Capteurs et modes de retour pour les moteurs BLDC/PMSM*
Pour qu’un contrôleur puisse piloter correctement un moteur BLDC (Brushless DC) ou PMSM (à aimants permanents synchrones), il doit connaître en permanence la position du rotor.
Cette information est indispensable pour synchroniser la commutation des phases, réguler le couple, la vitesse et, dans certains cas, la position absolue.
Plusieurs technologies de retour existent, chacune adaptée à un niveau de performance ou de précision différent.
Capteurs Hall : simplicité et robustesse
Le système le plus courant repose sur trois capteurs à effet Hall, intégrés directement dans le moteur.
Ces capteurs détectent le passage des pôles magnétiques du rotor et fournissent une information numérique (0 ou 1) au contrôleur.
Les trois signaux combinés définissent six secteurs de commutation par tour électrique.
Le contrôleur commute les phases moteur à chaque changement d’état, ce qui suffit pour maintenir un couple stable et une vitesse fluide à régime modéré.
Avantages :
Solution économique et très fiable.
Suffisant pour la plupart des applications de traction, de vérins ou d’automatismes simples.
Fonctionne même à très basse vitesse (contrairement au sensorless).
Limites :
Résolution limitée (6 positions électriques par tour).
Légère ondulation de couple perceptible à basse vitesse.
Les capteurs Hall sont donc un excellent compromis simplicité / robustesse / coût pour les moteurs alimentés en 24 à 51,2 V dans des applications mobiles ou industrielles.
Encodeur (incrémental ou absolu) : précision et contrôle avancé
Pour les applications nécessitant un contrôle précis de la position, de la vitesse ou du mouvement, les moteurs sont équipés d’un encodeur.
Il peut s’agir :
d’un encodeur incrémental (générant des impulsions A/B et une référence Z),
ou d’un encodeur absolu, fournissant directement la position angulaire du rotor.
Certains encodeurs délivrent des signaux sin/cos, permettant une interpolation très fine de la position, avec des résolutions de plusieurs milliers de points par tour.
Avantages :
Contrôle très précis du couple, de la vitesse et de la position.
Indispensable pour les systèmes robotisés, synchronisés ou multi-axes.
Permet une commande vectorielle (FOC) performante et fluide.
Limites :
Coût plus élevé.
Nécessite un câblage et un paramétrage plus rigoureux.
Ce type de retour est privilégié dans les vérins électriques de haute précision, les axes de machines ou les robots agricoles, où la reproductibilité du mouvement est essentielle.
Sensorless : pilotage sans capteur
Il est également possible de piloter un moteur BLDC sans capteurs physiques.
Le contrôleur estime alors la position du rotor en mesurant la force contre-électromotrice (back-EMF) générée par les enroulements au moment de la commutation.
Avantages :
Réduction du coût et de la complexité du moteur (pas de capteurs).
Fiabilité accrue dans certains environnements difficiles (poussière, vibrations).
Limites :
Inefficace à très basse vitesse ou au démarrage, car la back-EMF est trop faible pour être mesurée.
Moins robuste lors des forts couples ou des variations rapides de charge.
Les solutions sensorless sont adaptées aux applications où le moteur fonctionne principalement à vitesse constante, et où un démarrage assisté (mécanique ou logiciel) est possible.
Comparatif synthétique
| Type de retour | Principe | Avantages | Limites | Applications typiques |
| Capteurs Hall (3 capteurs) | Détection de secteurs via champs magnétiques | Simplicité, fiabilité, faible coût | Résolution limitée | Traction, vérins, automatisation standard |
| Encodeur (incrémental / absolu) | Mesure précise de la position angulaire | Haute précision, contrôle fluide | Coût, câblage complexe | Robotique, positionnement, synchronisation |
| Sensorless (back-EMF) | Estimation via tension induite | Pas de capteur, maintenance réduite | Démarrage difficile, moins précis à basse vitesse | Ventilation, pompes, entraînements continus |
En résumé
Le choix du type de capteur dépend du niveau de performance attendu :
Pour un pilotage robuste et économique → capteurs Hall.
Pour un contrôle fin et synchronisé → encodeur.
Pour un coût minimal et des vitesses stables → sensorless.
Le retour de position est un élément essentiel de la commande du moteur, garantissant à la fois la performance, la sécurité, et la durabilité du système.
*: 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.