Le nombre de pôles d’un moteur est une caractéristique technique fondamentale qui indique le nombre de pôles magnétiques formés à l’intérieur du moteur ; il s’agit d’un paramètre qui influe sur la vitesse de rotation et les caractéristiques de couple.Lors de la conception ou de l’approvisionnement en micromoteurs, des questions se posent quant au choix entre un modèle à 2 pôles et un modèle à 4 pôles, ainsi qu’à l’impact de l’augmentation du nombre de pôles sur les caractéristiques techniques. Le nombre de pôles n’est pas une valeur déterminée isolément ; il s’agit d’une spécification pour laquelle la solution optimale est définie en fonction d’un équilibre entre la vitesse de rotation, le couple, la taille, le coût et les exigences techniques propres à chaque application.Dans cet article, nous allons présenter de manière systématique les principes fondamentaux du nombre de pôles d’un moteur, sa relation avec la vitesse de rotation, ainsi que les critères de sélection en fonction de l’application. Nous vous proposons ici des points de vue que les ingénieurs chargés de la conception et de l’approvisionnement pourront utiliser comme critères de décision pour choisir le micromoteur le mieux adapté aux équipements de leur entreprise.
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Nombre de pôles magnétiques d’un moteur et règles de base
La règle de base relative au nombre de pôles constitue le point de départ pour comprendre les performances d’un moteur. Bien que le nombre de pôles soit une spécification commune à tous les types de moteurs, ce terme est souvent confondu avec le nombre de fentes ou le nombre de paires de pôles.Dans ce chapitre, nous allons clarifier successivement la signification des valeurs numériques que désigne le nombre de pôles, la raison pour laquelle il est exprimé par un nombre pair, ainsi que les différences par rapport aux termes connexes, afin de synthétiser les connaissances de base qui vous permettront de mieux comprendre les caractéristiques de rotation abordées plus loin.
Contenu abordé dans cette section
- Le nombre de pôles correspond au nombre total de pôles magnétiques à l’intérieur du moteur
- Nombre de pôles qui est nécessairement un nombre pair et un multiple de 2
- La différence entre le nombre de pôles, le nombre de fentes et le nombre de paires de pôles
Bien que le nombre de pôles soit un élément fondamental du catalogue, votre compréhension s’approfondira si vous vous penchez sur les différences avec les termes connexes. Commençons par vérifier ce que désigne le nombre de pôles.
Le nombre de pôles correspond au nombre total de pôles magnétiques à l’intérieur du moteur.
Le nombre de pôles désigne le nombre total de pôles magnétiques formés à l’intérieur d’un moteur. Les pôles magnétiques correspondent aux pôles N et S formés par les enroulements et le champ magnétique de field ; le nombre de pôles correspond à la somme de ces deux valeurs.Le nombre de pôles est une spécification commune utilisée quel que soit le type de moteur (à courant continu ou à courant alternatif) ; il s’agit d’un indicateur fondamental permettant de comprendre la structure du moteur. Dans les catalogues et les fiches techniques, il est indiqué sous la forme « 2 pôles » ou « 4 pôles », et constitue une information préalable indispensable à l’interprétation des caractéristiques de vitesse de rotation et de couple.Par exemple, lors de la conception d’équipements nécessitant un fonctionnement de haute précision, tels que les endoscopes ou les systèmes d’entraînement d’objectifs d’appareils photo, il est fréquent de vérifier dès les premières étapes le nombre de pôles du moteur à utiliser. Bien que le nombre de pôles ne soit pas en soi une valeur indiquant directement les performances, il constitue le point de départ pour comprendre les caractéristiques de vitesse de rotation et de vibration.Lors du choix d’un micromoteur, une bonne compréhension de la signification du nombre de pôles facilite la prise de décision lors de la comparaison des différents types de moteurs.
Nombre de pôles qui est nécessairement un nombre pair et un multiple de 2
Le fait que le nombre de pôles soit toujours un multiple de 2 s’explique par les propriétés structurelles des aimants. Les pôles N et S n’existent pas isolément ; ce sont des pôles magnétiques qui forment toujours une paire. Le nombre de pôles, qui correspond à la somme des deux, a pour valeur minimale 2, puis augmente par nombres pairs : 4, 6, 8, etc.La règle de base est la suivante : si l’on dispose d’une paire de pôles N et S, on compte 2 pôles ; s’il y a deux paires, on compte 4 pôles, et ainsi de suite.
En fonction de l’utilisation et de l’objectif de conception, divers modèles sont fabriqués, allant des moteurs bipolaires aux moteurs multipolaires comportant un grand nombre de pôles magnétiques.
