Utilisation de moteurs BLDC pour des mécanismes à faibles vitesses de rotation*

Les moteurs à courant continu sans balais (BLDC) sont de plus en plus utilisés dans des applications variées, notamment pour entraîner des mécanismes à faible vitesse de rotation, comme les moteurs-roues.

Cependant, pour obtenir un couple élevé à ces faibles vitesses, l’intégration d’un réducteur est souvent indispensable.

Cet article présente le rôle des réducteurs, leurs principaux types, ainsi que les bases de calcul nécessaires pour optimiser l’utilisation des moteurs BLDC dans ce contexte.

1. À faible vitesse et fort couple : l’importance du réducteur

Les réducteurs jouent un rôle essentiel dans la conversion de la vitesse de rotation du moteur en couple disponible à la sortie.

Ils permettent de multiplier le couple transmis à la roue ou à l’arbre de sortie, ce qui est crucial dans les applications nécessitant une force importante à basse vitesse (robots mobiles, motorisations directes, entraînements de précision, etc.).

Calcul du rapport de réduction

Le rapport de réduction R se définit comme suit :

\(R = \frac{n_{moteur}}{n_{sortie}}\)

où :

\(n_{sortie}\) : vitesse de rotation du moteur (tr/min)
\(n_{moteur}\) : vitesse de rotation en sortie du réducteur (tr/min)

Le couple de sortie est alors donné par la relation :

\(T_{sortie} = T_{moteur} \times R \times \eta_{trans} \)

avec :

\(T_{moteur}\) : couple nominal du moteur
\(R\) : rapport de réduction
\(\eta_{trans}\) : rendement global du système de transmission

Cette formule montre que le couple en sortie augmente proportionnellement au rapport de réduction, en tenant compte des pertes mécaniques (frottements, jeux, déformations, etc.).

2. Cas particulier du moteur-roue

Dans une application moteur-roue, le réducteur ne se contente pas d’adapter la vitesse :

il supporte également les charges radiales et axiales générées par le poids du véhicule et les efforts dynamiques.

Ainsi :

le dimensionnement des roulements doit être soigneusement réalisé,
la rigidité mécanique du réducteur doit garantir une bonne tenue aux chocs,
et l’étanchéité est souvent un critère de fiabilité majeur (milieu extérieur, poussière, humidité, etc.).

3. Types de réducteurs adaptés aux moteurs BLDC

Type de réducteur	Avantages	Inconvénients	Applications typiques
À vis sans fin	Rapport de réduction élevé, compacité	Rendement faible, échauffement possible	Portes motorisées, actionneurs
Planétaire	Excellente compacité, bon rendement, forte robustesse	Coût plus élevé, montage précis nécessaire	Moteurs-roues, robots, AGV
À pignons droits	Simplicité, bon rendement	Bruit, encombrement	Machines-outils, entraînements fixes
À courroie	Flexibilité de positionnement, amortissement des chocs	Glissement possible, entretien régulier	Convoyeurs, entraînements souples

4. Sécurité et maintien en cas de coupure de courant

Pour les systèmes où la position doit être maintenue à l’arrêt, il est recommandé d’utiliser un frein à manque de courant.

Ce type de frein, souvent à ressort, se relâche uniquement sous tension (via un électroaimant).

Avantages :

Sécurité accrue en cas de coupure de courant
Maintien mécanique du système sur pente ou en position fixe
Protection contre les mouvements involontaires

Ce dispositif est particulièrement utile pour les applications mobiles, les ascenseurs, ou tout système nécessitant un arrêt sûr.

5. Conclusion

L’utilisation de moteurs BLDC pour des mécanismes à faibles vitesses de rotation constitue une solution performante et fiable.

L’ajout d’un réducteur bien dimensionné permet de :

maximiser le couple disponible,
optimiser le rendement global,
et assurer la sécurité et la durabilité du système.

En sélectionnant le type de réducteur approprié et en effectuant les calculs adaptés, il est possible de concevoir des entraînements efficaces répondant précisément aux exigences de chaque application.

*: Les informations techniques présentées dans cet article sont fournies à titre indicatif. Elles ne remplacent pas les notices officielles des fabricants. Avant toute installation, manipulation ou utilisation, veuillez consulter la documentation du produit et respecter les consignes de sécurité. Le site Torque.works ne saurait être tenu responsable d'une utilisation inappropriée ou d’une interprétation incorrecte des informations fournies.