Par Chris Deziel
Mis à jour le 30 août 2022
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Les moteurs électriques sont construits sur le principe de l’induction électromagnétique, formulé pour la première fois par le physicien Michael Faraday au début des années 1800. Faraday a découvert que le déplacement d'un aimant à travers une bobine de fil induit un courant électrique. Les moteurs modernes exploitent cet effet à l'envers :lorsque le courant électrique traverse une bobine, celle-ci devient magnétisée, créant un champ magnétique qui interagit avec un autre champ magnétique pour produire un mouvement de rotation.
Les principaux composants d'un moteur électrique sont le stator, le rotor, les balais, le collecteur (pour les moteurs à courant continu), les engrenages ou courroies et les roulements. Ces pièces fonctionnent ensemble pour générer du couple, transférer la puissance et réduire la friction, garantissant ainsi un fonctionnement efficace.
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Les moteurs commerciaux modernes reposent généralement sur des électro-aimants plutôt que sur des aimants permanents. Le stator est constitué de plusieurs bobines disposées selon un motif circulaire qui génèrent un champ magnétique stationnaire. Le rotor, une bobine enroulée autour d'un induit fixé à l'arbre, tourne dans ce champ. Parce que le rotor est en mouvement, les brosses métalliques maintiennent un contact électrique avec une surface conductrice du stator, permettant au courant de circuler dans la bobine du rotor.
Lorsque le moteur est alimenté, l'électricité alimente les enroulements du stator pour créer un champ magnétique constant et circule à travers les balais pour activer la bobine du rotor. Dans les moteurs à courant continu, tels que ceux alimentés par batteries, un collecteur monté sur l'arbre du rotor inverse le sens du courant à chaque demi-tour, gardant le rotor tournant dans un seul sens.
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Pendant que l’arbre du moteur tourne, il doit souvent entraîner d’autres équipements. Les engrenages et les courroies d'entraînement transfèrent cette énergie de rotation à différents arbres, ajustant la vitesse et le couple selon les besoins. En faisant varier les rapports de démultiplication ou la disposition des courroies, un moteur peut soit augmenter la vitesse de rotation (et réduire le couple), soit augmenter le couple (et réduire la vitesse). Les engrenages à vis sans fin peuvent également modifier la rotation de 90 degrés, offrant un contrôle de mouvement polyvalent.
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La friction entre les pièces mobiles peut diminuer l’efficacité d’un moteur et raccourcir sa durée de vie. Les roulements situés entre le stator et le rotor maintiennent l’alignement central du rotor, minimisant l’entrefer et réduisant la résistance. Les petits moteurs utilisent généralement des roulements à billes, tandis que les unités plus grandes utilisent des roulements à rouleaux. Une lubrification et un entretien réguliers des roulements, ainsi que le nettoyage des enroulements et des balais, sont essentiels pour des performances durables.