Les moteurs BLDC à rotor externe et à rotor interne constituent tous deux des solutions efficaces et fiables, mais ils sont conçus pour répondre à des besoins différents.

Un moteur BLDC à rotor externe est doté d’une enveloppe rotative externe et délivre un couple plus élevé à faible vitesse. Il est largement utilisé dans les drones, les ventilateurs, les cardans, les vélos électriques et les systèmes à entraînement direct.

Un moteur BLDC à rotor interne est doté d’un rotor interne et est mieux adapté au fonctionnement à grande vitesse, à une meilleure dissipation thermique et aux conceptions industrielles compactes. Il est couramment utilisé dans les outils électriques, les pompes, les compresseurs, les broches et les équipements d’automatisation.

Qu’est-ce qu’un moteur BLDC à rotor interne ?

Un moteur BLDC à rotor interne dispose d’un rotor situé à l’intérieur du stator. Le rotor à aimants internes tourne tandis que les enroulements du stator qui l’entourent créent un champ magnétique tournant.

Cette conception ressemble à celle des moteurs conventionnels, et son rotor compact et léger permet aux moteurs à rotor interne d’atteindre des vitesses de rotation bien plus élevées.

Les moteurs BLDC à rotor interne sont couramment utilisés dans les applications qui nécessitent :

• Une vitesse de rotation élevée
• Une taille compacte
• Une bonne dissipation thermique
• Un contrôle précis de la vitesse
• Une adaptation à un réducteur ou à une transmission

Avantages	Inconvénients
Capacité à fonctionner à grande vitesse	Couple direct plus faible
Meilleure dissipation thermique	Nécessite souvent un réducteur pour un couple élevé
Conception cylindrique compacte	Le réducteur peut augmenter le niveau sonore et le coût
Réponse dynamique rapide	Moins adapté aux hélices à entraînement direct
Convient au fonctionnement en continu	Des vitesses de rotation élevées peuvent nécessiter un équilibrage minutieux

Les applications typiques comprennent les outils électriques, les pompes, les compresseurs, les broches CNC, les maquettes de bateaux, l’automatisation industrielle et certains systèmes de véhicules électriques.

Qu’est-ce qu’un moteur BLDC à rotor externe ?

Un moteur BLDC à rotor externe est doté d’un rotor situé à l’extérieur du stator. Le stator central reste fixe, tandis que l’enveloppe extérieure, sur laquelle sont montés les aimants, tourne autour de celui-ci.

Grâce à son enveloppe rotative plus large, un moteur à rotor externe délivre un couple plus élevé à basse vitesse, ce qui le rend idéal pour les systèmes à entraînement direct.

Les moteurs BLDC à rotor externe sont couramment utilisés dans :

• Drones et drones sans pilote
• Les avions radiocommandés
• Vélos électriques
• Ventilateurs de refroidissement
• Systèmes à entraînement direct
• Cardan
• Articulations robotiques
• Applications à faible vitesse et couple élevé

Avantages	Inconvénients
Couple élevé à faible vitesse	Vitesse maximale réduite
Bon rapport couple/poids	Le refroidissement peut s’avérer plus difficile
Convient à l’entraînement direct	Enveloppe extérieure rotative plus volumineuse
Souvent, aucun réducteur n’est nécessaire	Inertie de rotation plus élevée
Idéal pour les drones, les ventilateurs et les vélos électriques	Ne convient pas aux systèmes à très haute vitesse

La principale caractéristique d’un moteur à rotor externe réside dans son couple élevé, sans qu’un réducteur soit toujours nécessaire.

Différence structurelle fondamentale

La principale différence entre un moteur BLDC à rotor externe et un moteur BLDC à rotor interne réside dans la position du rotor.

Élément	Moteur BLDC à rotor interne	Moteur BLDC à rotor externe
Position du rotor	À l’intérieur du stator	À l’extérieur du stator
Position du stator	À l’extérieur	À l’intérieur
Partie rotative	Arbre intérieur/rotor	Enveloppe extérieure/boîtier
Vitesse	Plus élevée	Plus faible
Couple	Plus faible pour une même taille	Plus élevé pour une taille identique
Refroidissement	Généralement meilleur	Plus difficile
Utilisation courante	Systèmes à grande vitesse	Systèmes à entraînement direct

En termes simples, un moteur à rotor interne est plus adapté à la vitesse, tandis qu’un moteur à rotor externe est plus adapté au couple.

Comparaison des couples

Un moteur BLDC à rotor externe produit généralement plus de couple qu’un moteur à rotor interne de taille similaire, car son rotor a un diamètre plus grand. Un rayon de rotor plus important confère au moteur un effet de levier plus important, ce qui lui permet de générer une force de rotation plus puissante.

