Dans l’industrie actuelle, où les normes de qualité sont particulièrement strictes, seuls les moteurs électriques appropriés confèrent aux systèmes mécatroniques leur véritable fonctionnalité. Lors du choix d’un moteur électrique, les ingénieurs doivent faire preuve d’une grande rigueur, car la technologie sélectionnée détermine non seulement les caractéristiques techniques du système, mais également ses besoins en maintenance, son efficacité énergétique et, en fin de compte, ses coûts d’exploitation tout au long du cycle de vie du produit.
Les trois catégories principales de moteurs électriques
En pratique industrielle, les ingénieurs doivent généralement choisir entre trois technologies éprouvées dans le domaine des moteurs électriques, chacune ayant trouvé sa place dans des domaines d’application spécifiques. Les stepper moteurs font partie des moteurs électriques les plus précis et se sont particulièrement imposés dans l’industrie de la précision. Ces moteurs se distinguent par leur capacité à assurer un positionnement précis sans capteurs supplémentaires, permettant ainsi un contrôle continu dans les plages de faibles vitesses.
Les BLDC moteurs sont des moteurs électriques hautement efficaces, principalement utilisés dans des applications industrielles de haute qualité. Ils offrent un meilleur rendement et une durée de vie plus longue que les DC moteurs conventionnels, mais fonctionnent généralement à des vitesses plus élevées et nécessitent souvent un réducteur pour des applications nécessitant des vitesses faibles et un couple élevé.
Les DC moteurs à balais sont les moteurs électriques les plus économiques et sont principalement utilisés dans des applications sensibles au coût, où les temps de fonctionnement sont limités. En raison de l’usure des balais, ces moteurs ont une durée de vie limitée et ne conviennent donc qu’à des cas d’application spécifiques.
Exemple pratique: le choix d’un moteur électrique pour une pompe à perfusion
Un exemple concret du choix de moteurs électriques est donné par le développement d’une unité de dosage pour des pompes à perfusion. Les ingénieurs ont été confrontés au défi de choisir, parmi plusieurs moteurs électriques, celui qui garantissait à la fois la plus grande précision, une conception compacte et une fiabilité absolue.
Après une analyse approfondie des différentes technologies, les ingénieurs ont opté pour un Stepper moteur. Ce choix reposait sur plusieurs critères importants: le Stepper moteur permettait de concevoir une pompe à perfusion plus légère et plus compacte que le modèle précédent. L’objectif était de réduire le poids de 15 %, pour atteindre seulement 1,4 kilogramme.
Le Stepper moteur choisi garantit une régulation précise et continue dans une plage de vitesse allant de 0 à 500 tours par minute – une précision répondant aux plus hautes exigences de qualité. Ces caractéristiques rendent les Stepper moteurs particulièrement précieux pour les applications en technologie médicale et en mécanique de précision.
Pourquoi pas un BLDC ou un DC moteur? Le processus de décision
Les ingénieurs ont également envisagé d’autres technologies de moteurs électriques. Les BLDC moteurs offrent généralement une grande efficacité et une longue durée de vie – des qualités très appréciées dans les moteurs électriques modernes. Toutefois, les BLDC moteurs fonctionnent généralement à des vitesses plus élevées et fournissent un couple plus faible.
Pour atteindre une vitesse et un couple similaires, ces moteurs nécessiteraient un réducteur. Bien qu’il soit possible de combiner des BLDC moteurs avec des réducteurs spécifiques, l’objectif dans cette application était de réduire le poids total.
Les DC moteurs à balais auraient été plus attractifs en termes de coût, mais auraient également nécessité un réducteur. Un critère décisif plaidait également contre cette technologie: la durée de vie.
Durée de vie: un critère essentiel pour les moteurs électriques
Outre la vitesse et la taille, la durée de vie représentait un critère décisif dans le choix des moteurs électriques. Les pompes à perfusion fonctionnent souvent plusieurs jours sans interruption dans le quotidien hospitalier, où les pannes de moteurs ne sont pas seulement coûteuses, mais aussi dangereuses.
Cette fréquence d’utilisation élevée excluait d’emblée les DC moteurs à balais. Avec une durée de vie typique de quelques milliers d’heures, ces moteurs ne tiendraient même pas une année en fonctionnement continu. Le Stepper moteurs choisi offre, quant à lui, une durée de vie typique de plus de 20'000 heures, constituant ainsi une alternative nettement plus fiable.
Réducteurs et accouplements dans les moteurs électriques
Lors du choix d’un moteur électrique, les ingénieurs doivent également prendre en compte l’influence des réducteurs et des accouplements. Un réducteur introduit toujours un certain jeu dans le système – un aspect critique pour des moteurs de précision.
Si l’application exige une absence totale de jeu, comme c’est le cas pour des moteurs électriques de haute qualité, il est indispensable d’opter pour une solution sans réducteur. Le niveau de jeu introduit dépend également du type de réducteur. Un réducteur à vis sans fin présente, par exemple, beaucoup moins de jeu qu’un réducteur planétaire.
Guide de décision pour le choix des moteurs électriques
Pour choisir le moteur électrique optimal pour une application spécifique, les ingénieurs doivent procéder à une évaluation systématique selon les critères suivants: précision et qualité, durée de vie et maintenance, efficacité énergétique ainsi que Total Cost of Ownership.
Les Stepper moteurs conviennent particulièrement aux applications où une précision extrême est requise. Pour un fonctionnement continu, les Stepper Motors ou BLDC moteurs sont souvent le choix le plus économique. Sur les marchés sensibles à l’environnement, la consommation énergétique des moteurs électriques devient un critère de plus en plus important.
Conclusion: un choix systématique des moteurs électriques
Le choix du moteur électrique optimal exige une évaluation rigoureuse de tous les facteurs pertinents. Il n’existe pas de «meilleur» moteur universel, mais uniquement le moteur le mieux adapté à l’application spécifique. L’exemple de la pompe à perfusion montre comment une évaluation systématique des différentes technologies peut mener à une décision fondée.
Lors de la sélection de moteurs électriques, les ingénieurs ne doivent pas se limiter aux paramètres évidents, mais également tenir compte de la durée de vie, des exigences de maintenance et de l’impact sur la conception globale du système.
Besoin d’accompagnement dans le choix de vos moteurs électriques ?
Les experts en technologie d'entraînement d’Antrimon connaissent les exigences spécifiques des différents moteurs électriques et se tiennent à votre disposition pour vous conseiller dans le choix de la technologie optimale. Pour en savoir plus, cliquez ici :
