COMMENT CHOISIR LE BON MOTEUR INDUSTRIEL | PRÉSENTATION DES CARACTÉRISTIQUES DES DIFFÉRENTS TYPES ET DES CRITÈRES DE SÉLECTION EN FONCTION DU DOMAINE D’APPLICATION

Sélection de moteurs industriels en fonction de l’application et des exigences de puissance

Ce n’est pas parce qu’un moteur est puissant qu’il est forcément adapté à l’installation. Il est important de vérifier au préalable si les couples et les vitesses de rotation requis sont respectés et si les conditions de fonctionnement peuvent être assurées, avant de comparer les différents types et caractéristiques techniques.

Les cinq principaux types de moteurs industriels et leurs caractéristiques

Les moteurs industriels comprennent les moteurs à courant continu, les moteurs à courant alternatif, les moteurs sans balais, les moteurs pas à pas et les servomoteurs. Comme ceux-ci diffèrent en termes de type d’entraînement, de méthode de commande et de conditions de fonctionnement appropriées, il est nécessaire de les choisir en fonction de l’application.

Nous expliquons ci-après les caractéristiques de ces cinq types courants, leurs domaines d’application appropriés ainsi que les points importants à prendre en compte lors du choix.

Moteurs à courant continu et moteurs à courant alternatif | Utilisation dans les entraînements rotatifs généraux

Les moteurs à courant continu fonctionnent avec du courant continu, tandis que les moteurs à courant alternatif fonctionnent avec du courant alternatif. Tous deux sont utilisés dans une multitude d’équipements industriels, mais se distinguent par leurs caractéristiques et leurs domaines d’application adaptés.

Sur les moteurs à courant continu à balais, la vitesse de rotation peut être facilement régulée via la tension ; ils conviennent donc aux petits appareils et aux dispositifs d’entraînement simples. Cependant, comme les balais sont en contact avec le commutateur, leur durée de vie est limitée par l’usure. Lors du choix, il convient de tenir compte des besoins en maintenance et des perturbations électriques.

Les moteurs à courant alternatif conviennent à des applications telles que les pompes, les ventilateurs et les convoyeurs, qui exigent un fonctionnement continu et une puissance élevée. Le choix doit être effectué en fonction de la vitesse de rotation requise, des conditions de charge et du mode de fonctionnement.

Moteurs sans balais | Adaptés aux applications exigeant un rendement élevé et une longue durée de vie

Les moteurs sans balais conviennent aux installations industrielles nécessitant un entraînement à haut rendement et durable. Ils se caractérisent par une conception ne faisant appel ni à des balais ni à des commutateurs : le courant est commuté électroniquement par un variateur afin de générer le mouvement de rotation.

L’absence d’usure des balais permet de réduire les besoins en maintenance liés à leur remplacement. De plus, leur conception à faibles pertes permet d’atteindre facilement un rendement élevé et un faible dégagement de chaleur ; comme ils se prêtent bien aux formes compactes, ils sont également utilisés dans les appareils médicaux, les robots et les équipements de précision.

Leur fonctionnement nécessite toutefois un pilote adapté. Lors du choix, il convient de prendre en compte non seulement les caractéristiques de performance du moteur lui-même, mais aussi la plage de vitesse, la précision de régulation, les spécifications d’alimentation électrique et l’espace de montage.

Moteurs pas à pas et servomoteurs | Adaptés au positionnement et au contrôle de précision

Pour les installations nécessitant un positionnement, les moteurs pas à pas et les servomoteurs constituent des solutions envisageables. Le système à privilégier dépend de la précision requise, de la vitesse et des conditions de charge.

Comme les moteurs pas à pas tournent par incréments angulaires fixes en fonction des signaux d’impulsion, ils permettent un positionnement avec une configuration relativement simple. Toutefois, en cas de charge trop élevée ou d’accélération trop forte, il existe un risque de « perte de synchronisation », ce qui empêche le moteur de tourner comme prévu.

Les servomoteurs contrôlent leur rotation sur la base de données de position et de vitesse, captées par exemple par des codeurs. Ils conviennent au positionnement de haute précision et aux temps de réponse rapides ; toutefois, il est important, lors du choix, de prendre également en compte le coût des périphériques et de la mise en service.