C’est pourquoi les moteurs à rotor externe sont largement utilisés dans les drones. Les hélices des drones ont besoin d’un couple élevé à une vitesse relativement faible, et un moteur à rotor externe peut entraîner l’hélice directement, sans boîte de vitesses.

Les moteurs à rotor interne délivrent généralement moins de couple direct. Si un couple élevé est nécessaire, ils sont souvent associés à une boîte de vitesses. La boîte de vitesses réduit la vitesse et augmente le couple.

Comparaison des vitesses

Les moteurs BLDC à rotor interne sont généralement mieux adaptés au fonctionnement à grande vitesse. Le rotor étant plus petit et plus léger, son inertie de rotation est moindre. Cela permet une accélération et un réglage de la vitesse plus rapides.

Les moteurs à rotor externe fonctionnent généralement à des vitesses plus faibles, car leur enveloppe rotative externe est plus grande et plus lourde. À très haute vitesse, la masse rotative plus importante peut générer davantage de contraintes mécaniques.

C’est pourquoi les moteurs à rotor interne sont souvent utilisés dans les outils à grande vitesse, les pompes, les broches et les compresseurs. Les moteurs à rotor externe sont plus courants dans les applications à basse ou moyenne vitesse où le couple est plus important que le régime maximal.

Comparaison du rendement

Les moteurs BLDC à rotor externe et à rotor interne peuvent tous deux offrir un rendement élevé lorsqu’ils sont correctement conçus et associés au contrôleur adapté.

Toutefois, le rendement dépend de nombreux facteurs, notamment :

• La taille du moteur
• La conception du bobinage
• La qualité des aimants
• Les performances du contrôleur
• Les conditions de charge
• Méthode de refroidissement
• Vitesse de fonctionnement

Les moteurs à rotor externe peuvent être très efficaces dans les applications à entraînement direct, car ils ne nécessitent pas forcément de réducteur. La suppression du réducteur réduit les pertes mécaniques, le bruit et les besoins d’entretien.

Les moteurs à rotor fermé peuvent également être très efficaces, en particulier à haute vitesse. Cependant, lorsqu’un réducteur est nécessaire, le rendement global du système peut être affecté par le frottement des engrenages et les pertes de transmission.

Dissipation thermique

Dans un moteur BLDC à rotor interne, les enroulements du stator sont situés près du boîtier extérieur. Comme la majeure partie de la chaleur du moteur est générée dans les enroulements, cette structure facilite le transfert de chaleur vers le boîtier du moteur. Par conséquent, les moteurs à rotor interne offrent généralement de meilleures performances de refroidissement.

Le stator est logé à l’intérieur du boîtier extérieur rotatif. La source de chaleur étant davantage confinée, le refroidissement peut s’en trouver compliqué. Certains moteurs à rotor externe s’appuient sur le flux d’air généré par la rotation, des orifices de ventilation ou une conception de refroidissement externe pour réguler la température.

Pour un fonctionnement continu en conditions difficiles, le refroidissement doit être soigneusement pris en compte, en particulier lors de l’utilisation d’un moteur à rotor externe.

Dimensions et poids

Les moteurs à rotor externe offrent souvent un couple élevé pour une longueur axiale compacte. Leur structure courte et large les rend adaptés aux applications nécessitant un couple important mais où la longueur du moteur est limitée.

Les moteurs à rotor interne sont souvent plus longs et plus étroits. Ils conviennent aux espaces cylindriques compacts et aux systèmes à grande vitesse.

Pour les drones, les moteurs à rotor externe sont très prisés car ils offrent un excellent rapport couple/poids. Pour les outils électriques et les pompes, les moteurs à rotor interne sont souvent préférés car leur forme s’adapte mieux à des boîtiers étroits.

Commande et réponse

Les deux types de moteurs nécessitent un variateur de vitesse électronique, également appelé ESC ou pilote BLDC.

Les moteurs à rotor interne présentent généralement une inertie de rotor plus faible, ce qui leur permet de réagir rapidement aux variations de vitesse. Ils sont idéaux pour un contrôle précis à grande vitesse.

Les moteurs à rotor externe ont une inertie plus élevée, car c’est l’enveloppe extérieure qui tourne. Cela peut ralentir les accélérations et les décélérations par rapport aux moteurs à rotor interne. Cependant, cette inertie plus élevée peut également offrir une rotation plus fluide dans certaines applications.

Pour les applications de précision, les performances finales dépendent non seulement du type de moteur, mais aussi du codeur, de l’algorithme du contrôleur, des conditions de charge et de la conception mécanique.

