Pour une application donnée, le choix du servomoteur approprié est essentiel pour garantir des performances, une économie et une efficacité maximales. Parce qu’ils offrent un contrôle précis du couple, de la vitesse et de la position angulaire, les servomoteurs sont des composants essentiels des systèmes d’automatisation et de contrôle. Cependant, il peut être difficile de choisir le meilleur type de servomoteur pour vos besoins avec autant d’alternatives disponibles.

Taille et facteur de forme

La température, l’humidité, la poussière et l’exposition aux produits chimiques sont quelques-unes des variables qui peuvent avoir un impact sur la longévité et les performances du moteur. Le moteur doit s’adapter à l’espace disponible dans votre machine ou appareil, qui peut être limité par la conception. De plus, le poids et l’inertie du moteur peuvent affecter la dynamique et les performances du système.

• Moteurs compacts : si l’espace est limité, il peut être nécessaire de sélectionner un moteur plus petit et plus compact.
• Moteurs plus gros : des moteurs plus gros peuvent être nécessaires pour les applications à couple plus élevé, mais peuvent entraîner une augmentation du poids et du coût.

Assurez-vous de sélectionner un moteur qui équilibre la taille, le poids et les performances pour éviter les compromis de conception.

Type de moteur

Choisir le bon type de servomoteur pour votre application est la première chose que vous devrez décider. Les moteurs pas à pas, les moteurs à courant continu et les moteurs à courant alternatif sont les trois principales variétés de servomoteurs. Cependant, dans la catégorie des moteurs à courant alternatif, vous trouverez des servomoteurs synchrones et asynchrones (à induction), chacun avec ses avantages.

• Servomoteurs à courant continu : lorsqu’un couple important est requis à basse vitesse, ils sont parfaits. Les moteurs à courant continu sont souvent utilisés dans des applications plus petites et à faible puissance.
• Servomoteurs à courant alternatif : les moteurs à courant alternatif sont utilisés pour les applications industrielles en raison de leur durée de vie et de leur efficacité, notamment :
• Servomoteurs synchrones : ces moteurs fonctionnent à une vitesse constante et sont parfaits pour les travaux précis qui nécessitent un fonctionnement fiable.
• Servomoteurs asynchrones (à induction) : ces moteurs ont une efficacité légèrement inférieure à celle des moteurs synchrones, mais sont rentables et robustes, adaptés aux
• applications à usage général.

Le choix entre un moteur CC ou CA, et entre un moteur synchrone ou asynchrone, dépend des besoins en énergie, de la précision et des contraintes budgétaires de l’application.

Exigences en matière de charge

La nature de la charge est l’un des éléments les plus importants à prendre en compte lors de la sélection d’un servomoteur. Une charge peut être constante ou variable, et ses caractéristiques détermineront le type de moteur à utiliser.

• Charge constante : si la charge reste constante, comme dans le cas d’un convoyeur à bande à vitesse fixe, un moteur asynchrone ou synchrone peut être approprié.
• Charge variable : si la charge fluctue ou change au fil du temps, comme dans le cas d’un bras robotisé, un moteur aux performances dynamiques supérieures, comme un moteur synchrone, peut être nécessaire pour maintenir une vitesse et un couple constants.

Les capacités de couple et de vitesse du servomoteur doivent être adaptées aux exigences de la charge. Cela inclut la prise en compte du couple de pointe (couple maximal que le moteur peut gérer) et du couple continu (couple que le moteur peut supporter pendant des périodes prolongées).

Exigences en matière de vitesse et de couple

La vitesse et le couple sont deux paramètres fondamentaux qui déterminent les performances d’un servomoteur. Lors du choix d’un servomoteur, il est essentiel d’évaluer à la fois la vitesse (en tours par minute ou RPM) et le couple (en Newton-mètres ou Nm) requis pour votre application.

• Vitesse : Le moteur doit être capable de fournir la vitesse souhaitée sous charge. Ceci est particulièrement important pour les applications telles que les machines CNC, la robotique et les bandes transporteuses, où un contrôle précis de la vitesse est nécessaire.
• Couple : Le couple est la force qui entraîne la rotation du moteur. En fonction de la charge, vous avez besoin d’un moteur capable de fournir à la fois le couple de pointe et le couple continu requis. Les servomoteurs sont dotés de différents couples nominaux, il est donc essentiel de sélectionner le bon pour éviter de sous-charger ou de surcharger le moteur.

Une bonne approche consiste à calculer le couple et la vitesse requis avant de sélectionner un moteur, en s’assurant qu’il répond à la fois aux exigences dynamiques et statiques de l’application.

