Sélection du moteur approprié pour les applications de mouvement linéaire

Les systèmes de mouvement linéaire se trouvent dans d'innombrables machines, notamment les systèmes de découpe laser de précision, les équipements d'automatisation de laboratoire, les machines de fabrication de semi-conducteurs, les machines CNC, l'a

Ils vont du relativement simple, comme un actionneur de siège peu coûteux dans un véhicule de tourisme, à un système de coordonnées multiaxes complexe complet avec une électronique de commande et d'entraînement pour un positionnement en boucle fermée. Peu importe la simplicité ou la complexité du système de mouvement linéaire, au niveau le plus élémentaire, ils ont tous une chose en commun : déplacer une charge sur une distance linéaire en un temps spécifique.

L'une des questions les plus courantes lors de la conception d'un système de mouvement linéaire concerne la technologie des moteurs. Une fois la technologie choisie, le moteur doit être dimensionné pour répondre aux exigences d'accélération de la charge, surmonter les frottements dans le système et surmonter l'effet de la gravité, tout en maintenant une température de fonctionnement maximale sûre. Le couple, la vitesse, la puissance et la capacité de positionnement du moteur sont fonction de la conception du moteur, associée à l'entraînement et à la commande.

PAR QUEL MOTEUR DOIS-JE COMMENCER ?

De nombreuses questions d'application doivent être prises en compte lors de la conception d'un système de mouvement linéaire utilisant une technologie de moteur particulière. Une explication exhaustive de l'ensemble du processus dépasse le cadre de cet article. L'intention est de vous inciter à poser les bonnes questions lorsque vous parlez avec un fournisseur de moteurs.

Il n'y a pas de meilleur moteur pour chaque application, mais plutôt le meilleur moteur pour une application particulière. Dans la grande majorité des applications de mouvement incrémentiel, le choix sera soit un moteur pas à pas, un moteur CC à balais ou un moteur CC sans balais. Les systèmes de mouvement les plus complexes peuvent utiliser des moteurs linéaires couplés directement à la charge, évitant le besoin de conversion de puissance mécanique ; il n'y a pas besoin de translation à travers une vis mère/vis à billes, une boîte de vitesses ou un système de poulie. Bien qu'une précision, une répétabilité et une résolution de positionnement maximales puissent être obtenues avec des systèmes d'asservissement linéaires à entraînement direct sans noyau, ils représentent le coût et la complexité les plus élevés par rapport aux moteurs rotatifs. Une architecture utilisant des moteurs rotatifs est beaucoup moins coûteuse, et répondra à la majorité des applications de mouvement linéaire ; cependant, certains moyens de conversion "rotatif-linéaire" (et par conséquent, la conversion de puissance) sont nécessaires pour entraîner la charge.

Les moteurs pas à pas, à balais et sans balais sont tous considérés comme des moteurs à courant continu ; cependant, il existe des subtilités qui amèneront un ingénieur à privilégier un type par rapport aux deux autres dans une application particulière. Il convient de souligner que ce choix dépend fortement des exigences de conception du système, non seulement en termes de vitesse et de couple, mais également des exigences de précision de positionnement, de répétabilité et de résolution. Il n'y a pas de moteur parfait pour chaque application, et toutes les décisions nécessiteront des compromis de conception. Au niveau le plus élémentaire, tous les moteurs, qu'ils soient appelés AC ou DC, à balais, sans balais ou tout autre moteur électrique d'ailleurs, fonctionnent selon le même principe physique pour générer un couple : l'interaction des champs magnétiques. Il existe cependant des différences considérables dans la manière dont ces diverses technologies de moteurs répondent à des applications particulières. Les performances globales du moteur, la réponse et la génération de couple dépendent de la méthode d'excitation du champ et de la géométrie du circuit magnétique inhérente à la conception physique du moteur, du contrôle de la tension et du courant d'entrée par le contrôleur/variateur et de la méthode de retour de vitesse ou de position, si le l'application l'exige.

Les technologies de moteur pas à pas CC, d'asservissement à balais et de servomoteurs sans balais utilisent toutes une alimentation CC pour les alimenter. Pour les applications de mouvement linéaire, cela ne signifie pas qu'une source fixe de courant continu peut être appliquée directement aux enroulements du moteur ; l'électronique est nécessaire pour contrôler le courant d'enroulement (lié au couple de sortie) et la tension d'enroulement (liée à la vitesse de sortie). Vous trouverez ci-dessous un résumé des forces et des faiblesses des 3 technologies.