Un moteur creux est un moteur doté d’un trou traversant au centre de son axe de rotation. Comme il est possible de faire passer des câbles, des tuyaux ou des arbres à travers cette partie creuse, cela permet d’optimiser le cheminement des câbles et des tuyaux dans les espaces restreints, ce qui contribue à la miniaturisation des équipements et à une plus grande liberté de conception.
Lors de la sélection du moteur, il est important de prendre en compte non seulement le diamètre de la partie creuse, mais aussi le couple, la vitesse de rotation et la taille requis, en fonction des spécifications de l’équipement. Cet article explique de manière claire la structure des moteurs creux, leurs différences par rapport aux moteurs classiques, leurs avantages, les points à prendre en compte, leurs principales applications, ainsi que les critères à vérifier lors de la sélection.
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Qu’est-ce qu’un moteur à arbre creux ?
Un moteur à arbre creux est un moteur qui, contrairement aux moteurs classiques à arbre plein, présente un trou traversant au centre de son arbre de rotation. L’espace central peut être utilisé pour faire passer des câbles, des tuyaux ou l’arbre lui-même.
Une utilisation optimale de cette partie creuse permet de réduire le nombre de câbles et de tuyauteries disposés autour du moteur, ce qui contribue à un gain de place au niveau de l’équipement et à une plus grande liberté d’agencement. De plus, selon la configuration, un couplage direct avec l’arbre entraîné est possible.
Il est important de ne pas effectuer la sélection du moteur creux uniquement en fonction de ses performances, mais de tenir compte de la structure de l’équipement, de son utilisation et du diamètre de la partie creuse requis.
Structure et fonctionnement des moteurs creux
Tout comme les moteurs classiques, les moteurs creux sont principalement composés d’un stator (partie fixe) et d’un rotor (partie mobile). Leur principale caractéristique réside dans la présence d’un alésage traversant au centre du rotor ou de l’arbre de rotation.
La partie creuse permet de faire passer des câbles d’alimentation et de signal, des tuyaux d’air ou encore un arbre, ce qui réduit le nombre de composants et de câblages à disposer à l’extérieur du moteur. Selon la configuration du produit ou de l’équipement, il est également possible de faire passer l’arbre entraîné à travers la partie creuse pour le fixer et le relier directement au moteur.
L’utilisation de cette structure creuse facilite la conception de mécanismes d’entraînement tout en optimisant l’utilisation d’un espace limité.
Différences par rapport à un moteur classique
La principale différence entre un moteur classique et un moteur creux réside dans la possibilité d’utiliser ou non le centre de l’arbre rotatif. Alors que les moteurs à arbre plein classiques transmettent la puissance à partir des extrémités de l’arbre, les moteurs creux disposent d’un trou traversant au centre, permettant de faire passer des câbles, des tuyaux ou des arbres.
Le tableau ci-dessous résume les principales différences.
| Critères de comparaison | Moteur classique (arbre plein) | Moteur à arbre creux |
| Structure de l’arbre | Arbre plein, rempli jusqu’au centre | Arbre creux avec un trou traversant au centre |
| Utilisation de la partie centrale | En principe, il n’est pas possible de l’utiliser | Permet le passage de câbles, de tuyaux, d’arbres, etc. |
| Raccordement à l’arbre entraîné | La plupart des configurations prévoient un raccordement via un accouplement, etc. | Il existe également des configurations permettant une connexion directe en faisant passer l’arbre à travers la partie creuse |
| Applications adaptées | Applications d’entraînement courantes | Applications nécessitant de dégager des chemins de câblage ou un gain de place |
Les moteurs creux sont particulièrement adaptés aux applications nécessitant de dégager des chemins de câblage ou un gain de place au sein de l’équipement. Cela ne signifie toutefois pas qu’ils offrent de meilleures performances que les moteurs classiques.
Il est important de choisir le modèle en fonction de la structure de l’équipement, de l’application, du couple et de la vitesse de rotation requis.
Avantages des moteurs creux
Les moteurs creux permettent d’exploiter efficacement l’espace central, ce qui contribue à la miniaturisation des équipements et à l’optimisation du cheminement des câbles et des tuyauteries. Selon la configuration de l’équipement, ils permettent également de réduire le nombre de composants et le temps de montage.