Comparaison des différences entre cinq types de moteurs industriels

Afficher la liste des produits pour les moteurs sans noyau

Lorsque le fonctionnement en continu est prioritaire, on peut envisager des moteurs à courant alternatif ou des moteurs sans balais ; pour des tâches de positionnement relativement simples, les moteurs pas à pas conviennent. Les servomoteurs sont adaptés aux applications qui exigent un positionnement rapide et de haute précision.

Toutefois, les performances varient, même au sein d’un même type de moteur, en fonction de la puissance nominale, de la vitesse de rotation, de la présence ou non d’un réducteur et du type de commande. Une fois votre sélection affinée, vous devez examiner les spécifications de chaque produit en tenant compte du couple requis pour l’installation, de la précision, de la durée de fonctionnement et de l’environnement d’utilisation.

Points importants à prendre en compte lors du choix de moteurs industriels

Une fois que vous avez réduit le choix aux différents types de moteurs, vous devez ensuite examiner les caractéristiques de performance et les conditions d’utilisation requises pour l’installation. Outre le rapport entre le couple, la vitesse de rotation et la puissance, il est important de comparer également l’espace de montage, la puissance de commande et les coûts afin de choisir un produit qui réponde aux exigences.

Les points les plus importants à prendre en compte lors du choix d’un moteur sont expliqués ci-dessous.

Vérifier le couple, la vitesse de rotation et la puissance

Lors du choix d’un moteur industriel, il est important de vérifier le rapport entre le couple, la vitesse de rotation et la puissance. Le couple est la force qui fait tourner l’arbre, la vitesse de rotation indique le nombre de tours par minute, et la puissance est proportionnelle au produit du couple par la vitesse de rotation.

L’unité utilisée pour le couple est le N·m (newton-mètre) ; pour les petits moteurs, on utilise également le mN·m (millinewton-mètre), qui correspond à un millième de 1 N·m. Étant donné qu’un couple plus élevé peut être nécessaire au démarrage et lors de l’accélération qu’en fonctionnement à vitesse constante, une attention particulière s’impose ici.

Le couple nécessaire doit être calculé en tenant compte de la force requise pour déplacer la charge et de celle nécessaire à l’accélération, tout en prévoyant une certaine marge de sécurité. Si un couple élevé est requis à bas régime, les motoréducteurs constituent également une option.

Il ne faut pas se fier uniquement à la puissance, mais vérifier si un couple suffisant est garanti à la vitesse de rotation requise.

Vérifier les dimensions, la durée de vie et l’environnement d’utilisation

Pour les moteurs industriels, il convient de choisir un produit adapté à l’espace de montage, aux conditions de fonctionnement et à l’environnement d’utilisation. En cas d’utilisation d’un motoréducteur, il faut vérifier les dimensions globales de l’ensemble constitué du moteur et de la tête de réducteur.

Pour les périphériques tels que les codeurs et les pilotes, il est également important de tenir compte de l’espace de montage nécessaire. En cas de fonctionnement continu de longue durée, la puissance nominale, le dégagement de chaleur, la durée de vie des composants et la facilité d’entretien jouent un rôle important.

Dans le cas des moteurs à courant continu à balais, par exemple, il faut tenir compte de l’usure des balais, tandis que les moteurs sans balais réduisent les efforts liés au remplacement des balais. De plus, la température ambiante, l’humidité de l’air, les vibrations, la poussière et l’humidité influencent le fonctionnement et la durée de vie.

Ne privilégiez pas exclusivement une conception compacte, mais choisissez un modèle qui garantit la puissance et la durabilité requises.

Évaluer la puissance de commande et les coûts

Lors du choix de moteurs industriels, il est important de prendre en compte à la fois la puissance de commande requise et les coûts après la mise en service. Déterminez tout d’abord si un fonctionnement à vitesse constante suffit ou si des variations de vitesse, des marches avant et arrière ainsi qu’un positionnement précis sont nécessaires.

Si un positionnement de haute précision ou des temps de réponse rapides sont requis, il faut envisager un système de commande comprenant un codeur et un pilote. Les coûts liés aux périphériques ainsi qu’à la configuration et au réglage varient également en fonction du type de moteur.

