GJC

MOTEURS SPECIAUX

Moteur Spéciaux

Sommaire Moteurs alternatifs Moteurs universels Moteurs asynchrones à induction et rotor à cage Moteurs à spire de FRAGER Moteurs triphasés sur un réseau monophasé

Moteur Spéciaux

Sommaire Moteurs à courant continu et à aimants permanents Moteurs à faible inertie Moteurs couple plats Servo moteurs Moteurs sans balais Moteurs linéaires

GJC Moteurs alternatifs

Moteurs alternatifs

Moteur Universel Les moteurs universels sont des moteurs série à collecteur et tôles feuilletées exécutés pour une tension unique en courant continu ou alternatif à fréquence industrielle.

Ils se présentent en général sans habillage, du type « à incorporer »

Antiparasitage Condensateur

Moteurs alternatifs

Moteur Universel Ensemble de commutation porte balais charbon ressort de pression Ensemble flasques paliers Ensemble rotor arbre en acier circuit feuilleté bobinage émaillé collecteur ventilateur Ensemble stator circuit feuilleté bobinage émaillé Ensemble flasques paliers

Moteurs alternatifs

Moteur Universel Caractéristiques électriques Performances : - grande vitesse de rotation de 3500 à 16000 tr / min.

- puissance réduite 1000 W maximum.

- réservé aux outils à usage intermittent problème de l’usure des balais

Moteurs alternatifs

Moteur Universel Caractéristiques électriques Inversion du sens de rotation Il faut changer le sens du courant dans un seul des deux circuits: - l’induit.

- l’inducteur.

Moteurs alternatifs

Moteur Universel Caractéristiques électriques Variation de vitesse On réduit à l’aide d’un dispositif électronique la tension d’alimentation l’induit et l’inducteur sont en série donc le couple est très faible aux faibles vitesses.

Moteurs alternatifs

Moteur Universel Caractéristiques électriques Variation de vitesse Triac ou gradateur (thyristors en tête bêches)

Moteurs alternatifs

Moteur Universel Caractéristiques électriques Variation de vitesse Redressement commandé monophasé en général Sur les visseuses dévisseuses on inverse le courant dans un seul des circuits pour obtenir l’inversion du sens de rotation du moteur.

GJC Moteurs asynchrones a induction et rotor a cage

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Principe de fonctionnement ^ w b1 b1 w t = 135 ° b’1 b’‘1 t 0 bobinage principal Un bobinage alimenté par une tension sinusoïdale alternative crée un champs magnétique alternatif sinusoïdal. Il est équivalent théorème de LEBLANC à deux champs de module constants et tournant en sens inverse l’un de l’autre.

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Principe de fonctionnement n N n S Le rotor ne sait pas sur quel champs tournant s’accrocher, il ne démarre pas spontanément.

Si on lui donne une direction privilégiée, il va s’accrocher sur le champs de même sens de rotation et se mettre à tourner.

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Principe de fonctionnement Pour permettre un démarrage correct, on utilise un bobinage auxiliaire dit de démarrage. Bobiné à 90° électrique du précédent, il est alimenté par un système de déphasage.

bobinage auxiliaire b2 b’2 b”2 0 b1 b2 w t = 135 ° ^ w p t

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Principe de fonctionnement b’ résultante La phase auxiliaire permet le démarrage naturel, elle comprend un condensateur qui privilégie le sens de rotation .

b’1 b’2 b”1

Couple sans phase auxiliaire

0 b” résultante bobinage auxiliaire b”2 bobinage principal n N n S

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Principe de fonctionnement b’ résultante La phase auxiliaire permet le démarrage naturel, elle comprend un condensateur qui privilégie le sens de rotation .

b’1 b’2 b”1 b” résultante 0 bobinage auxiliaire b”2 bobinage principal n N n S

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Caractéristiques mécaniques Ensemble de démarrage Condensateur temporaire Condensateur permanent Ensemble flasques paliers Ensemble rotor arbre en acier circuit feuilleté « cage » coupleur à rupture brusque ventilateur Ensemble stator circuit feuilleté bobinage en fil émaillé Ensemble flasques paliers

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Caractéristiques électriques Condensateur temporaire Condensateur permanent On obtient le couple de démarrage maximum quand la phase auxiliaire à autant d ’importance que la phase principale.

Moteurs alternatifs

Moteur Asynchrone à induction Schéma typique

GJC Moteurs à spires de FRAGER

moteur

Moteurs alternatifs

Moteur à spires de FRAGER réducteur

Moteurs alternatifs

Moteur à spires de FRAGER Principe de fonctionnement Au stator , le flux produit par une bobine, par l’action de deux bagues de déphasage « F » (spires de FRAGER) , se comporte comme un flux glissant vis à vis du rotor fait de substance magnétique.

