Un moteur Brushless ou Brushed ?

Le fonctionnement d’un moteur est de convertir l’énergie électrique en mouvement mécanique. On trouve sur le marché une multitude de variété de moteurs qui peuvent gérer différentes applications et différentes exigences de puissance. Les deux types de moteurs les plus courants sont les moteurs sans balais (brushless) et les moteurs à balais (brushed). Leurs performances sont considérablement différentes.

Il existe une différence entre le moteur Brushless et le moteur Brushed. Le second utilise des balais qui sont reliés à un collecteur. Ce qui permet au rotor de changer de polarité. Ainsi ces balais commutent mécaniquement le courant des bobines du moteur.

Le moteur brushless ne dispose pas de ces balais pour changer la polarité du rotor. Cependant la commutation des bobines est réalisée électriquement par un contrôleur de moteur.

Voici une vidéo qui explique le fonctionnement d’un moteur pour une voiture RC Brushless et un moteur à balais. (activez les sous titres de la vidéo)


Comment fonctionne un moteur brushless

La principale différence que l’on retrouve entre les moteurs sans balais ou avec balais est que les variantes à balais sont en carbone tandis que les unités sans balais utilisent des aimants pour générer de l’énergie. C’est pour cette raison que les moteurs brushless sont mieux adaptés. Ils ne génèrent aucun frottement. De ce fait, il y a très peu d’échauffement et offrent de meilleures performances. De plus, les moteurs sans balais réduisent considérablement la maintenance. Ce qui n’est pas négligeable. Il n’est donc pas nécessaire de remplacer les brosses usées.

Dans un moteur brushless, la commutation des enroulements n’est pas mécanique mais pilotée électroniquement par un dispositif appelé contrôleur. Son rôle est de transformer le courant continu en un courant triphasé à fréquence variable. Il alimente successivement les bobinages du moteur pour créer le champ tournant. Avec ce principe de puissance, les bobines sont fixes dans le moteur et ne tournent pas comme dans un moteur brushed.

moteur brushless
moteur brushless

On remarque que tous les moteurs brushless ont une conception similaire. Un stator fixe maintient les bobines et un rotor mobile sur lequel sont collés les aimants permanents. Il y a différentes manières de positionner les enroulements: soit en forme d’étoile ou soit en forme de triangle. La majorité des moteurs brushless ont un rotor interne qui tourne rapidement. Sa vitesse varie en général jusqu’à 100 000 tr/min.

Inconvénients des moteurs à balais

Les moteurs brushed (à balais) sont peu coûteux, fiables et ont un couple ou un rapport d’inertie élevé. Cependant ils présentent également un certain nombre d’inconvénients. Avec le temps, ces composants s’usent et produisent de la poussière. Ce type de moteur nécessite un entretien régulier. Ils ont besoins d’être nettoyer ou de remplacer ces balais. La dissipation thermique est assez faible en raison des limitations du rotor, de l’inertie élevée du rotor et de la faible vitesse maximale.

Le principe de fonctionnement des moteurs brushless est le même que celui des moteurs à balais. Cependant leur conception est différente. Il y a peu de résistance interne et la chaleur se dissipe plus rapidement. On constate un rendement plus efficace car la chaleur des bobines peut se dissiper plus facilement grâce au carter moteur fixe beaucoup plus grand.

Contrairement au moteur brushed, l’aimant permanent de l’unité sans balais est installé sur le rotor. Les enroulements de la bobine sont contenus dans le stator en acier laminé et rainuré. En revanche, les unités brossées nécessitent peu ou pas de composants externes.

Avantages d’un moteur brushless

La puissance du moteur est nettement amélioré avec un moteur sans balais. De plus, cela prolonge également leur durée de vie. Avec ces moteurs, vous n’aurez pratiquement aucun souci d’entretien.

Les avantages de la technologie brushless sont nombreux. L’absence de balais élimine les problèmes liés à la surchauffe et aux pannes. Le moteur sans balais est plus compact et deux à trois fois plus léger que les moteurs à balais.

Le rendement du moteur s’améliore sensiblement sans frottement entre le rotor et le stator. L’énergie de la batterie est ainsi optimisée. La chaleur et les frottements sont réduits. Cela augmente la puissance et l’autonomie jusqu’à 25 % avec des batteries traditionnelles. On remarque que les dernières générations de batteries Li-Ion offrent jusqu’à 50 voire 60% d’autonomie en plus. Ce n’est pas négligeable.

Il n’y a plus d’étincelles produite car le frottement a disparu. Il n’y a plus de zone de contact. Plusieurs avantages se distinguent: le moteur consomme moins d’énergie, évite la surchauffe et bénéficie d’une durée de vie de la batterie plus longue.

Quel est le meilleur : moteur brushless vs brushed ?

Pour résumé, les moteurs brushless (sans balais) sont meilleurs que les moteurs brushed (à balais). On constate une maintenance réduite, une efficacité améliorée, et d’une chaleur et d’un bruit réduits. Les outils électriques équipés d’un moteur sans balais sont désormais considérés comme des produits haut de gamme.