Les différents facteurs de forme des moteurs brushless

1. Les architectures classiques des moteurs brushless

La position du rotor par rapport au stator constitue une première distinction entre les moteurs brushless.

Moteur brushless inrunner : rotor interne

Dans un moteur inrunner, le rotor tourne à l'intérieur du stator. Cette architecture est couramment utilisée dans les moteurs brushless cylindriques.

Principaux avantages

• Architecture adaptée à de nombreuses vitesses de rotation.
• Inertie du rotor potentiellement réduite selon la conception.
• Dissipation thermique facilitée par le stator externe.
• Intégration mécanique relativement simple.

Applications : machines industrielles, outils électriques, ventilateurs, équipements automatisés et systèmes robotiques.

Moteur brushless outrunner : rotor externe

Dans un moteur outrunner, le rotor est situé à l'extérieur et tourne autour du stator.

Cette disposition permet notamment d'obtenir un rayon d'action électromagnétique important, favorable à la production de couple.

Principaux avantages

• Couple intéressant pour un encombrement axial donné.
• Architecture adaptée à certaines motorisations compactes.
• Possibilité d'entraînement direct selon le dimensionnement.
• Intégration dans des actionneurs robotiques.

Applications : drones, ventilateurs, actionneurs, robotique et systèmes embarqués.

Moteur brushless pancake : un format plat et compact

Le moteur brushless pancake se distingue par sa faible longueur axiale par rapport à son diamètre.

Cette géométrie est particulièrement intéressante lorsque l'espace disponible en profondeur est limité.

Principaux avantages

• Faible encombrement axial.
• Couple intéressant selon le diamètre et la conception.
• Intégration dans des articulations robotiques.
• Possibilité d'association avec un réducteur.

Applications : bras robotisés, robots humanoïdes, articulations, tables rotatives et systèmes embarqués compacts.

Moteur brushless frameless : intégration sans carcasse

Un moteur brushless frameless est généralement fourni sous forme d'un ensemble rotor-stator, sans boîtier moteur complet.

Le constructeur de la machine intègre directement ces éléments dans sa propre architecture mécanique.

Principaux avantages

• Intégration directe dans la mécanique.
• Optimisation de l'encombrement et de la masse.
• Liberté de conception de l'actionneur.
• Possibilité de motorisation à entraînement direct.

Applications : robotique, articulations, systèmes de positionnement, équipements médicaux et actionneurs embarqués.

Solutions frameless intégrées : simplifier la conception

Certaines solutions reposant sur une architecture frameless peuvent être proposées sous forme d'ensembles motorisés intégrant des composants mécaniques et des capteurs.

Selon les références, elles peuvent comprendre des roulements, des brides, un arbre et un codeur.

Principaux avantages

• Intégration mécanique simplifiée.
• Réduction des opérations d'assemblage.
• Architecture compacte.
• Adaptation aux besoins de l'application.

Applications : robotique, AGV, tourelles, systèmes embarqués et machines spéciales.

2. Les formats spécialisés de moteurs brushless

Certaines motorisations présentent des caractéristiques particulières pour répondre à des contraintes d'intégration ou de précision.

Moteurs brushless carrés ou rectangulaires

Certains moteurs brushless possèdent une enveloppe extérieure carrée ou rectangulaire plutôt qu'un boîtier cylindrique.

Principaux avantages

• Fixation adaptée à certaines architectures mécaniques.
• Optimisation de l'espace disponible.
• Intégration dans des équipements OEM.
• Possibilité d'adaptation des interfaces mécaniques.

Applications : machines spéciales, équipements médicaux, automatismes et intégrations OEM.

Moteurs brushless slotless et coreless

Les moteurs slotless utilisent une architecture sans encoches statoriques classiques, permettant notamment de réduire les variations de couple liées à l'interaction entre rotor et stator.

Le terme coreless désigne une conception sans noyau ferromagnétique dans l'élément concerné. Les deux notions ne sont pas strictement équivalentes.

Principaux avantages

• Réduction du couple de détente (cogging).
• Rotation plus régulière à basse vitesse.
• Bonnes performances dynamiques selon la conception.
• Intérêt pour les systèmes de précision.

Applications : instrumentation, médical, robotique de précision, équipements optiques et systèmes de positionnement.

3. Les moteurs brushless avec électronique intégrée

Certaines motorisations brushless intègrent directement l'électronique de commande au moteur.

Cette architecture réduit le nombre de composants séparés et peut faciliter l'intégration dans la machine.

Principaux avantages

• Réduction du câblage entre moteur et variateur.
• Gain de place dans l'armoire électrique.
• Intégration plus rapide.
• Communication industrielle selon les références.
• Architecture adaptée aux systèmes décentralisés.

Applications : AGV/AMR, automatisation industrielle, machines spéciales, robotique et équipements embarqués.

4. Les autres configurations de motorisation brushless

Moteur linéaire brushless de forme tubulaire

Contrairement à un moteur brushless rotatif, un moteur linéaire brushless produit directement un déplacement linéaire.

Certaines architectures présentent une forme tubulaire, adaptée à des mouvements de translation.

Principaux avantages

• Mouvement linéaire direct.
• Absence de conversion rotation-translation dans certaines architectures.
• Bonnes performances dynamiques selon le dimensionnement.
• Intérêt pour les mouvements répétitifs et précis.

Applications : manipulateurs, machines automatisées, systèmes de positionnement et équipements de production.

Moteurs brushless sur mesure pour applications OEM

Lorsque les architectures standard ne répondent pas aux contraintes d'une application, une motorisation brushless peut être adaptée ou développée spécifiquement pour le projet.

Les possibilités de personnalisation

• Dimensions et interfaces mécaniques.
• Arbre, brides et fixations.
• Bobinage et caractéristiques électriques.
• Capteurs et connectique.
• Association avec un réducteur.
• Intégration de l'électronique de commande.

Applications : robotique, aéronautique, défense, médical, équipements industriels et systèmes embarqués.

Quel facteur de forme choisir pour votre application ?

Le tableau suivant présente les principaux intérêts de chaque architecture.

Conclusion : choisir l'architecture adaptée à votre projet

Le choix du facteur de forme d'un moteur brushless dépend de l'espace disponible, du couple, de la vitesse, des contraintes thermiques et du niveau d'intégration recherché.

Une architecture pancake peut répondre à un besoin de faible encombrement axial, tandis qu'un moteur frameless permet une intégration directe dans la mécanique. Les moteurs slotless présentent quant à eux un intérêt pour les applications nécessitant une rotation régulière.

Chez A2V Mécatronique, nous vous accompagnons dans la sélection, la conception et l'intégration de motorisations brushless standard ou sur mesure, en tenant compte de l'ensemble de vos contraintes techniques.