ELEC 2753 : Électrotechnique
Semaine 11 : moteurs pas-à-pas
Guidance

Les structures prises comme exemple à la page précédente ont un entrefer cylindrique, le rotor occupant la partie intérieure. Il existe différentes variantes qui, tout en gardant les mêmes structures d'un point de vue topologique, adoptent des géométries différentes. Le lecteur notera que les mêmes variations géométriques existent pour les machines classiques.

Il existe des machines à entrefer cylindrique où le stator occupe la partie intérieure, le rotor étant placé à l'extérieur. Comme cette construction augmente fortement l'inertie du rotor, elle n'est intéressante que si les performances dynamiques ne sont pas critiques (moteur de magnétoscope, de disque dur, roue de véhicule). Un exemple est donné à la figure S11.47.

Figure S11-47 : moteur à rotor extérieur.

Une autre variante consiste à utiliser deux entrefers cylindriques coaxiaux. Le rotor se limite alors à une couronne mince de matière active, ce qui permet la réalisation de moteurs à très faible inertie. La figure S11.48 en donne un exemple qui utilise un aimant dispersé dans une matrice polymère.

Figure S11.48

Un disque muni d'un trou central a la même topologie qu'un cylindre : on passe graduellement de l'un à l'autre en réduisant le diamètre d'un des bords ou en augmentant celui de l'autre, jusqu'à obtenir une surface plane. Appliquée aux machines à entrefer cylindrique, cette déformation topologique conduit aux machines discoïdes.

Les machines discoïdes possèdent, à encombrement égal, une surface d'entrefer plus grande que les machines à entrefer cylindrique, et finalement un couple plus élevé. Cependant, cette structure est plus sensible aux déformations dues aux forces perpendiculaires à l'entrefer. Ces forces sont élevées dans toutes les machines, et particulièrement dans les machines à réluctance variable, qui doivent être réalisées avec un très petit entrefer pour obtenir des performances intéressantes.

Les machines discoïdes, même si elles sont intéressantes d'un point de vue électromécanique, sont dès lors mécaniquement fragiles (les disques sont sujets au flambage). On les réalise souvent avec un entrefer multiple, ce qui réduit cet inconvénient (voir figure S11.49).

Une autre façon de passer d'un cylindre à une surface plane consiste à le couper, puis à le dérouler. Appliquée aux machines à entrefer cylindrique, cette modification topologique permet d'obtenir des machines où le mouvement est un mouvement de translation plutôt que de rotation. Ces machines sont appelées linéaires (ce terme n'a aucun rapport avec le fait que les matériaux magnétiques soient saturés ou non). Nous continuerons à appeler "rotor" la partie mobile de ces machines.

La figure S11.50 donne un exemple de telle structure.

Partant de l'entrefer plan d'une machine linéaire, on peut revenir à un entrefer cylindrique en enroulant l'entrefer jusqu'à ce que les deux bords se confondent. Ce faisant, on obtient une machine linéaire où le mouvement s'effectue dans la direction de l'axe du cylindre.

Dans les machines annulaires, les enroulements prennent la forme de bobines cylindriques coaxiales, ce qui simplifie leur réalisation. La symétrie cylindrique fait que les forces perpendiculaires à l'entrefer se compensent, ce qui simplifie le guidage du rotor.

Dernière mise à jour le 19-04-2008