Nous présentons ici les principaux avantages liés à l’adoption d’une structure creuse.
Possibilité de faire passer les câbles et les tuyaux dans la partie creuse
L’un des principaux avantages des moteurs creux réside dans la possibilité de faire passer des câbles et des tuyauteries dans leur partie centrale. En regroupant les câbles d’alimentation, les câbles de signalisation et les tuyaux d’air comprimé dans la partie creuse, on réduit le nombre de câbles et de tuyauteries passant à l’extérieur du moteur, ce qui facilite l’organisation de l’intérieur de l’équipement.
Au niveau des parties mobiles notamment, les câbles peuvent entrer en collision avec les composants environnants ou subir des contraintes dues à des mouvements répétitifs. Un câblage approprié permet de limiter ces interférences avec les composants environnants et de protéger plus facilement les câbles, ce qui constitue un avantage supplémentaire.
Dans le cas d’équipements dotés de plusieurs articulations, comme les robots, le regroupement des câbles facilite également les opérations de maintenance et d’inspection.
Gain de place au niveau de l’équipement
L’adoption d’un moteur creux permet de faire passer les câbles, les tuyauteries et les arbres par le centre, ce qui permet d’exploiter efficacement l’espace autour du moteur. L’avantage réside dans le fait qu’il est moins nécessaire de prévoir des chemins de câbles à l’extérieur, ce qui facilite la conception d’un équipement global plus compact.
De plus, selon la configuration, un couplage direct avec l’arbre entraîné est possible, ce qui permet parfois de réduire le nombre de composants de transmission tels que les accouplements, les courroies ou les poulies. Pour les articulations de robots ou les équipements automatisés où il est nécessaire d’intégrer le mécanisme d’entraînement et le câblage dans un espace restreint, une conception avec gain de place tirant parti de la structure creuse s’avère efficace.
Une plus grande liberté de conception et d’assemblage
Un autre avantage réside dans le fait que la partie creuse peut servir de chemin pour le câblage, la tuyauterie ou les arbres, ce qui élargit les possibilités d’agencement de l’équipement. Il n’est plus nécessaire de se limiter à l’extérieur du moteur pour prévoir les chemins de câblage, ce qui facilite la conception de l’équipement même dans des espaces restreints.
De plus, dans les configurations permettant une connexion directe à l’arbre entraîné, il est possible de se passer de composants de transmission tels que les accouplements, ce qui peut entraîner une réduction du nombre de pièces et du temps d’assemblage. Selon le produit et la structure, une réduction du poids est parfois possible ; toutefois, lors de l’adoption d’un moteur creux, il est important de ne pas se limiter à la seule réduction du poids, mais de prendre en compte la configuration globale de l’équipement.
Inconvénients et points à prendre en compte concernant les moteurs creux
Bien que les moteurs creux présentent de nombreux avantages, ils ne conviennent pas à toutes les applications. Il est important de ne pas se limiter au choix en fonction du diamètre intérieur requis, mais de prendre également en compte les performances du moteur, son coût et sa compatibilité avec les équipements périphériques.
Nous allons ici vous présenter les points à vérifier avant d’opter pour ce type de moteur.
Prendre en compte l’équilibre entre le diamètre intérieur et les performances du moteur
Lors du choix d’un moteur creux, il est important de vérifier l’équilibre entre le diamètre intérieur requis et les performances du moteur. Si l’on souhaite disposer d’un diamètre intérieur important, il faut vérifier, en tenant compte des dimensions extérieures et de la structure interne, si le couple et la rigidité requis peuvent être satisfaits simultanément.
Même avec un diamètre intérieur identique, le couple, la vitesse de rotation et les dimensions extérieures varient d’un produit à l’autre. Après avoir déterminé le diamètre nécessaire pour le câblage et l’arbre passant dans la partie creuse, vérifiez également le couple, la vitesse de rotation, la taille et la charge exercée sur l’arbre, puis choisissez un produit qui répond aux spécifications requises pour l’ensemble de l’installation.