Spire de FRAGER Bobine

Moteurs alternatifs

Moteur à spires de FRAGER Principe de fonctionnement Ce sont des micromoteurs généralement équipés de réducteurs mécaniques à rapport fixe.

- leur puissance est faible.

- ils sont en général bi-tension 127 / 220 V.

- leur vitesse de rotation s’étend de 3000 tr/min à 1 tr/ 20 min.

réducteur moteur

GJC Utilisation d’un moteur triphasé sur un réseau monophasé

Moteurs alternatifs

Utilisation d’un moteur triphasé sur un réseau monophasé Principe de fonctionnement On ne peut utiliser ce procédé que sur des moteurs dont P < 1,5 Kw Deux phases sont montées en série ou en parallèle selon le couplage réalisé en triphasé.

La troisième est mise en série avec un condensateur, elle fait office de phase auxiliaire de démarrage.

Moteurs alternatifs

Utilisation d’un moteur triphasé sur un réseau monophasé Principe de fonctionnement moteur couplé en étoile en triphasé

Moteurs alternatifs

Utilisation d’un moteur triphasé sur un réseau monophasé Principe de fonctionnement moteur couplé en étoile en triphasé Pour changer le sens de rotation, il suffit de changer de phase auxiliaire.

Moteurs alternatifs

Utilisation d’un moteur triphasé sur un réseau monophasé Principe de fonctionnement moteur couplé en triangle en triphasé

Moteurs alternatifs

Utilisation d’un moteur triphasé sur un réseau monophasé Pour un moteur donné, la puissance sur l’arbre dans un fonctionnement en monophasé est égale à 75% de la puissance sur l’arbre en triphasé.

C = 70 µF pour P = 1 KW C = 16 µF pour P = 0,35 KW

GJC Moteurs a courant continu et à aimants permanents

Moteurs a courant continu

Moteurs a faible inertie « moteurs cloche » Réducteur mécanique Moteur cloche

Moteurs a courant continu

Moteurs a faible inertie « moteurs cloche » Les servo-moteurs type « cloche » font appel à une technologie originale

pas de fer tournant

ce qui leur ouvre un vaste champ d’application dans les systèmes d’asservissement et d’entraînement et ce dans de nombreux secteurs.

Moteurs a courant continu

Moteurs a faible inertie « moteurs cloche » Principe de fonctionnement Le rotor est l’induit, intégralement en cuivre il est constitué par un bobinage cylindrique creux auto-portant à fils croisés.

Moteurs a courant continu

Moteurs a faible inertie « moteurs cloche » Principe de fonctionnement Ce bobinage est tenu sur l’axe par un disque et il tourne dans l’entrefer entre le boîtier et un aimant permanent bipolaire situé à l’intérieur du rotor.

Moteurs a courant continu

Moteurs a faible inertie « moteurs cloche » Principe de fonctionnement Cette construction allège le rotor.

Très faible inertie donc des démarrages ultra rapides et une très grande puissance par rapport au volume.

Moteurs a courant continu

Moteurs couple plats « moteurs pan-cake » Ils sont étudiés pour maintenir un couple important à vitesse nulle d’ou leur nom de « moteurs couple ».

Ils se présentent sous forme de galette d’ou le nom de « pan-cake ».

Leur forme est intéressante pour les cas ou l’entraînement est monté directement sur l’axe.

Moteurs a courant continu

Moteurs couple plats « moteurs pan-cake » Ils peuvent avoir une disposition inversée.

Le stator interne est monté directement sur un arbre fixe.

Le rotor externe est monté dans un alésage tournant.

Moteurs a courant continu

Servo-Moteurs AXEM Le Servo-Moteur AXEM désigne un moteur à courant continu à entrefer plan et bobinage lamellaire comportant essentiellement 2 flasques munies d’aimants permanents qui créent un champ axial dans lequel tourne un rotor plan.

Circuit-rotor Couronne ou carcasse Flasques-aimants Ensemble de commutation Flasques-aimants

Moteurs a courant continu

Servo-Moteurs AXEM Caractéristiques mécaniques : - très faible inertie.

- constante de temps mécanique très faible.

- encombrement réduit en longueur.

- diamètre de l’arbre important.

- deuxième sortie de bout d’arbre possible.

- ventilation forcée possible pour augmenter la puissance.

Moteurs a courant continu

Servo-Moteurs AXEM Caractéristiques électriques : - les aimants permanents suppriment la source pour l'excitation.

- caractéristique couple -vitesse-intensité parfaitement linéaire.

- possibilité de travailler à couple nominal à toutes les vitesses.

- pas de modulation de vitesse, nombre élevé de lames au collecteur.

- gamme de vitesse de 1 à 3000.

- commutation parfaite à toutes les vitesses.

- couple impulsionnel pouvant atteindre 10 fois le couple nominal.

- constante de temps électrique négligeable.

- linéarité parfaite de la FEM utilisation en dynamo-tachy.