Dans le domaine des moteurs sans balais, on retrouve fréquemment des configurations telles que 2 pôles/3 fentes, 4 pôles/6 fentes ou 6 pôles/9 fentes.Il existe également des configurations variées, telles que 16 pôles et 12 fentes, 8 pôles et 9 fentes ou encore 10 pôles et 12 fentes, qui ne respectent pas le rapport 2:3. En gardant à l’esprit la règle de base selon laquelle le nombre de pôles est toujours pair, vous réduirez le risque de mal interpréter les caractéristiques techniques indiquées dans les catalogues.
La différence entre le nombre de pôles, le nombre de fentes et le nombre de paires de pôles
Parmi les termes souvent confondus avec le nombre de pôles, on trouve le nombre de fentes et le nombre de paires de pôles. Ces trois valeurs concernent toutes la structure du moteur, mais désignent des éléments différents. Les principales différences sont les suivantes :
| Terme | Objet désigné |
| Nombre de pôles | Nombre de pôles magnétiques (pôles N et pôles S) formés à l’intérieur du moteur |
| Nombre d’emplacements | Nombre d’espaces réservés à l’installation des bobines du côté du stator |
| Logarithme des pôles | Nombre obtenu en comptant les pôles N et S comme formant une paire (la moitié du nombre de pôles) |
Le nombre de pôles correspond au nombre de pôles magnétiques, tandis que le nombre de fentes correspond au nombre d’espaces dans lesquels les bobines sont disposées ; il s’agit donc de deux grandeurs distinctes. Le nombre de paires de pôles correspond au nombre de pôles divisé par deux ; ainsi, pour un moteur à 4 pôles, le nombre de paires de pôles est égal à 2. Lorsque vous analysez une fiche technique, il est important de bien distinguer ces trois termes afin d’éviter toute confusion concernant les caractéristiques techniques.
Relation entre le nombre de pôles d’un moteur et sa vitesse de rotation | Formules de calcul et caractéristiques
L’influence du nombre de pôles sur la vitesse de rotation varie selon le type de moteur. Alors que, dans le cas d’un moteur synchrone, la vitesse de rotation est déterminée par une formule mathématique, la structure d’un moteur à courant continu fait qu’autres facteurs influencent cette vitesse.Dans ce chapitre, nous présenterons successivement les principes de calcul permettant de déterminer la vitesse de rotation des moteurs synchrones, le mécanisme de régulation de la vitesse des moteurs à courant continu, ainsi que les caractéristiques de rotation des moteurs à courant continu sans balais, afin de mettre en évidence les différences entre ces différents types de moteurs.
Contenu abordé dans cette section
- Formules de calcul du nombre de pôles et de la vitesse de rotation
- Vitesse de rotation d’un moteur à courant continu déterminée par la tension appliquée
- Nombre de pôles et caractéristiques de rotation des moteurs à courant continu sans balais
Même si le « nombre de pôles » est identique, la relation avec la vitesse de rotation varie en fonction du type de moteur. Commençons par examiner les moteurs synchrones, dont la vitesse de rotation est déterminée par une formule de calcul.
Formules de calcul du nombre de pôles et de la vitesse de rotation
Les formules de calcul du nombre de pôles et de la vitesse de rotation constituent les formules de base permettant de déterminer la vitesse de rotation d’un moteur synchrone. La vitesse de rotation synchrone est exprimée par la formule suivante : Ns = 120 × f / P (Ns : vitesse de rotation synchrone en tr/min, f : fréquence du réseau en Hz, P : nombre de pôles).La vitesse de rotation est proportionnelle à la fréquence du réseau et inversement proportionnelle au nombre de pôles.Si l’on prend des chiffres concrets, un moteur à 4 pôles tourne à 1 500 tr/min à une fréquence d’alimentation de 50 Hz et à 1 800 tr/min à 60 Hz. Plus le nombre de pôles augmente, plus la vitesse de rotation synchrone diminue ; ainsi, à fréquence égale, un moteur à 8 pôles tourne à la moitié de la vitesse d’un moteur à 4 pôles.Cette formule est une formule de base largement utilisée pour les moteurs synchrones à courant alternatif ; elle sert de référence pour estimer la vitesse de rotation à partir du nombre de pôles. Dans le cadre de l’étude des micromoteurs également, lorsque l’on traite de moteurs synchrones, il est utile d’appliquer cette approche consistant à calculer la vitesse de rotation à partir du nombre de pôles et de la fréquence.