Vérifier les coûts et la compatibilité avec les équipements périphériques
Lors de l’adoption d’un moteur à arbre creux, il est nécessaire de vérifier non seulement le prix du moteur lui-même, mais aussi les coûts liés aux équipements périphériques et à l’intégration. Les produits à structure creuse pouvant parfois être plus onéreux que les moteurs à arbre plein de classe équivalente, il est important de prendre une décision en tenant compte des avantages procurés par leur mise en œuvre.
De plus, lorsque vous combinez un réducteur, un codeur, un variateur, etc., il est nécessaire de vérifier les spécifications et les méthodes de raccordement de chaque équipement. Même dans une configuration permettant de réduire le nombre de composants grâce à un couplage direct, le temps nécessaire à la conception et à l’assemblage varie en fonction de la méthode de montage.
Ne vous fiez pas uniquement au moteur lui-même, mais évaluez l’ensemble du système en tenant compte du coût global et de la facilité d’entretien.
Principales applications et exemples d’utilisation des moteurs creux
Les moteurs creux sont utilisés dans divers équipements et installations grâce à leur caractéristique permettant de faire passer des câbles, des tuyaux ou des arbres au centre. Ils sont particulièrement efficaces dans les applications nécessitant un gain de place ou une organisation de câblage complexe.
Nous avons résumé ci-dessous les applications typiques et les méthodes d’utilisation de la partie creuse.
| Exemples d’applications | Principales méthodes d’utilisation de la partie creuse |
| Robotique | Faire passer des câbles de signalisation, des tuyaux d’air, etc. |
| Dispositifs de transport et entraînement par rouleaux | Constitution d’un système d’entraînement à l’aide d’axes de rouleaux, etc. |
| Enrobeuse par rotation | Utilisé comme circuit d’aspiration d’air |
L’utilisation des parties creuses varie en fonction de la structure et de la finalité de l’équipement. Nous allons maintenant présenter des exemples concrets d’application, en distinguant les robots et les équipements d’automatisation d’une part, et les équipements de précision et industriels d’autre part.
Robots et équipements d’automatisation
Les moteurs creux sont utilisés notamment pour les articulations et les axes de rotation des bras robotiques. En faisant passer à l’intérieur de la partie creuse les câbles de signalisation et les tuyaux d’air reliés à l’extrémité, on réduit le câblage passant à l’extérieur des articulations, ce qui facilite le regroupement compact des mécanismes environnants.
De plus, le fait de faire passer les câbles et les tuyaux à l’intérieur permet de limiter plus facilement les interférences avec les composants environnants lors du fonctionnement du robot. Dans les équipements d’automatisation, notamment les systèmes de manutention, l’utilisation d’une structure creuse présente l’avantage de faciliter le logement des éléments d’entraînement et du câblage dans un espace d’installation restreint.
Équipements de précision et appareils industriels
Les moteurs creux sont également utilisés dans les équipements de précision et les équipements industriels, notamment pour l’entraînement de rouleaux et les enduiseurs centrifuges. Dans le cas de l’entraînement de rouleaux, le fait de faire passer l’axe du rouleau à travers la partie creuse et de le relier directement permet, selon la configuration, de réduire le nombre de composants tels que les accouplements et de concevoir un système d’entraînement plus compact.
Un enduiseur centrifuge est un appareil qui fait tourner des pièces à traiter, telles que des plaquettes ou des substrats, et utilise la force centrifuge pour appliquer un liquide en une couche fine et uniforme. Les moteurs creux sont également utilisés dans les configurations où l’air est aspiré par la partie creuse afin de maintenir la pièce à traiter en place pendant sa rotation.
Ces moteurs se caractérisent par la possibilité d’utiliser la partie creuse en fonction de l’objectif de l’appareil, que ce soit pour y faire passer un axe ou pour en faire un passage d’air.
Critères de sélection d’un moteur creux
Lors de la sélection du moteur creux, se baser uniquement sur le diamètre intérieur peut empêcher de répondre aux performances d’entraînement requises ou aux conditions d’installation. Il est important de recenser les spécifications requises par l’équipement (couple nécessaire, vitesse de rotation, dimensions extérieures, environnement d’installation, etc.) afin de comparer les produits.