Moteurs a courant continu

Moteurs sans balais Si les moteurs à courant continu présentent beaucoup d’avantages, ils nécessitent malgré tout un entretien régulier pour contrôler les balais et les remplacer régulièrement.

Il existe des moteurs sans balais baptisés « BRUSHLESS ».

Moteurs a courant continu

Moteurs sans balais Rotor à aimants permanents carcasse Bobines stator capteur Le rotor est en général creux seule la circonférence est tapissée d’aimants: - refroidissement par circulation d ’air plus facile.

- réduction de l’inertie.

- réduction du poids

Moteurs a courant continu

Moteurs sans balais Les forces développées dans le moteur sont dues à l ’attraction mutuelle : - des pôles réels du rotor ( aimants permanents).

- des pôles fictifs du stator ( champs magnétique tournant).

Le rotor tourne à la même vitesse que le champs tournant du stator, le moteur est dit synchrone.

M B

q moment magnétique de l’aimant champ magnétique tournant décalage angulaire des deux aimants C = M . B . Sin q (Nm) (Am 2 ) (T)

N S N B S

M

Moteurs a courant continu

Moteurs sans balais Le couple moteur est obtenu quand q = 90° Limite de décrochage du moteur C Maxi = M.B

q Le moteur tourne à vitesse constante « vitesse de synchronisme » tant que le couple demandé par la charge est inférieur au couple maximum.

Le moteur décale son rotor par rapport au champs tournant q augmente.

Au delà de 90°, il décroche et s’arrête.

Moteurs a courant continu

Moteurs sans balais On fait varier le couple maximum développé dans le moteur à travers B donc à travers le courant statorique absorbé.

On fait varier la vitesse du moteur à travers la vitesse du champs tournant donc la fréquence des tensions appliquées aux bobinages statoriques.

Moteurs a courant continu

Moteurs sans balais Avantages des moteurs sans balais : - pas de contact glissant donc grande vitesse 6000 tr / min.

- couple nominal par contrôle électronique sur la gamme1à 5000, - avec des aimants performants, construction de rotors creux, bonne ventilation, couple élevé, faible inertie du rotor, facteur de puissance important.

- avec une carcasse radiateur on peut bien refroidir la circulation du courant est uniquement au niveau du stator, - possibilité d’un couple à vitesse nulle ( maintien ).

GJC Moteurs Linéaires

Moteurs linéaires

Principe On coupe le stator d’un moteur « classique » et on le développe à plat « Rotor » Primaire « Stator » Secondaire

Moteurs linéaires

Différents types - Synchrones, - Asynchrones, - Courant Continu, - Réluctance.

Moteurs linéaires

Différents montages Montage: - Primaire plus petit que Secondaire, - Primaire plus grand que Secondaire,

Moteurs linéaires

Différents constructions Forme Solénoïde Forme Simple Face Forme Double Face

Moteurs linéaires

Apport des moteurs linéaires

Moteurs linéaires

Domaines d’application

Moteurs linéaires

Moteur SIMODRIVE 1FN1 / 1FN3 Moteurs triphasés synchrones à aimants permanents Sens du mouvement Secondaire Aimants alternativement pôle Nord et pôle Sud primaire

Moteurs linéaires

Moteur SIMODRIVE 1FN1 / 1FN3 Moteurs triphasés synchrones à aimants permanents Primaire Secondaire Règle de mesure Les signaux de règle ne servent pas uniquement à la mesure de position de l’axe, mais sont essentiels à la détermination de la vitesse du moteur et aux commutations des phases du moteur.

Moteurs linéaires

Comparaison des performances

Moteurs linéaires

Moteur SIMODRIVE 1FN1 / 1FN3

Moteurs linéaires

Moteur SIMODRIVE 1FN1 / 1FN3 La source de chaleur à l’intérieur de la machine est l’inconvénient majeur du moteur linéaire.

C’est pour cela que l’on s’isole thermiquement du moteur par Thermo Sandwich.

D T maximum 2°C Refroidisseur secondaire de précision.

Refroidisseur de puissance 85% de la température.

Refroidisseur secondaire de précision.

Moteurs linéaires

Moteur SIMODRIVE 1FN1 / 1FN3 - Moteur modulaire - Principe Thermo Sandwich® Poussée jusqu’à 20 kN Accélération jusqu’à 32 g Vitesse jusqu’à 830 m/min

Moteurs linéaires

Moteur SIMODRIVE 1FN1 / 1FN3

Moteurs linéaires

Moteur SIMODRIVE 1FN1 / 1FN3 - Principe Thermo Sandwich® Très basse dissipation thermique Compensation des forces d’ondulation Poussée jusqu’à15 kN Accélération jusqu’à 20 g Vitesse jusqu’à 240 m/min

Moteurs linéaires

Applications

Moteurs linéaires

Applications

Tricept

Moteurs linéaires

Applications

Skymill

Fin