J'ai une expérience assez solide dans le contrôle de moteurs AC industriels (démarreurs progressifs, VFD, etc.) mais quelque chose que je ne connais PAS bien est les moteurs CC sans balais ... le type que l'on trouve dans tous les disques durs de la planète.

Pour autant que je sache, ils semblent identiques à votre moteur à induction CA typique connecté en étoile, et les contrôleurs de moteur semblent très, très similaires aux contrôleurs CA triphasés typiques que j'ai passés la majeure partie de ma vie professionnelle à concevoir.

Je ne trouve pas grand-chose sur les vraies différences entre les deux, ni du point de vue de la construction mécanique ni du point de vue du contrôle. Le plus proche que je semble trouver est «ils sont similaires».

Quelqu'un a-t-il des ressources ou peut-il fournir une explication assez technique des principales différences entre ces types de moteurs et leurs méthodes de contrôle?

De All About Circuits :

Les moteurs CC sans balais sont similaires aux moteurs synchrones CA. La principale différence est que les moteurs synchrones développent une EMF arrière sinusoïdale, par rapport à une EMF arrière rectangulaire ou trapézoïdale pour les moteurs CC sans balais. Les deux ont créé des champs magnétiques rotatifs statoriques produisant un couple dans un rotor magnétique.

Du point de vue de la construction, il n'y a essentiellement * aucune différence.

Le moteur dans le schéma ci-dessus pourrait être appelé "moteur à induction AC" ou "moteur DC sans balai" et ce serait le même moteur.

La principale différence réside dans le lecteur. Un moteur à courant alternatif est commandé par un variateur constitué d'une forme d'onde sinusoïdale à courant alternatif. Sa vitesse est synchrone avec la fréquence de cette forme d'onde. Et comme il est entraîné par une onde sinusoïdale, c'est Back-EMF qui est une onde sinusoïdale. Un moteur à courant alternatif monophasé pourrait être entraîné à partir de la prise murale et il tournerait à 3000 tr / min ou 3600 tr / min (selon votre pays d'origine ayant un secteur 50/60 Hz).

Remarquez que j'ai dit pourrait y. Pour piloter un moteur à partir d'une source CC, un contrôleur, qui n'est essentiellement qu'un onduleur CC / CA, est requis . Vous avez raison de dire que les moteurs à courant alternatif peuvent également être entraînés par des contrôleurs. Par exemple, un variateur de fréquence (VFD) qui sont, comme vous l'avez dit, des onduleurs CC à CA. Bien qu'ils aient généralement une extrémité avant de redresseur CA à CC.

PWM VFD http://www.inverter-china.com/forum/newfile/img/PWM-VFD-Diagram.gif

Les VFD utilisent PWM pour approximer une onde sinusoïdale et peuvent se rapprocher assez en faisant varier les largeurs d'impulsion en continu comme indiqué ci-dessous:

Bien que l'utilisation de PWM pour approximer une onde sinusoïdale produise une forme d'onde Back-EMF presque sinusoïdale ("flou" est le mot que vous avez utilisé), c'est aussi un peu plus compliqué à faire. Une technique de commutation plus simple est appelée commutation en six étapes dans laquelle la forme d'onde Back-EMF est plus trapézoïdale que sinusoïdale.

entraînement en six étapes http://www.controlengeurope.com/global/showimage/Article/18087/

Back-EMF en six étapes http://www.emeraldinsight.com/content_images/fig/1740300310012.png

Et bien que ce "PWM soit vraiment pauvre" comme vous l'avez dit, il est aussi beaucoup plus simple à mettre en œuvre et donc moins cher.

Il existe d'autres méthodes de commutation en plus de six étapes et sinusoïdale. Le seul autre qui est vraiment populaire (à mon avis) est le lecteur vectoriel spatial. Cela a à peu près la même complexité que l'entraînement sinusoïdal, mais utilise mieux la tension de bus CC disponible. Je ne vais pas entrer dans les détails sur le vecteur spatial car je pense que cela ne fera qu'embrouiller les eaux de cette discussion.

Voilà donc les différences dans les techniques de conduite. La forme d'onde utilisée pour piloter les moteurs à courant alternatif est généralement sinusoïdale et pourrait provenir directement d'une source CA ou pourrait être approximée à l'aide de PWM. La forme d'onde utilisée pour piloter les moteurs à courant continu est généralement trapézoïdale et provient d'une source continue. Il n'y a aucune raison pour que les disques ne puissent pas être échangés, bien qu'il y ait un impact mineur sur l'efficacité.

* essentiellement

Ci-dessus, j'ai dit que la construction des deux types de moteurs est essentiellement la même. Dans les deux cas, moteur à induction AC et moteur DC Brushless, nous parlons de moteurs qui ont des stators enroulés au lieu d'aimants permanents. Cela en fait des "moteurs universels" :

Un avantage d'avoir des stators enroulés dans un moteur est que l'on peut faire un moteur qui fonctionne sur AC ou DC, un soi-disant moteur universel.

