Moteurs à balais ou sans balais : Quelle est la différence, et quel est le meilleur ?

Les moteurs électriques à courant continu sont quelques-unes des innovations les plus essentielles sur lesquelles le monde moderne s’est grandement appuyé. Ces moteurs sont utilisés dans les appareils ménagers, les outils électriques, les drones, les systèmes de refroidissement des ordinateurs, la robotique et les automobiles électriques.

Deux des moteurs électriques à courant continu les plus courants utilisés aujourd’hui sont les moteurs à courant continu avec et sans balais. Les deux moteurs ont la même suggestion de base, à savoir utiliser l’électromagnétisme pour fournir des rotations mécaniques. Pourtant, avec des principes de conception différents, les moteurs électriques à peigne et aussi sans brosse ont forcément leurs différences en termes de performances, de dépenses et d’entretien.

Alors, quelle est la meilleure conception de moteur électrique : avec ou sans balais ?

Comment fonctionne un moteur électrique à courant continu ?

Les moteurs électriques convertissent directement l’électricité en énergie mécanique. Ils le font en permettant à l’énergie de passer à travers des enroulements de cuivre, produisant un champ magnétique qui excite les aimants irréversibles à l’intérieur du moteur, provoquant le déplacement du rotor et la production d’énergie.

Bien que les moteurs électriques à peigne et sans balais aient le même objectif de transformer l’électricité en puissance, leurs styles sont différents. Pour reconnaître leur différence, parlons du style de moteur, en commençant par le moteur à peigne.

Le style du moteur à brosses

Les moteurs électriques à balais sont en production depuis plus d’un siècle maintenant. Ils sont connus pour avoir un style simpliste utilisant une paire de balais de carbone pour fournir de la puissance au moteur électrique. Les moteurs à balais auront toujours quatre parties énormes, ce sont :

• Stator : La partie fixe du moteur. Il est constitué des aimants irréversibles qui font bouger les pales.
• Rotor : La partie tournante du moteur. Il comporte une bobine de cuivre qui, lorsqu’elle est alimentée, rend la bobine de cuivre électromagnétique.
• Commutateur : Un anneau en acier qui fait en sorte que les pales continuent à tourner en inversant la polarité pour chaque demi-tour du rotor.
• Brosses : Pièce fixe construite en carbone droit reliée aux bornes de la source d’énergie. Ils relaient l’énergie à l’anneau du collecteur, qui met en marche le rotor.

Un moteur électrique à balais utilise des balais pour alimenter électriquement le moteur tout en permettant au rotor ainsi qu’au collecteur de tourner. Le rotor est composé d’enroulements en cuivre qui, lorsqu’ils sont alimentés, deviennent essentiellement un électro-aimant.

Alors que se passe-t-il si deux aimants se rapprochent l’un de l’autre ?

Eh bien, selon l’alignement des pôles magnétiques, ils vont s’attirer ou se repousser mutuellement. L’objectif d’un moteur électrique propre est d’utiliser la destination ainsi que la répulsion pour faire tourner le moteur. C’est là qu’un collecteur prend toute sa valeur.

Un collecteur est un anneau métallique au centre du rotor qui change le poste magnétique du rotor tous les 180 niveaux. Cela permet effectivement de s’assurer que le poteau magnétique du rotor se redresse constamment avec exactement le même poteau magnétique du stator, ce qui déclenche la répulsion.

Le résultat ? Les rotations mécaniques continues ont une force suffisante pour alimenter votre mixeur (ou tout ce qui utilise un moteur électrique à balais).

Conception des moteurs sans balais

Les moteurs électriques sans balais ont commencé à être populaires dans les années 1980, lorsque les transistors sont devenus beaucoup plus courants en électronique. Le fait d’avoir des pièces à l’état solide facilement disponibles a joué un rôle énorme en rendant les moteurs électriques sans balais applicables aux outils électriques, aux appareils ménagers et à l’électronique. Leur disposition compliquée mais efficace fournit aux moteurs électriques sans balais un couple supplémentaire par rapport à leurs homologues peignés.

Le style de moteur sans balais utilise plusieurs pièces vitales. Elles seraient constituées de :

• Stator : Le composant fixe du moteur. Il est constitué de nombreuses bobines de cuivre qui, lorsqu’elles sont alimentées, deviennent un aimant actif.
• Rotor : Le composant rotatif du moteur électrique. Il possède les aimants irréversibles qui se mettent en rotation sous l’effet du champ électromagnétique entre le stator ainsi que les pales.
• Capteur à effet Hall : Un capteur qui repère quelles bobines sont vivifiées et quelles bobines ne le sont pas.
• Circuit de commande : Un circuit électronique fait pour décider quelles bobines à l’intérieur du stator il faut stimuler.

Comme son nom l’indique, les moteurs électriques sans balais ne font pas appel à des balais pour alimenter le moteur. Les moteurs sans balais n’ont pas non plus de collecteurs conducteurs de courant. Ils utilisent plutôt un capteur à effet Hall ainsi qu’un circuit de commande pour s’assurer que les pôles magnétiques opposés du stator et des pales sont constamment alignés. Un autre point que vous trouverez divers est que le stator abrite les enroulements en cuivre tandis que les pales abritent les aimants irréversibles.

