôle précis)

 

Types communs: moteur à courant continu sans balais, moteur à courant continu avec codeur, moteur sans base

 

3. Automatisation industrielle et entraînement mécanique

Les exigences de performance pour les moteurs dans les environnements industriels sont plus élevées, et ils doivent avoir des caractéristiques telles qu'un couple élevé, une forte contrôlabilité et une longue durée de vie.

 

Ligne de production automatisée (DC Servo Motor, Système de rétroaction de l'encodeur)

 

Équipement de transport, tige de poussée électrique (moteur à courant continu de l'aimant permanent, combinaison de moteur d'engrenage)

 

Machine-outils CNC (moteurs CC sans pincement de haute précision)

 

Types communs: moteur à courant continu du servo, moteur à courant continu à couple élevé, moteur avec durée de réduction

 

4. Transport et voyages verts

Les outils de voyage verts tels que les vélos électriques, les véhicules électriques et les vélos d'équilibre utilisent essentiellement des moteurs CC comme noyau de puissance, en particulier les moteurs à courant continu à haut rendement.

 

Vélo électrique (moteur de moyeu sans balais)

 

Scooter électrique (moteur sans balais 24 V \/ 36V)

 

Voiture d'équilibrage intelligente (moteur CC à couple élevé avec système de contrôle)

 

Types communs: moteur sans balais de moyeu, moteur sans balais 48V, moteur à haute efficacité

 

5. Dispositifs médicaux et équipement de précision

Les moteurs à courant continu, en particulier les moteurs sans noyau et les servomoteurs, sont également largement utilisés dans le domaine de l'équipement médical, qui a des exigences extrêmement élevées sur le bruit, le volume et la vitesse de réponse.

 

Pompe à perfusion, micro-ventilateur (moteur sans noyau, réponse sensible)

 

Instruments chirurgicaux électriques (moteur à grande vitesse et sans balais à faible bruit)

 

Équipement d'examen ophtalmologique (servomoteur de vibration ultra-bas)

 

Types communs: moteurs à courant continu sans noyau, petits moteurs de service DC, moteurs sans balais

 

Les moteurs DC ont été profondément ancrés dans nos vies et nos systèmes industriels en raison de leur structure flexible, de leur contrôle simple et de leur réponse rapide. Des jouets pour enfants aux équipements médicaux de haute précision, des lignes de production automatisées aux outils de voyage électriques, tous comptent sur des moteurs DC pour réaliser l'entraînement et l'intelligence.

 

Différents scénarios d'application ont des exigences différentes pour le niveau de tension des moteurs à courant continu. Vous voulez savoir comment choisir 12V, 24V, 36V ou 48V selon vos besoins? Vous pouvez vous référer à notre "Guide d'analyse du niveau de tension du moteur CC".