Les principaux éléments à vérifier lors de la sélection sont les suivants :
- Éléments à faire passer dans la partie creuse et diamètre intérieur requis
- Couple et vitesse de rotation requis
- Diamètre extérieur, longueur totale et poids du moteur
- L’environnement d’installation (température d’utilisation, humidité, etc.)
- Compatibilité avec le réducteur, le codeur et le variateur
- Acheminement des câbles et des tuyaux, et facilité d’entretien
Il est important de ne pas se limiter au seul diamètre intérieur pour sélectionner un produit, mais de prendre en compte la configuration globale de l’installation. Nous allons maintenant détailler les points à vérifier tout particulièrement.
Vérifier le diamètre intérieur requis
Lors du choix d’un moteur creux, commencez par déterminer clairement ce que vous souhaitez faire passer dans la partie creuse, puis vérifiez le diamètre intérieur nécessaire. L’espace requis varie selon qu’il s’agit de câbles d’alimentation ou de signal, de tuyaux d’air ou d’arbres.
Si vous regroupez plusieurs câbles, il est important de ne pas vous contenter de vérifier leur diamètre extérieur, mais de prendre également en compte leur épaisseur une fois regroupés ainsi que leur maniabilité. De même, lorsque vous faites passer des tuyaux d’air, vous devez prévoir suffisamment d’espace pour les disposer sans contrainte.
Déterminez le diamètre intérieur nécessaire en anticipant la méthode d’installation réelle, puis sélectionnez les produits qui répondent à ces critères.
Vérifier le couple et la vitesse de rotation
Même si le diamètre intérieur requis est disponible, un moteur ne peut être considéré comme adapté s’il ne répond pas aux exigences de couple et de vitesse de rotation de l’équipement. Il est important de déterminer le couple nécessaire en fonction de l’importance de la charge à entraîner, et de vérifier la vitesse de rotation en fonction des conditions de fonctionnement de l’équipement, telles que la vitesse et les accélérations/décélérations.
Lors de la comparaison des produits, vérifiez le couple nominal, le couple maximal et la vitesse de rotation maximale. Il est essentiel de ne pas se baser uniquement sur le fonctionnement normal, car un couple important peut être nécessaire temporairement au démarrage ou lors des accélérations et décélérations.
Il est nécessaire de choisir un moteur en prévoyant une marge suffisante, en tenant compte de la charge et des conditions de fonctionnement.
Vérifier les dimensions et les conditions d’installation
Outre le diamètre intérieur et les performances d’entraînement, il est nécessaire de vérifier si le moteur peut être intégré sans difficulté à l’équipement. Vérifiez que le diamètre extérieur, la longueur totale et le poids s’adaptent à l’espace d’installation, et comparez les conditions environnementales, telles que la température et l’humidité d’utilisation, aux spécifications du produit.
Si vous utilisez un réducteur, un codeur, un frein ou un variateur, vérifiez que les méthodes de raccordement et les spécifications sont compatibles. Le cheminement du câblage et de la tuyauterie, la facilité d’entretien et le temps de montage sont également des points à ne pas négliger.
En tenant compte de ces conditions, il est nécessaire de prendre une décision en fonction de la configuration et du coût de l’ensemble de l’équipement, et non pas uniquement du moteur lui-même.
Résumé
Les moteurs à arbre creux, grâce à leur structure permettant de faire passer des câbles, des tuyaux ou des arbres au centre, contribuent au gain de place dans les équipements et à l’amélioration de la liberté de conception. Ils constituent un choix de premier plan pour les applications nécessitant une utilisation optimale d’un espace limité, notamment dans le domaine de la robotique et des équipements d’automatisation.
Lors de la sélection, il est nécessaire d’examiner de manière globale non seulement le diamètre intérieur, mais aussi le couple et la vitesse de rotation requis, les dimensions extérieures, ainsi que la compatibilité avec les équipements périphériques.
Chez C.I. Takiron Corporation, nous vous accompagnons dans la sélection du moteur et le développement de moteurs adaptés à vos applications et à vos spécifications. Si vous avez des questions concernant les spécifications ou la sélection du moteur creux, n’hésitez pas à nous contacter.
Informations sur les produits et demandes de renseignements
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- Site du produit : https://cik-ele.com/
- Moteurs sans noyau : https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Moteurs sans balais: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Moteurs à engrenages : https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codeur: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
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