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Moteur à courant continu à entrefer plan

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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Moteur à courant continu à entrefer plan

1. Schéma de principe :

Le moteur comprend

• unrotor, qui correspond sur la figure au disque central et qui est entraîné en rotation.

• unstator, solidaire du bâti et donc fixe dans le référentiel d’étude. Ce stator comporte deux disques, situés de part et d’autre du rotor et sur lesquels on dispose des aimants permanents, de polarités alternées de manière à obtenir des lignes de champs perpen- diculaires au plan du rotor et de sens alterné pour chaque cadran.

2. Calcul du moment résultant des forces de Laplace : On considère une spire de courantA1A2A3A4

placée sur le rotor. Les points A1 et A4 par lesquels entre et sort un courant d’intensité i sont situés près de O. Les point A2 et A3 qui délimitent une portion d’arc de cercle de rayon a. OA1 a et OA4 a de telle sorte qu’on considérera dans nos calculs que OA1 '0 etOA4 '0.

On considère le champ magnétique uniforme dans chacun des cadrans avecB~ =±B~ez. Indiquer le sens des forces de Laplace subies par les segmentsA1A2 etA3A4.

Indiquer le sens des forces de Laplace subies par deux éléments de longueur du circuit si- tués sur l’arc A[2A3 de part et d’autre de Oy.

Ces forces contribueront-elles au moment ré- sultant des forces de Laplace ?

Dans quel sens le rotor est-il entrainé ?

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3. Nécessité d’une commutation

Si le sens du courant reste inchangé lorsqu’un rayon passe d’un cadran à un autre, l’entraînement de la spire n’est plus possible.

Si on parvient à inverser le sens du cou- rant lorsqu’un rayon passe d’un cadran à un autre, l’entraînement se poursuit dans le même sens.

La commutation est réalisée par un système "collecteurs-balais"1

• les balais sont solidaires du stator et donc fixes dans le référentiel d’étude

• les collecteurs sont solidaires du rotor. Ils collectent le courant lorsqu’ils sont en contact avec le balai.

On constate sur la figure ci-dessus que les polarités des quatre balais sont alternées.

Nous avons raisonné sur une unique spire. Sur un moteur réel, de nombreux enroulement sont superposés. On peut également disposer plusieurs enroulements autour de l’axe (par exemple ici en ajoutant un enroulement dans la position diamétralement opposée). On peut également augmenter le nombre de secteurs (ici quatre, certains moteurs en possèdent huit).

1. On place les balais près du centre, là où la vitesse est la plus faible : on minimise ainsi les frottements.

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