Cependant, il y a une légère différence dans l'enroulement. Les moteurs conçus pour être utilisés avec le courant alternatif sont enroulés de manière sinusoïdale tandis que les moteurs destinés à être utilisés avec le courant continu sont enroulés de manière trapézoïdale . Quelque chose qui me dérange depuis des années est que je ne trouve pas de diagramme simplifié qui montre la différence. Si on me donnait le stator d'un moteur, je n'aurais aucune idée s'il était enroulé de manière sinusoïdale ou trapézoïdale. La seule façon que je sache de faire la différence est de faire marcher le moteur en arrière en connectant une perceuse à l'arbre et en regardant le Back-EMF. Vous verrez soit une belle onde sinusoïdale ou plus d'un trapèze, comme indiqué dans l'image ci-dessus. Comme je l'ai dit ci-dessus, l'utilisation d'un type de lecteur incorrect entraînerait une légère baisse des performances, mais cela fonctionnerait autrement.

Le plus souvent, les moteurs CC sans balais sont construits avec des aimants permanents sur le rotor. Bien que ce soit une différence par rapport à un moteur à cage d'écureuil, tant que le stator est un stator bobiné et non un stator à aimant permanent (comme on le voit dans les moteurs à courant continu à balais), les deux conceptions sont essentiellement des "moteurs universels":

Le côté aimant permanent du diagramme ci-dessus montre un moteur bipolaire. Le nombre de pôles contrôle l'ondulation du couple. Plus il y a de pôles, plus la courbe de couple est fluide. Mais le nombre de pôles ne fait aucune différence du point de vue AC contre DC.

La connexion des enroulements du stator, delta versus star, n'affecte pas non plus la méthode d'entraînement. Et en fait, vous pouvez basculer entre les deux pendant son exécution :

La différence est que le delta va tirer plus de courant et donc produire plus de couple. Pour plus d' informations sur la relation ou le courant au couple ou de la tension à la vitesse, voir ma réponse à cette question EE.SE .

Je suis un peu en retard pour répondre à cette question et je ne peux pas encore répondre directement à embedded.kyle ci-dessus, mais je voulais corriger un peu de désinformation donnée ci-dessus. Mon expertise est les moteurs, pas les commandes, BTW.

1) Les "moteurs universels" sont entièrement différents des moteurs BLDC ou à induction. Les moteurs universels ont des stators et des armatures enroulés et ont des balais. Ce n'est pas parce que le stator est enroulé qu'en fait un moteur universel ... le lien intégré.kyle lié aux moteurs universels les compare simplement aux moteurs PMDC de type brossé.

2) Les moteurs BLDC ont toujours des aimants sur le rotor. Comme je l'ai dit plus haut, ils ne sont jamais appelés moteurs universels. Les moteurs universels sont des bêtes entièrement différentes.

3) En ce qui concerne les versets trapézoïdaux sinusoïdaux, il n'y a pas de moyen standard pour enrouler les moteurs à induction et les moteurs sans balais (je n'aime pas les termes "enroulé sinusoïdal" et "enroulé trapézoïdal" pour les raisons que je vais expliquer ci-dessous). En général, les concepteurs de moteurs à induction essaient de produire un entrefer MMF et un flux sinusoïdal. Cela se fait généralement avec ce qu'on appelle un enroulement "distribué". Tout cela signifie qu'au lieu d'une bobine avec un nombre de tours T, vous avez plusieurs bobines avec un nombre variable de tours pour approximer une sinusoïde.

Les moteurs sans balais peuvent avoir un back-emf qui semble plus sinusoïdal ou plus trapézoïdal, comme embarqué.kyle l'a mentionné. Cependant, vous n'obtiendrez jamais un back-emf purement sinusoïdal ou trapézoïdal ... la façon dont les moteurs sont conçus et fabriqués empêche cela de se produire. C'est toujours quelque part entre les deux. La forme du back-emf est déterminée par de nombreuses choses - comment il est enroulé, le rapport des dents du stator aux aimants du rotor, la forme des dents de stratification, la forme des aimants du rotor, etc. C'est pourquoi je n'aime pas les termes "blessure sinusoïdale" et "blessure trapézoïdale" - le back-emf dépend d'autres choses que de la façon dont il est enroulé. Vous pouvez entraîner n'importe quel moteur sans balai avec un entraînement "trapézoïdal" ou un entraînement "sinusoïdal". Généralement (mais ce n'est pas universel), si vous avez un moteur avec un back-emf plus ou moins de piège destiné à être couplé à un entraînement de piège, les fabricants de moteurs l'appelleront un moteur BLDC. De même, si vous avez un moteur avec un back-emf plus ou moins sinusoïdal destiné à être couplé avec un entraînement sinusoïdal, les fabricants de moteurs l'appelleront un moteur BLAC. Mais l'un ou l'autre de ces types de moteurs peut fonctionner avec l'un ou l'autre type d'entraînement.

4) Le lien embedded.kyle pointé le 23 octobre à 19:06 ne montre pas la différence entre les enroulements sinus et trap. Je laisserai probablement un commentaire là aussi, mais la différence entre ces deux est que l'un est un enroulement de tour et l'autre est un enroulement concentrique.

Selon Wikipedia, les moteurs à courant continu sans balais sont des moteurs à courant alternatif synchrones à aimants permanents avec onduleur et redresseur, capteur et électronique de commande d'onduleur intégrés. Je ne connais pas trop les moteurs à courant alternatif, mais je pense que les moteurs à courant continu sans balais seraient mieux classés comme un sous-ensemble de moteurs à courant alternatif d'un point de vue fonctionnel.

Il peut également y avoir d'autres différences concernant l'application. Par exemple, la différence entre les moteurs pas à pas et les moteurs CC sans balais est généralement l'application prévue et les servomoteurs se réfèrent à un moteur (généralement mais pas toujours un moteur CC à balais) avec des capteurs de position de rotation intégrés.