Moteurs électriques : généralités et fonctionnement

Résumé du document

Etude comparative des différents types de moteurs électriques: courant continu, piézoélectrique, universels. Apres quelques généralités utiles à la compréhension du fonctionnement des moteurs en général, une étude plus précise sur le fonctionnement des moteurs à courant continu et piézoélectrique est faite.

Extraits

[...] Un moteur à courant continu est mis en rotation grâce à une force magnétique : la force de Laplace. Principe : Cette force s'applique à un conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique. Dans un moteur à courant continu, les conducteurs sont solidaires d'un rotor mobile autour d'un axe fixe. Ils sont donc animés d'un mouvement de rotation. Le champ magnétique est créé par l'INDUCTEUR : ce sont des aimants ou des bobines placés sur le STATOR. [...]

[...] Un système de collecteurs et de balais assure un contact électrique glissant, entre ces conducteurs et l'extérieur de la machine. De plus, ce dispositif inverse à chaque demi-tour du rotor le sens de parcours du courant, ce qui inverse le sens de la force. Dans la réalité, il y a un très grand nombre de conducteurs, et le champ magnétique est généré par plusieurs bobines, ou plusieurs aimants. Pour prévoir le comportement d'un Moteur à Courant Continu du point de vue électrique, on a établi un modèle équivalent, réalisé avec des éléments électriques simples. [...]

[...] Cette structure présente plusieurs défauts, notamment celui d'une commutation médiocre génératrice d'étincelles et aussi d'un couple massique modeste ; elle offre, en revanche, une très grande plage de fonctionnement avec un comportement de moteur série. Moteurs piézoélectriques : Les moteurs piézoélectriques sont particulièrement adaptés pour des entraînements à très basse vitesse (inférieure à 100 tr/min) et avec un couple important, ce qui correspond à notre besoin. Ils sont de dimensions centimétriques et ils permettent par ailleurs le verrouillage mécanique naturel de la partie mobile lorsque le stator n'est pas alimenté. [...]

[...] Caractérisation des moteurs électriques Un moteur se caractérise par : sa puissance P en watt ; son couple disponible C en mètre-newton ; sa vitesse de rotation w en radians/seconde : w = avec N la vitesse de rotation en tours par minute ; sa puissance massique, en watt par kilogramme masse de moteur, qui est la puissance disponible ; son rendement : w = la puissance onéreuse étant la puissance que l'on paye. On a la relation suivante entre la puissance et le couple : P = Cw On évoque aussi, dans les moteurs, la consommation spécifique (kilogramme de combustible par kilowattheure). Ces différentes grandeurs dépendent du régime de rotation, où l'on distingue un fonctionnement nominal. Les différents types de moteurs Il existe une très grande variété de moteurs électriques, et plus particulièrement de petits moteurs électriques, et leur classification est difficile. [...]

[...] Bien que ce ne soit pas la seule possibilité, cette configuration est la plus communément utilisée. Si on presse à l'aide d'un ressort un disque (le rotor) sur ce stator vibrant, le disque se met en mouvement de rotation suite aux frottements des crêtes du stator sur celui-ci. Figure - Schéma de principe du moteur piézoélectrique Figure -Vue éclatée d'un moteur piézo (moteur USR 60 développé par Shinsei Co. Ltd) Comparons ce type de moteurs aux moteurs à courant continu. [...]