Avant de parler des moteurs sans cadre, examinons d’abord les composants qui les composent. Un moteur sans cadre se compose d’un ensemble stator et d’un ensemble rotor avec des aimants permanents. Des effets Hall peuvent être proposés en option pour fournir un retour d'information si aucun encodeur n'est sélectionné pour l'application. Le moteur sans cadre ne comprend pas d'arbre, de roulements ou de cloches d'extrémité. L'objectif est que le moteur soit directement intégré à la structure mécanique de la machine (le rotor est directement connecté à l'arbre rotatif de la machine), ce qui conduit à une conception optimisée, un encombrement réduit et un poids de machine plus léger.

Avantages des moteurs sans cadre

L'avantage en termes de performances d'un moteur sans cadre réside dans la rigidité (rigidité) accrue qu'il procure lorsqu'il est conçu dans une machine. Il n'y a aucun élément mécanique entre le moteur et la charge (accouplements, courroies, poulies, etc.) ce qui améliore les performances dynamiques. L'adaptation de l'inertie n'est pas aussi critique car le moteur et la charge ne forment désormais qu'une seule masse inertielle. De plus, comme il n’y a aucune pièce mécanique susceptible de s’user, la durée de vie de l’ensemble du système est augmentée et les coûts de maintenance sont réduits.

Dimensionner un moteur sans cadre

Le dimensionnement d'un moteur sans cadre est le même que le dimensionnement d'un moteur logé. Vous devez calculer la vitesse et le couple en fonction de l'inertie de la charge, de l'accélération, du frottement, etc. Il semble y avoir davantage de questions concernant le bobinage à choisir parmi les nombreuses options. Par expérience, nous vous conseillons d'examiner vos exigences en matière de vitesse et la tension disponible pour le moteur pour vous rapprocher de la constante de tension requise pour votre moteur (Ke/Vkrpm). Voici un exemple de la façon dont vous pouvez approximer votre Ke :

Donné:

• Vitesse requise – 3 000 tr/min 
• Tension – 120 VAC (168 VDC du variateur) 
• Ke approximatif = Tension/Vitesse (V/Krpm) = 168/3 = 56 V/Krpm

En règle générale, vous ajouterez un facteur de sécurité de 10 % pour toute chute de tension. Assurez-vous donc qu'après avoir sélectionné une taille de cadre appropriée qui répond à vos exigences de couple, recherchez un enroulement dont le Ke n'est pas supérieur à 50 V/Krpm. . L'exigence de tension totale doit également être prise en compte et prendrait en compte le courant requis (ampères) pour l'application, la résistance du moteur et la force contre-électromotrice (BEMF) du moteur. Ce qui suit continue avec notre exemple :

Donné:

• Vitesse requise – 3 000 tr/min 
• Couple requis – 250 oz-in 
• Tension – 168 VCC 
• Moteur Ke – 50 V/Krpm 
• Constante de couple moteur (Kt) – 60 oz-in/ampère 
• Résistance du moteur – 2 ohms 

Tension totale requise = IR+BEMF = (250/60 x 2) + 50 x 3 = 158 volts pour répondre à vos exigences de régime. La tension disponible est de 168 volts, votre sélection semble donc jusqu'à présent correcte.

Cet exemple est destiné à montrer un moyen d'accélérer la sélection des enroulements disponibles lors du dimensionnement de votre moteur sans cadre. D'autres facteurs doivent être pris en compte tels que les calculs thermiques impliquant la dissipation et les pertes dans le noyau du moteur. Un examen de la courbe vitesse/couple du moteur devrait répondre à toutes vos préoccupations à ce stade de la sélection de votre moteur.

Où les moteurs sans cadre fonctionnent le mieux

En conclusion, les moteurs sans cadre sont une solution idéale pour des applications telles que les machines-outils, les centrifugeuses, les mélangeurs, les bobineuses, ou toute autre application où les éléments mécaniques représentent des coûts de maintenance supplémentaires et une perte d'espace importante. Parker propose des tailles de cadre allant de 32 à 254 mm de diamètre, offrant un couple de 6,3 à 13 000 oz-in et des vitesses allant jusqu'à 50 000 tr/min. Une variété de bobinages sont disponibles qui vous permettront d'optimiser votre moteur en fonction de votre alimentation électrique et des exigences de votre application.