Pourquoi Intégrer Un Frein Dans Votre Application À Moteur Miniature

Pourquoi Intégrer Un Frein Dans Votre Application À Moteur Miniature

Dans les applications utilisant des moteurs à courant continu miniatures, les freins électromagnétiques sont utilisés pour maintenir, arrêter ou ralentir une charge. En l'absence de frein, un moteur continuerait à tourner de façon incontrôlée la coupure de son alimentation électrique ou serait incapable de conserver sa position face à une puissance opposée. Même si d'autres solutions de contrôle du couple pourraient être envisagées, les freins électromagnétiques offrent, outre la précision, des avantages comme la compacité, la fiabilité, l'efficacité énergétique et le rapport coût-efficacité.

Pour maintenir un moteur à courant continu miniature sur un point d'arrêt spécifique dans une multitude d'applications industrielles et médicales, une bobine de champ fixe fait office d'électroaimant pour générer un couple qui freinera ou maintiendra la charge. L'électromagnétisme de la bobine contrôle un induit qui s'engage ou se désengage d'une structure. La conception du mécanisme de frein comprend un arbre creux monté sur l'arbre du moteur à courant continu pour une intégration compacte.

Les freins peuvent être de type à actionnement par mise sous tension (freins positifs), ce qui signifie que le frein n'agit que lorsque le courant circule dans la bobine de champ. Cette conception est acceptable lorsque le frein n'a pas à retenir une charge importante ou si un couple de maintien n'est pas nécessaire après la mise hors tension. Si le frein est de type statique "à manque de courant" (frein négatif), il reste engagé aussi longtemps qu'un courant ne circule pas dans l'électroaimant empêchant ainsi la rotation de l’arbre moteur à l’arrêt, ou hors tension. Cette conception intrinsèquement plus sûre est idéale dans certaines applications.

Le frein à ressort est un frein à manque de courant qui arrête et maintient automatiquement une charge en cas de coupure du courant ou d'arrêt d'urgence. La force de freinage est alors exercée par un ressort de compression, et le frein est généralement desserré par commande manuelle. Ce type de frein présente notamment l'avantage de permettre des cycles de freinage répétés depuis la pleine vitesse du moteur, sans affaiblissement du couple, et de pouvoir être personnalisé sur des aspects tels que la tension nominale et le matériau de friction dynamique en fonction du besoin de force de ressort. L'inconvénient du frein à ressort est qu'il peut présenter un jeu qui affecte sa précision lors du freinage dynamique ou du maintien de position.

C'est pourquoi il est recommandé d'utiliser un frein à manque de courant à aimant permanent dans les applications où un arrêt dynamique et le maintien d'une charge mobile sont nécessaires, ou celles impliquant des arrêts fréquents. L'engagement magnétique et le désengagement électrique de ce type de frein assure un maintien fiable de la charge en cas de coupure de l'alimentation. Lorsqu'une tension ou un courant est appliqué au frein, la bobine devient un électroaimant qui produit des lignes magnétiques de flux qui s'opposent à celles de l'aimant permanent. Cette action libère l'induit, créant un entrefer et permettant la rotation de l'arbre de la charge. Il est également possible de contrôler avec précision la force de freinage en augmentant la tension ou le courant, contrairement à la fonctionnalité marche/arrêt du frein à ressort.

Puisqu'il ne comporte aucune pièce en mouvement, le frein à aimant permanent peut fonctionner à des vitesses très élevées. Contrairement au frein à ressort, ce frein ne peut pas avoir de jeu en raison de la liaison fixe entre l'induit, le ressort et le moyeu, ce qui permet de les contrôler avec précision. Cependant, comme de la chaleur est générée pendant le freinage dynamique, le frein doit être correctement dimensionné pour répondre aux exigences en matière de frottement, de charge et de couple. Les freins à aimant permanent exigent un courant spécifique constant, ce qui nécessite une étude soigneuse avant de les utiliser dans des conditions susceptibles de provoquer des fluctuations du courant, par exemple à des températures élevées ou variables.

Grâce à son contrôle de précision, le frein à aimant permanent est bien adapté aux articulations robotiques. Son absence de jeu lui permet de maintenir le couple avec précision, mais aussi de fournir un arrêt dynamique. Un exemple d'application du moteur à courant continu miniature nécessitant un maintien fiable du couple est la commande de stores de hublots automatisés. Capable de fonctionner automatiquement, le frein à manque de courant permet aussi au moteur de maintenir la position du store en cas de coupure de l'alimentation.

Les ingénieurs Portescap intègrent régulièrement des solutions de freinage des moteurs à courant continu miniatures dans des applications OEM sur mesure. L'équipe a l'habitude de respecter des dimensions et des caractéristiques très précises. En outre, elle est capable de recommander la technologie et les caractéristiques les plus efficaces pour répondre à des besoins spécifiques. La conception est assortie d'un prototypage et d'une mise à l'essai rapides pour garantir la sécurité et la précision avant de passer à la production en grandes quantités.

CONTACTER UN INGÉNIEUR

Figure 1 - Conception du frein électromagnétique
Figure 1 - Conception du frein électromagnétique
Figure 2. Portescap DC mini motor
Figure 2. Moteur à courant continu miniature Portescap