Un moteur sans balais à rotor externe (par rapport à la conception à rotor interne) est un type de moteur électrique qui utilise un rotor à aimant permanent ou un composant rotatif externe, au lieu d’une armature traditionnelle ou d’un composant rotatif interne. Cette conception permet un moteur plus efficace et plus puissant. Le magnétisme du rotor externe peut être plus facilement contrôlé et dirigé vers le stator, ou composant fixe, pour produire un couple. Nous couvrons exactement ce qu’est un moteur sans balais à rotor externe et comment il se compare aux conceptions de rotor interne.
A commencer par quelques contrastes. Un moteur sans balai à rotor interne a l’induit, ou rotor interne, comme composant magnétisé. Cela peut être moins efficace et nécessite plus de puissance pour produire la même quantité de couple qu’un moteur sans balais à rotor externe.
Dans l’ensemble, les conceptions de rotor externe offrent plusieurs avantages par rapport aux conceptions de rotor interne. Ceux-ci incluent une plus grande efficacité, une durée de vie plus longue et de meilleures performances à haute vitesse. Ces caractéristiques les rendent adaptés à une utilisation dans les outils électriques d’extérieur. Avec ces outils, les longues durées de fonctionnement et la puissance de sortie élevée dominent la journée. Cela suppose que la conception ne nécessite pas un moteur plus étroit ou plus compact.
Nous avons discuté avec Carlos Quintana, chef de produit principal de la division Outils sans fil de Makita, pour avoir une idée de la différence ainsi que des avantages et des inconvénients des deux conceptions.
Différences de conception générales
La différence fondamentale entre les moteurs brushless à rotor interne et à rotor externe réside dans leur conception. Tous les moteurs sans balais ou à balais fonctionnent grâce à l’utilisation d’aimants. La fonction du stator est de générer une charge qui va attirer ou repousser les aimants. Cela fait tourner le moteur. Le rotor, qui contient les aimants, est le composant qui tourne.
Dans une conception à rotor interne, le stator est situé à l’extérieur et le rotor est situé à l’intérieur. Dans un moteur brushless à rotor externe, les positions du stator et du rotor sont inversées. Le rotor existe à l’extérieur avec le stator positionné à l’intérieur.
Conséquences de la conception d’un moteur brushless à rotor externe
Si vous deviez comparer deux moteurs de même puissance et de même diamètre global, un rotor interne et un rotor externe sans balais, comment se compareraient-ils en termes de taille et d’apparence ?
Les deux moteurs nécessiteraient la même quantité de surface magnétique. Cependant, étant donné que les aimants d’une conception à rotor interne sont situés à l’intérieur, le diamètre du moteur serait plus petit. Cela signifie qu’il a besoin de plus de longueur pour accueillir les aimants.
D’autre part, un moteur sans balai à rotor externe a les aimants fixés à l’extérieur, de sorte que le diamètre est plus grand. Cela permet à la longueur totale du moteur d’être plus courte et se traduit par une réduction de poids naturelle.
Efficacité
Les moteurs à rotor interne ont une tendance naturelle à osciller, ce qui peut les faire entrer et sortir légèrement du stator et réduire leur efficacité. Certains fabricants, comme Makita, ont mis en place des techniques comme l’ajout de rainures pour stabiliser le rotor et augmenter l’efficacité à 99 %. Cependant, tous les fabricants n’utilisent pas ces mesures. D’autre part, les moteurs sans balais à rotor externe ne souffrent pas de cette oscillation et sont intrinsèquement plus efficaces en raison de leur conception.
Équilibrer les avantages
Lorsque vous optez pour une conception de rotor externe, vous avez deux options. Une option consiste à réduire la longueur et le poids du moteur tout en conservant la même puissance mais avec une plus grande efficacité. Alternativement, vous pouvez conserver le même poids et obtenir plus de puissance tout en bénéficiant de gains d’efficacité.
Il est également possible de trouver un équilibre entre les deux en réduisant un peu le poids tout en augmentant légèrement la puissance. Cela se voit souvent dans les taille-bordures alimentés par batterie, qui peuvent bénéficier du poids plus léger des moteurs sans balais à chargement frontal.
La plupart des outils sans balais utilisent une conception de rotor interne pour réduire la taille globale (diamètre) du moteur. Makita utilise au moins quatre conceptions sans balais de rotor interne différentes : 80 mm, 54 mm, 44 mm et 38 mm.
Le taille-bordures et les tronçonneuses Makita 18V X2 ont un design différent (cinquième). Il dispose d’un grand moteur brushless à rotor externe de 80 mm. Ces outils disposent de l’espace nécessaire pour utiliser ces moteurs « plus larges ». Dans le même temps, la profondeur plus étroite réduit l’empreinte globale du moteur.
Ce profil large mais peu profond permet à Makita d’utiliser un système d’entraînement direct. Cela donne à ces outils l’avantage supplémentaire d’un système de transfert de puissance vraiment efficace.
Alors que les fabricants continuent de convertir les outils filaires traditionnels en versions sans fil, vous pouvez vous attendre à voir une augmentation de l’utilisation des moteurs sans balais à rotor externe. La technologie lithium-ion n’a pas encore atteint son plein potentiel, et les conceptions de rotor externe peuvent aider à générer plus de puissance et d’efficacité alors que nous explorons les limites de ce que la puissance de la batterie peut accomplir.