Exigences de précision et de contrôle

La capacité des servomoteurs à ajuster précisément la position, la vitesse et le couple est l’un de leurs plus grands avantages. Lors du choix d’un servomoteur, le niveau de précision requis par votre application est un facteur clé.

• Applications de haute précision : pour des applications telles que la robotique, les machines CNC ou tout système nécessitant un positionnement précis, un servomoteur synchrone peut être la meilleure option. Ces moteurs fonctionnent sans glissement, offrant une vitesse constante et une haute précision même dans des conditions de charge variables.
• Applications à usage général : pour les applications où une haute précision n’est pas requise, un moteur asynchrone (à induction) peut être suffisant. Ces moteurs peuvent toujours fournir de bonnes performances, mais leur vitesse peut varier légèrement sous charge en raison du glissement.

Il faut également tenir compte du mécanisme de rétroaction du moteur. Pour donner une rétroaction sur l’emplacement du moteur, les servomoteurs utilisent généralement des encodeurs ou des résolveurs. Un système de rétroaction à plus haute résolution fournira un contrôle plus précis des mouvements du moteur.

Compatibilité du système de contrôle

Les servomoteurs font partie d’un système de contrôle plus vaste et la compatibilité entre le moteur et le contrôleur est cruciale. Les méthodes de contrôle les plus courantes utilisées avec les servomoteurs sont les suivantes :

• Modulation de largeur d’impulsion (PWM) : le contrôle PWM est couramment utilisé avec les servomoteurs à courant continu et constitue un moyen simple d’ajuster la puissance fournie au moteur en faisant varier le cycle de service d’une onde carrée.
• Contrôle vectoriel : pour les moteurs à courant alternatif, le contrôle vectoriel (également appelé contrôle orienté champ ou FOC) permet un contrôle précis du couple et du flux. Ceci est particulièrement crucial pour les applications qui doivent fonctionner de manière fluide et efficace.

La tension, le courant et l’interface de communication du moteur doivent tous fonctionner avec le système de contrôle. De nombreux servomoteurs modernes offrent des fonctionnalités avancées telles que les protocoles de communication EtherCAT ou Modbus, qui permettent un contrôle en temps réel des réseaux dans les environnements d’automatisation industrielle.

Considérations environnementales

L’environnement de fonctionnement joue un rôle essentiel dans le choix d’un servomoteur. La température, l’humidité, la poussière et l’exposition aux produits chimiques sont quelques-unes des variables qui peuvent avoir un impact sur la longévité et les performances du moteur.

• Température : les servomoteurs sont conçus pour des températures de fonctionnement spécifiques. Si votre application implique des températures extrêmes, comme dans les fours ou les chambres froides, vous aurez peut-être besoin d’un moteur conçu pour ces conditions.
• Humidité : pour les environnements à forte humidité, comme les usines de transformation alimentaire ou les installations extérieures, un moteur classé IP (Ingress Protection) qui est scellé contre l’humidité peut être nécessaire.
• Environnements difficiles : dans les environnements industriels où il y a exposition à la poussière, aux débris ou aux produits chimiques, des moteurs avec des joints robustes et des revêtements de protection peuvent être nécessaires pour garantir qu’ils continuent à fonctionner de manière fiable.

Le choix d’un servomoteur avec un indice de protection IP approprié (par exemple, IP65 pour l’étanchéité à la poussière et à l’eau) peut contribuer à prolonger la durée de vie du moteur.

Coût et budget

Le coût est toujours un élément essentiel à prendre en compte lors du choix d’un servomoteur. Bien que les moteurs de haute précision et de haute performance s’accompagnent souvent d’un coût initial plus élevé, ils peuvent permettre des économies à long terme grâce à une efficacité et une fiabilité accrues et à des coûts de maintenance réduits. Lors de l’évaluation des coûts, vous devez également prendre en compte :

• Coûts d’installation : certains moteurs peuvent nécessiter des composants supplémentaires tels que des réducteurs, des encodeurs ou un câblage spécial.
• Coûts de maintenance : les moteurs de conception plus complexe ou nécessitant un étalonnage fréquent peuvent avoir des coûts de maintenance plus élevés au fil du temps.
• Efficacité énergétique : l’efficacité énergétique d’un moteur peut avoir un impact sur les coûts d’exploitation à long terme, en particulier dans les applications à cycle de service élevé.

Le choix du bon servomoteur implique une analyse détaillée des exigences de l’application, notamment le type de charge, la vitesse, le couple, la précision, les systèmes de contrôle, les facteurs environnementaux et le budget. En comprenant les caractéristiques de performance des moteurs asynchrones et synchrones, un fabricant de servomoteurs peut vous aider à prendre une décision éclairée, garantissant efficacité et longévité.