Vitesse de rotation d’un moteur à courant continu en fonction de la tension appliquée
La vitesse de rotation d’un moteur à courant continu n’est pas déterminée par le nombre de pôles, mais par l’équilibre entre la tension appliquée et la charge. Les moteurs à courant continu à balais présentent la caractéristique suivante : lorsque la tension augmente, la vitesse de rotation augmente également ; le nombre de pôles n’est donc pas en soi un facteur déterminant de la vitesse de rotation.Dans la pratique, la modulation d’impulsions en largeur (PWM) est largement utilisée pour le contrôle de la vitesse. La PWM est un mode de commande qui modifie le rapport cyclique des impulsions afin de faire varier la tension moyenne appliquée au moteur. Si le rapport cyclique est de 50 %, c’est-à-dire si la durée d’activation et celle de désactivation sont identiques, la vitesse de rotation est réduite de moitié environ.Un réglage fin du rapport cyclique permet de contrôler la vitesse de rotation de manière fluide. Contrairement aux formules de calcul des moteurs synchrones, les moteurs à courant continu se caractérisent par le fait que la commande de tension détermine la vitesse de rotation. Dans le domaine des micromoteurs, où les moteurs à courant continu sont largement utilisés, la maîtrise du fonctionnement de la commande de tension, associée à une bonne compréhension du nombre de pôles, facilite la conception de la vitesse.
Nombre de pôles et caractéristiques de rotation des moteurs à courant continu sans balais
Dans les moteurs à courant continu sans balais, la combinaison du nombre de pôles du rotor et du nombre de fentes du stator détermine les caractéristiques de rotation. Parmi les configurations typiques, on trouve notamment les modèles à 2 pôles et 3 fentes, à 4 pôles et 6 fentes, ou encore à 16 pôles et 12 fentes.Plus le nombre de pôles et le nombre de fentes sont élevés, plus le couple obtenu est important, et plus les pulsations de couple (ondulation) ont tendance à diminuer. L’ondulation de couple désigne les variations de couple pendant la rotation ; plus sa valeur est faible, plus la rotation est régulière. Les différences de caractéristiques selon les combinaisons sont résumées ci-dessous.
| Tendances en matière de composition | Influence sur les caractéristiques de rotation |
| Nombre de pôles et de fentes réduit | Structure simple, variations de couple relativement importantes |
| Nombre élevé de pôles et de fentes | Couple élevé, faibles variations de couple |
Lors du choix d’un moteur à courant continu sans balais, il ne suffit pas de considérer uniquement le nombre de pôles ; il convient d’examiner les caractéristiques de rotation en tenant compte de la combinaison avec le nombre de fentes. Dans les équipements nécessitant un fonctionnement de précision, les différences entre ces combinaisons se répercutent sur les performances du produit.
Comment choisir le nombre de pôles d’un moteur en fonction de l’application
Le nombre optimal de pôles ne se détermine pas uniquement à partir d’une seule valeur. Il est défini après avoir pris en compte plusieurs critères, tels que la vitesse de rotation, le couple, la taille et le coût. Dans ce chapitre, nous allons présenter successivement comment adapter le nombre de pôles en fonction de l’application, les points à vérifier lors de la sélection, ainsi que la démarche à suivre pour choisir un micromoteur adapté à l’application visée. Ce contenu rassemble des éléments utiles pour prendre des décisions dès les premières étapes de la conception.
Contenu abordé dans cette section
- Choix du nombre de pôles en fonction de l’utilisation
- Points à prendre en compte lors du choix du nombre de pôles
- Sélection d’un micromoteur dont le nombre de pôles est adapté à l’application
Il est plus facile de déterminer le nombre de pôles si l’on part de l’utilisation prévue. Nous allons donc commencer par examiner les différents critères de sélection en fonction de l’utilisation.
Utiliser le nombre de pôles adapté à chaque application
Le point de départ du choix réside dans la prise en compte du nombre de pôles en fonction de l’application. On a tendance à choisir des moteurs à faible nombre de pôles pour les applications nécessitant une vitesse élevée, et des moteurs à nombre de pôles élevé pour celles exigeant un couple important ou un contrôle précis.Dans le cas des micromoteurs, le type et la configuration du nombre de pôles varient en fonction de la vitesse de rotation requise et des conditions de charge. En règle générale, on commence par déterminer le type de moteur en fonction de l’application, puis on procède à la sélection en comparant les performances de chaque modèle.Les moteurs sans balais se déclinent en de nombreux modèles et se caractérisent par une grande flexibilité de sélection en fonction de l’application. Définir clairement l’application avant d’affiner le choix du nombre de pôles et du type de moteur constitue le moyen le plus rapide de trouver un moteur répondant aux spécifications requises. Le fait de clarifier les conditions d’utilisation dès la phase de conception facilite grandement les comparaisons et l’évaluation qui s’ensuivent.