Il est par ailleurs important de prendre en compte non seulement le prix du moteur lui-même, mais aussi sa consommation électrique ainsi que les coûts d’entretien et de remplacement. Évitez une puissance excessive et choisissez le moteur en tenant compte d’un rapport équilibré entre les coûts à long terme et les caractéristiques de performance requises.

Comment choisir des moteurs industriels en fonction de l’application et des exigences de performance

Différents types de moteurs conviennent aux installations où le fonctionnement continu est primordial et à celles qui exigent un positionnement de haute précision. Même lorsque la compacité et l’efficacité énergétique sont prioritaires, les critères de sélection doivent être adaptés.

Nous présentons ci-après des domaines d’application typiques et expliquons comment choisir le moteur en fonction des exigences de puissance.

En cas de fonctionnement continu et de puissance élevée, il convient d’envisager un moteur à courant alternatif

Pour des applications telles que les pompes, les ventilateurs et les convoyeurs, qui nécessitent un fonctionnement continu de longue durée et une puissance élevée, les moteurs à courant alternatif constituent une option prometteuse. Alimentés en courant alternatif, ils se caractérisent souvent par leur robustesse et leur longévité, et sont largement utilisés comme source d’entraînement pour les installations industrielles.

Outre le fonctionnement à vitesse constante, il existe également des moteurs à courant alternatif qui prennent en charge la marche avant et arrière ainsi que la régulation de vitesse. En fonction des conditions de charge et du mode de fonctionnement, il convient également de vérifier si un réducteur ou un frein est présent.

Toutefois, si un positionnement de haute précision ou des accélérations et décélérations rapides sont requis, les moteurs à induction classiques ne sont souvent pas adaptés, ce qui conduit à envisager également des moteurs pas à pas ou des servomoteurs. Il est important d’effectuer ce choix en tenant compte de la capacité de régulation requise et des conditions de fonctionnement.

Lorsque le positionnement est prioritaire, il convient d’envisager des moteurs pas à pas ou des servomoteurs

Dans les applications où le positionnement est prioritaire, les moteurs pas à pas et les servomoteurs sont utilisés différemment en fonction de la précision, de la vitesse et des conditions de charge requises. Pour les tâches de positionnement relativement simples, les moteurs pas à pas, qui tournent par incréments angulaires fixes en fonction des signaux d’impulsion, sont adaptés.

Il convient toutefois de faire preuve de prudence, car une charge trop élevée ou une accélération trop forte peut entraîner une « perte de synchronisation », empêchant alors le moteur de tourner comme prévu. Lorsqu’un positionnement rapide et de haute précision ainsi qu’une adaptation aux variations de charge sont nécessaires, les servomoteurs constituent une solution envisageable.

Les servomoteurs peuvent contrôler leur mouvement de rotation à l’aide des données de position fournies par un codeur. Lors du choix, il convient également de prendre en compte le coût des périphériques et de la mise en service.

Lorsqu’une conception compacte, un rendement élevé et une longue durée de vie sont essentiels, il convient d’envisager des moteurs sans balais ou des moteurs sans noyau.

Dans des domaines tels que les appareils médicaux, les équipements de précision et la robotique, où une conception compacte, l’efficacité énergétique et une longue durée de vie sont requises, les moteurs sans noyau constituent un choix prometteur. Comme les moteurs sans balais ne subissent aucune usure des balais, les besoins en maintenance sont facilement réduits et ils se prêtent à un fonctionnement hautement efficace.

Les moteurs sans noyau, dont le rotor ne comporte pas de noyau de fer, se caractérisent par une partie rotative légère ainsi que par une conception adaptée aux accélérations et décélérations rapides, ainsi qu’aux formes compactes et légères. Étant donné que les moteurs sans balais sont classés en fonction de leur méthode de commutation et que les moteurs sans noyau le sont en fonction de la présence ou non d’un noyau de fer, leur structure et leurs performances doivent être évaluées en fonction de l’application visée.

Comparez le couple requis, la vitesse de rotation, la réactivité, le type de commande et les coûts, puis choisissez un produit qui réponde aux exigences de performance de votre installation.

Résumé