Après leur création dans les années 1830, il a fallu attendre environ 50 ans pour que les moteurs électriques puissent être utilisés dans un cadre commercial. De nos jours, il existe plusieurs types de moteurs électriques, destinés à des applications domestiques, comme industrielles. Dans le cadre professionnel, le choix de l’équipement est essentiel, notamment afin de maximiser le retour sur investissement et la durée de vie et de réduire les pannes (consultez notre article sur l’entretien des équipements pour en savoir plus). Dans le secteur industriel, les moteurs électriques permettent la mise en mouvement de parties mobiles sur des équipements tels que des pompes, des compresseurs, des chariots, des mélangeurs, etc. Connaître le type de moteur adapté à chaque application permet donc d’éviter des erreurs de montage et certaines pannes telles que la surcharge ou l’usure prématurée des roulements. Dans cet article, nous aborderons les principaux types de moteurs électriques disponibles sur le marché suisse.
I- Les Moteurs électriques à courant continu
Les moteurs à courant continu sont largement utilisés dans les applications industrielles. Ils fonctionnent en transformant l’énergie électrique du courant continu en énergie mécanique.
On distingue, pour ces moteurs, les autoexcités et les excités séparément. Les moteurs à courant continu autoexcités sont d’usage plus adapté que les moteurs à excitation séparée En effet, ces derniers présentent un risque de pannes plus élevé dû à la perte d’excitation du champ (voir notre article sur l’entretien et la réparation des moteurs électriques pour en savoir plus).
Les moteurs à courant continu peuvent également être classés selon qu’ils sont à balais ou sans balais. À la différence des moteurs électriques à balai, les moteurs à courant continu sans balai sont complexes et couteux. En général, les moteurs à courant continu à balai sont utilisés dans de petites installations telles que les appareils électroménagers, les sièges électriques des voitures, les outils portatifs, …. Tandis que des applications telles que la réfrigération, les moteurs électriques de voiture et d’autres systèmes industriels similaires fonctionnent généralement avec des moteurs à courant continu sans balai.
II- Les moteurs électriques à courant alternatif
Ce type de moteurs électriques utilise du courant alternatif pour la transformer en énergie mécanique. Il comprend généralement deux parties principales : un stator externe avec des bobines alimentées par un courant alternatif pour créer un champ magnétique tournant et un rotor interne fixé à l’arbre qui crée un second champ magnétique rotatif. Ces moteurs ne sont pas aussi facilement contrôlables en vitesse que les moteurs à courant continu. Pour mieux contrôler la fréquence, donc la vitesse, ces moteurs sont habituellement utilisés avec des variateurs de fréquence.
Nous distinguons 2 groupes de moteurs à courant alternatif :
• Les moteurs synchrones : Les moteurs synchrones par définition sont des moteurs à courant alternatif dans lesquels à l’état d’équilibre, la rotation de l’arbre est synchronisée avec la fréquence du courant appliqué. Ils sont utilisés dans les applications où une précision de vitesse élevée est requise, comme les équipements de production de papier, les machines textiles et les équipements de traitement des aliments. Les moteurs synchrones sont plus efficaces que les moteurs asynchrones, mais ils sont également plus chers et plus complexes à contrôler.
• Les moteurs à induction ou asynchrones : ils utilisent l’induction électromagnétique pour transformer l’énergie électrique en énergie mécanique. C’est le type de moteurs le plus souvent utilisé dans l’industrie, car ils présentent une conception robuste, des prix moins élevés et ils sont faciles à entretenir. Sur la base de la construction du rotor, ces moteurs sont classés en deux types, à savoir à cage d’écureuil et à rotor bobiné.
Chez ST Solutions, nous vendons, installons et entretenons principalement des moteurs électriques à courant alternatif de haute qualité de la marque Cantoni Motors sur le marché suisse.
III- Les moteurs à usage spécial
Ce sont tous les moteurs dont les caractéristiques de construction ou d’usage répondent à des besoins particuliers en termes de performances, de dimensions, de puissance, de vitesse, de température ou encore de conditions environnementales. Les moteurs à usage spécial sont souvent conçus sur mesure pour répondre à des besoins spécifiques et sont donc plus coûteux que les moteurs standards. Ils sont également soumis à des normes strictes en termes de sécurité et de fiabilité, ce qui garantit leur qualité et leur longévité.
En Suisse, ils sont utilisés dans différents domaines tels que l’horlogerie, pour les machines d’assemblage, les machines de production de boîtes de montres, les machines de gravure et de découpe, etc.
Pour mieux comprendre ce type de moteurs électriques, nous en traitons ci-dessous quelques-uns, à titre d’exemple :
- Les moteurs pas à pas : ils sont utilisés pour offrir une révolution d’angle de pas comme alternative à une révolution stable. Ces types de moteurs sont des moteurs à courant continu, mais qui divisent une révolution complète (360 degrés) en plusieurs étapes (36 étapes de 10 degrés par exemple). Ils sont généralement utilisés dans des applications nécessitant une orientation précise des objets, telles que les systèmes d’automatisation, les pompes à perfusion ou les imprimantes 3D.
- Les moteurs linéaires : Dans ce type de moteurs, le stator et le rotor sont « déroulés » pour former une ligne droite, ce qui permet de produire une force linéaire. Ils offrent plusieurs avantages, dont une précision élevée, une vitesse rapide, une faible maintenance, et un mouvement sans friction. On retrouve couramment les moteurs linéaires dans les applications comme les machines d’usinage CNC, les actionneurs, les imprimantes (pour déplacer la tête d’impression le long de l’axe), etc.
- Les moteurs à hystérésis : on peut les définir comme des moteurs synchrones à rotor cylindrique qui fonctionnent sur les pertes par hystérésis induites dans le rotor en acier trempé à haute rémanence. Ces moteurs offrent un processus très fluide avec une vitesse stable, similaire à d’autres moteurs synchrones. Ils se caractérisent par un niveau de bruit faible et l’absence de vibration mécanique pendant leur fonctionnement. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment : les matériels de production sonore, les téléscripteurs, les horloges électriques, etc.
IV- Conclusion
Pour résumer, il existe différents types de moteurs électriques convenant à différentes applications. Les moteurs à courant continu et les moteurs asynchrones sont les plus couramment utilisés dans l’industrie suisse en raison de leur efficacité, de leur fiabilité et de leur facilité d’entretien. Les moteurs synchrones sont quant à eux utilisés dans des applications spécifiques où des exigences de précision, de vitesse et d’efficacité élevées sont requises.
Si vous vous posez des questions sur les aspects liés aux coûts et à la consommation électrique, sachez que les moteurs électriques en Suisse représentent environ 27% de la consommation totale d’électricité, selon un rapport de Topmotors. Pour plus d’informations sur ce sujet, consultez notre article sur la réduction de la consommation d’énergie des moteurs électriques.
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