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Auteur(s)
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Sylvain ALLANO : Docteur ès Sciences - Diplômé du Centre d’Études Internationales de la Propriété Industrielle CEIPI (Brevets, marques et modèles) - Professeur des Universités à l’École Normale Supérieure de Cachan
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les petits moteurs électriques sont présents partout et sont devenus des composants tellement courants que leur existence est bien souvent ignorée. On ne pourrait plus concevoir une société industrielle sans l’utilisation massive de petits moteurs et actionneurs électriques. Ces moteurs sont généralement fabriqués en très grandes séries, à l’exception de certaines gammes de servomoteurs et d’actionneurs. Les impératifs industriels (coût, automatisation) conditionnent la conception de ces moteurs qui doivent, en outre, généralement se fondre au sein de l’application.
Un mode de définition d’un petit moteur électrique peut s’appuyer soit sur des critères quantitatifs de puissance ou de couple, soit sur des considérations applicatives dans lesquelles les fonctions de positionnement et de mouvement l’emportent sur la fonction de conversion d’énergie. Mais il faut noter le caractère parfois arbitraire de la définition d’un petit moteur électrique, puisqu’il répond à toutes les règles et principes de l’électrotechnique. Nous considérerons, dans la suite, les moteurs de puissance nominale inférieure à 600 W, en référence aux règlements officiels de la Construction Électrique (NF C 51 –200). Il est à noter que cette limite de puissance correspond, dans la terminologie anglo‐saxonne, à des fractional horse power motors, donc de puissance inférieure à environ 735 W.
Il est utile de préciser les notions terminologiques de moteur et d’actionneur :
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le moteur est un organe générant un mouvement au sens étymologique du terme ;
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l’actionneur est un organe produisant une action.
La désignation de moteur est plus large que celle d’actionneur, puisqu’elle inclut, outre la production d’actions, la génération de mouvements de nature quelconque. Enfin, les petits actionneurs et moteurs peuvent produire des actions ou mouvements rotatifs, linéaires ou plus complexes.
Le présent article vise les moteurs et actionneurs de gamme centimétrique, en excluant, outre la limite de puissance précitée :
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en limite inférieure, les microactionneurs électrostatiques, magnétiques et piézoélectriques, qui ne seront qu’évoqués ;
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en limite supérieure, les moteurs à excitation séparée externe, tant à courant continu que synchrones, et, d’une manière générale, les moteurs mettant en œuvre des bagues.
Il sera constamment fait référence aux articles de la collection des Techniques de l’Ingénieur relatifs aux différents types de moteurs électriques et à leur commande.
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Éléments de conception et de fabrication des petits moteurs
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4. Servomoteurs
Les servomoteurs sont des moteurs dédiés à des fonctions d’asservissement et sont normalement conçus dans ce but. Les applications principales concernent des asservissements de position dans de nombreux domaines industriels. Ils sont nécessairement associés à un dispositif d’asservissement et doivent être conçus dans un ensemble incluant l’actionneur, l’alimentation et la commande. On vise ici les aspects spécifiques des petits servomoteurs.
4.1 Cahier des charges
Il est généralement demandé à un servomoteur de fournir en un temps minimal un couple suffisamment élevé pour procurer une très grande dynamique.
Un exemple de caractéristiques d’un servomoteur est donné figure 26. Les points de fonctionnement (couple‐vitesse) possibles d’un servomoteur sont inscrits à l’intérieur d’une enveloppe définissant une limite absolue de commutation. Les constructeurs prévoient, généralement, une limite thermique en deçà de laquelle est située une zone d’utilisation permanente, des limites correspondant à des taux d’utilisation respectivement de 40 et de 25 % pendant une durée déterminée, par exemple 10 minutes, ainsi qu’une zone de fonctionnement dynamique située au‐delà des limites d’utilisation intermittente.
On utilise, également, des caractéristiques (couple‐vitesse) de fonctionnement continu incluant respectivement une zone de fonctionnement (I) correspondant à un moteur fermé et une zone de fonctionnement (II) correspondant à un moteur ventilé (figure 27).
HAUT DE PAGE4.2 Solutions technologiques
La technologie la plus utilisée, jusqu’à présent, a été celle du moteur à courant continu car elle a offert, dès la naissance des servomécanismes électriques, une grande souplesse d’utilisation avec, notamment, un couple proportionnel au courant. Mais ce dispositif est actuellement concurrencé par les moteurs synchrones à aimants permanents alternés et asynchrones avec contrôle vectoriel.
Des topologies discoïdes ou cylindriques peuvent être envisagées [18].
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La figure ...
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