Points à prendre en compte lors du choix du nombre de pôles
Le point à prendre en compte lors du choix du nombre de pôles consiste à définir plusieurs critères en fonction de la vitesse de rotation. Il convient tout d’abord de déterminer la vitesse de rotation requise, puis de poursuivre l’analyse en tenant compte du couple, des dimensions, du coût et de la maniabilité. Les principaux éléments à vérifier sont les suivants :
| Rubrique | Points à vérifier |
| Vitesse de rotation | Répond-elle à la plage de vitesse requise pour l’application ? |
| Couple | Est-il possible de garantir une puissance suffisante pour entraîner la charge ? |
| Dimensions | L’appareil rentre-t-il dans l’espace prévu à cet effet ? |
| Coût | Équilibre entre le prix unitaire et les performances lors de la production en série |
| Contrôlabilité | La configuration permet-elle un contrôle avec la précision souhaitée ? |
La combinaison du nombre de pôles et du nombre de fentes a également une incidence sur l’ondulation de couple et le rendement.En définissant clairement les spécifications cibles dès les premières étapes de la conception avant d’entamer l’étude, il est possible de procéder à une sélection qui nécessite peu de retours en arrière. Si l’augmentation du nombre de pôles présente des avantages en termes de couple et de faible ondulation, elle soulève également des enjeux liés à la complexité du contrôle et aux coûts. Il est plus réaliste de procéder en recherchant un équilibre entre les différentes exigences afin de déterminer le nombre de pôles permettant de répondre aux spécifications requises.
Sélection d’un micromoteur dont le nombre de pôles est adapté à l’application
Lors du choix d’un micromoteur dont le nombre de pôles est adapté à l’application, les enjeux techniques propres à chaque équipement constituent le critère de décision. Les caractéristiques requises varient considérablement selon l’application : qu’il s’agisse d’appareils médicaux ou d’équipements optiques pour lesquels il est nécessaire de limiter le cogging et les micro-vibrations, ou encore d’équipements de sécurité nécessitant un fonctionnement prolongé à basse tension.La réduction du cogging et des fluctuations de couple constitue l’un des enjeux à prendre en compte lors de la conception des moteurs utilisés dans les équipements de précision. Les caractéristiques requises variant en fonction de l’application, il est donc nécessaire d’aborder le choix du nombre de pôles en tenant compte des conditions d’utilisation.
C.I. Takiron propose une gamme complète de moteurs sans noyau,de moteurs sans balais et de motoréducteurs, et est en mesure de vous proposer des solutions sur mesure adaptées à vos applications et à vos spécifications. Si vous avez des difficultés à choisir le nombre de pôles ou à sélectionner le moteur le mieux adapté à votre application, veuillez consulter les informations techniques disponibles sur notre site produit, puis n’hésitez pas à nous contacter via le formulaire de contact.
Résumé
Le nombre de pôles d’un moteur est une caractéristique technique fondamentale qui désigne le nombre total de pôles magnétiques (pôles N et pôles S) formés à l’intérieur de celui-ci ; il s’agit d’un nombre pair, dont la valeur minimale est 2. La signification du nombre de pôles varie selon le type de moteur : dans le cas d’un moteur synchrone, il détermine la vitesse de rotation, tandis que dans celui d’un moteur à courant continu ou d’un moteur à courant continu sans balais, il influe sur le couple et les caractéristiques vibratoires.Lors du choix d’un micromoteur, il est judicieux de prendre en compte plusieurs critères, tels que la vitesse de rotation, le couple, la taille et le coût, puis de déterminer le nombre de pôles et le type de moteur les mieux adaptés en fonction de l’application visée. Maîtriser les principes de base relatifs au nombre de pôles facilite la lecture des fiches techniques et la comparaison des différents types de moteurs.
Informations sur les produits et demandes de renseignements
Pour plus d’informations sur les micromoteurs de C.I. Takiron, veuillez consulter le site Web suivant.
- 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/
Si vous rencontrez des difficultés pour choisir un petit moteur dans le cadre du développement de vos produits, n’hésitez pas à nous contacter via le formulaire de contact. Nos techniciens vous écouteront pour comprendre votre application et vos exigences, puis vous proposeront la solution la mieux adaptée.
- Contact : https://cik-ele.com/contact/