Un moteur électrique sans balais fonctionne essentiellement de la même manière qu’un moteur à peigne : en utilisant les différences entre les poteaux magnétiques pour déplacer les lames, créant ainsi une rotation et un couple.

Mais sans balais ainsi que sans collecteurs, comment exactement les enroulements en cuivre peuvent-ils obtenir de l’énergie ?

C’est simple, vous rendez les enroulements en cuivre stationnaires. Les balais ne sont plus nécessaires avec des enroulements en cuivre stationnaires car vous pouvez directement alimenter les bobines par des câbles.

En ce qui concerne les collecteurs, un moteur électrique sans balais fait usage d’une unité de détection du résultat de hall et d’un circuit de contrôle. Un capteur de hall est une unité de détection ronde et plate placée à côté des enroulements en cuivre du stator. Étant donné que le stator abrite un certain nombre de bobines, l’unité de détection du résultat de hall peut détecter si parmi ces bobines est revigorée ou non.

Illustration par Jayric Maning– Aucun remerciement requis
Fait en faisant usage de Sketchup.

L’unité de détection fournit ensuite son analyse au circuit de commande et décide des bobines à mettre sous tension. Ainsi, si les aimants permanents des pales se rapprochent des pôles magnétiques d’attraction, le circuit de commande cessera d’alimenter ces bobines et alimentera la bobine suivante qui apporte les aimants irréversibles du rotor. De même, le circuit de commande excitera les bobines situées avant les aimants permanents, créant une répulsion et ajoutant beaucoup plus de couple à la rotation.

Les avantages ainsi que les inconvénients des moteurs à balais et sans balais.

Avec les différences dans la disposition du moteur électrique, les moteurs peignés et sans balais auront certainement des avantages et des inconvénients. Voici justement un tableau qui vous aidera à comprendre leurs points forts ainsi que leurs points faibles :

Moteur en peigne Moteur sans balai

Durée de vie	Courte	Longue
Accélération	Moyenne	Haute
Efficacité	Moyenne	Elevée
Couple	Moyen	Haut
Acoustique	Bruyant	Silencieux
Coût	Peu coûteux	Coûteux (avec circuit de contrôle)

Devriez-vous acheter du matériel avec un moteur à balais ou sans balais ?

Crédit image : Véronique Debord-Lazaro / Flickr

Comme vous pouvez le voir dans le tableau, les moteurs sans balais sont bien meilleurs dans toutes les méthodes (sauf dans le coût) que leur homologue nettoyé. Ils offrent un couple plus important, une vitesse de rotation plus rapide, un son plus faible et également un rendement plus élevé, tout en étant beaucoup plus durables.

Ainsi, lorsque vous avez l’occasion d’acheter un nouvel appareil électrique, un appareil de cuisine, un drone ou tout ce qui nécessite un moteur, choisir des produits avec un moteur sans balais est généralement le meilleur choix.

Alors, les moteurs électriques à peigne doivent-ils être obsolètes ?

Eh bien, non. En particulier parce qu’un moteur sans balai (plus le circuit de commande) vous coûtera certainement beaucoup plus cher qu’un produit utilisant un moteur peigné. Et aussi, même si un moteur électrique sans balais est bien meilleur que son équivalent nettoyé, cela ne signifie pas qu’un moteur peigné est mauvais. En fait, un moteur électrique à brosses est tout à fait génial. Vous pouvez réaliser les mêmes tâches avec un moteur brossé que les gens le feraient certainement avec un moteur sans balais.

De base, les moteurs électriques sans balais sont les excellents moteurs électriques à l’intérieur de vos appareils ainsi que de vos outils. Mais il existe également des scénarios où vous pourriez souhaiter utiliser des moteurs à balais plutôt. Ces circonstances incluraient certainement :

• Lorsque le moteur est utilisé dans de brefs éclats temporaires (par exemple, un mélangeur ou un robot culinaire, des sièges électriques et des essuie-glaces).
• Lorsqu’un outil/appareil ne vient à être utile que quelques fois par an.
• Lorsque le travail ne nécessite pas beaucoup de couple (par exemple, jouets, bouches d’aération).
• En cas de graves problèmes de fonctionnement. Les moteurs peignés ne nécessitent pas de capteurs ou de circuits de commande qui pourraient cesser de fonctionner dans des conditions climatiques extrêmes.

Faire des achats intelligents

Maintenant que vous comprenez la différence entre les moteurs électriques avec et sans balais, il vous est plus facile de faire une acquisition intelligente lorsque vous achetez des appareils de cuisine, des outils et des équipements. Cela devrait également expliquer pourquoi certaines choses sont plus chères que leurs homologues, même si elles proviennent de la même marque, ont exactement les mêmes fonctions et utilisent le même type d’élément. Rappelez-vous, même si vous pouvez acquérir un produit coûteux utilisant un moteur sans balai ne suggère pas constamment que c’est le point sage à obtenir.