Outils avec moteurs sans balais

Jul 28, 2023

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Ces outils électriques plus efficaces et plus durables envahissent le marché du bricolage. Alors, comment fonctionnent-ils ?

Dans le monde des outils électriques, les moteurs sans balais font fureur. Bien que la technologie ne soit pas vraiment nouvelle, elle a gagné du terrain ces dernières années grâce à certaines versions très médiatisées de Makita, Milwaukee, DeWalt et d'autres.

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"Les moteurs sans balais existent depuis les années 1960 et sont utilisés dans des applications industrielles et manufacturières pour les [moteurs qui entraînent] les bandes transporteuses", a déclaré Christian Coulis, vice-président senior de la gestion des produits chez Milwaukee Tools, à Popular Mechanics.

Makita, cependant, a été la première entreprise à les utiliser dans des outils électriques. "[C'était] d'abord dans notre division d'assemblage en 2003 pour les industries de la défense et de l'aérospatiale, puis de nouveau en 2009, lorsque nous avons lancé un tournevis à percussion sans balais à trois vitesses", a déclaré Wayne Hart, responsable des communications de Makita, à Pop Mech.

Les fabricants affirment que les outils sans balais offrent des performances et une durabilité accrues et qu'ils sont plus intelligents que l'outil moyen. Alors, quelle est exactement la technologie derrière ces nouveaux moteurs ?

Un moteur à balais traditionnel est composé de quatre parties de base : des balais de carbone, un anneau d'aimants, un induit et un collecteur. Les aimants et les balais sont fixes, tandis que l'induit et le collecteur tournent ensemble sur l'arbre du moteur à l'intérieur des aimants.

Lorsque le moteur est sous tension, une charge part de la batterie, traverse les balais et pénètre dans le collecteur. (Les balais sont chargés par ressort pour maintenir un contact physique avec le collecteur.) Le collecteur transmet ensuite la charge à l'armature, qui est constituée d'enroulements en cuivre (ils ressemblent à des faisceaux de fil de cuivre). Les enroulements sont magnétisés par la charge et poussent contre l’anneau fixe d’aimants qui l’entourent, forçant l’ensemble d’induit à tourner. L'essorage ne s'arrête que lorsque la charge de la batterie s'arrête.

Un moteur sans balais perd les balais et le collecteur. Et les emplacements des aimants et des enroulements sont inversés : les aimants se trouvent sur l'arbre du moteur conventionnel et les enroulements en cuivre de l'induit sont fixes et entourent l'arbre. Au lieu de balais et d'un collecteur, un petit circuit imprimé coordonne l'apport d'énergie aux enroulements.

Étant donné que l'électronique communique directement avec les enroulements fixes, l'outil s'ajuste en fonction de la tâche. C'est pourquoi les entreprises les commercialisent comme des outils « plus intelligents ». Par exemple, si vous utilisez une perceuse sans balais pour enfoncer des vis dans de la mousse de polystyrène, elle détecte plus facilement le manque de résistance (par rapport à un moteur à balais) et commence à tirer uniquement le peu de charge dont elle a besoin de la batterie. Si l'outil commence alors à mettre des vis de 3 pouces dans l'acajou, il s'ajustera en conséquence et consommera plus de courant. En revanche, un moteur à balais fonctionnera toujours aussi vite que possible pendant son utilisation.

De plus, les moteurs sans balais peuvent être globalement plus puissants. Étant donné que les enroulements en cuivre se trouvent à l’extérieur de la configuration du moteur, il est possible de les agrandir. Les moteurs sans balais n'ont pas non plus la friction et la chute de tension que les balais créent en tirant contre le collecteur en rotation. Ce contact physique entraîne une perte d'énergie continue pendant le processus de fonctionnement.

Le gain net est un outil avec une plus grande efficacité et des moteurs plus durables. Il va donc sans dire que chaque outil électrique sera équipé d’un moteur sans balais d’ici la fin de l’année, n’est-ce pas ? Aucune chance, dit Coulis de Milwaukee.

"Bien que les avantages de la technologie sans balais soient vastes, les fabricants se heurtent à des obstacles de coûts extrêmes en raison du coût supplémentaire du moteur et de l'électronique nécessaire pour gérer correctement le moteur", explique-t-elle. En d’autres termes, ils sont chers et les moteurs sans balais sont donc mieux adaptés aux professionnels qui peuvent débourser beaucoup d’argent pour un outil qu’ils vont utiliser tous les jours. Les outils sans balais sont environ 30 % plus chers à fabriquer que les outils sans fil standards, et les batteries qui les alimentent sont généralement hors de portée pour la plupart des bricoleurs.