Bruit et vibrations

Les moteurs à rotor externe peuvent fonctionner en douceur à des vitesses plus faibles grâce à leur couple plus élevé et à leur masse en rotation plus importante. Cela peut s’avérer utile pour les ventilateurs, les cardans et les systèmes à entraînement direct.

Les moteurs à rotor interne peuvent produire davantage de bruit lorsqu’ils fonctionnent à très haute vitesse, en particulier s’ils sont associés à des engrenages. Cependant, un moteur à rotor interne bien équilibré peut tout de même fonctionner silencieusement.

Le bruit et les vibrations dépendent également de la qualité des roulements, de l’équilibrage du moteur, de la fréquence de commutation du contrôleur et de la structure d’installation.

Comparaison des applications

Application	Meilleur choix	Raison
Hélice de drone	Moteur à rotor externe	Couple élevé, entraînement direct, légèreté
Perceuse électrique	Moteur à cage	Vitesse élevée, boîtier compact, compatible avec les réducteurs
Ventilateur de refroidissement	Moteur à rotor externe	Bon couple à basse vitesse et entraînement direct
Pompe	Moteur à rotor interne	Vitesse élevée et meilleur refroidissement
Broche CNC	Moteur à rotor interne	Exigence de régime très élevé
Moteur à cardan	Moteur à rotor externe	Couple régulier à basse vitesse
Moteur de moyeu pour vélo électrique	Moteur à rotor externe	Entraînement direct de la roue et couple élevé
Compresseur	Moteur à rotor interne	Fonctionnement continu à grande vitesse
Articulation de robot	Moteur à rotor externe ou à rotor interne à engrenages	En fonction du couple et de l’espace disponible
Bateau RC	Moteur à rotor interne	Régime élevé et conception compacte

Comment choisir le bon type de moteur BLDC

Lorsque vous devez choisir entre un moteur BLDC à rotors externes et un moteur à rotors internes, tenez compte des facteurs suivants.

Vitesse requise

Si votre application nécessite une vitesse de rotation très élevée, un moteur à rotor interne est généralement le meilleur choix. Conçu pour les vitesses élevées et compatible avec un réducteur.

Si votre application fonctionne à vitesse faible ou moyenne, un moteur à rotor externe peut être plus adapté.

Couple requis

Si vous avez besoin d’un couple élevé sans réducteur, optez pour un moteur à rotor externe. Le diamètre plus important de son rotor permet de générer directement un couple élevé.

Si le couple peut être augmenté à l’aide d’un réducteur, un moteur à rotor interne peut également constituer une bonne option.

Contraintes d’espace

Si le moteur doit s’intégrer dans un espace long et étroit, un moteur à rotor extérieur est souvent plus facile à installer.

Si l’application permet d’utiliser un moteur plus large mais plus court, un moteur à rotor intérieur peut fournir un couple élevé dans un format compact.

Exigences en matière de refroidissement

Pour un fonctionnement continu en conditions difficiles, les moteurs à rotor interne présentent généralement un avantage, car la chaleur dégagée par leur bobinage peut être transférée plus facilement vers le boîtier extérieur. Assurez-vous d’avoir une circulation d’air et un refroidissement adéquats pour éviter toute surchauffe.

Entraînement direct ou par engrenages

Si vous recherchez un système d’entraînement direct simple, un moteur à rotor interne est souvent préférable. Il permet de réduire le recours à des engrenages, des courroies ou des pièces de transmission.

Si votre système utilise déjà un réducteur ou nécessite une vitesse très élevée avant la réduction, un moteur à rotor externe peut s’avérer plus adapté.

Coût et maintenance

Les moteurs à rotor externe peuvent réduire la complexité du système, car ils ne nécessitent pas forcément de réducteur. Cela peut limiter l’entretien dans certaines applications.

Les moteurs à rotor interne peuvent nécessiter des composants de transmission supplémentaires, mais ils sont souvent plus faciles à refroidir et à protéger dans les environnements industriels.

Lequel est le meilleur ?

Il n’y a pas de réponse unique. Les moteurs BLDC à rotor externe sont plus adaptés aux applications à couple élevé, à faible vitesse et à entraînement direct. Les moteurs BLDC à rotor interne sont plus adaptés aux applications à grande vitesse, compactes et en service continu.

Optez pour un moteur à rotor externe si votre application nécessite un couple élevé, une faible vitesse, une conception légère et un entraînement direct. Optez pour un moteur à rotor interne si votre application nécessite un régime élevé, un meilleur refroidissement, une structure cylindrique compacte ou l’intégration d’un réducteur.