Les moteurs à courant continu brossé existent depuis le milieu du 19e siècle, mais les moteurs sans balai sont relativement récents; une première étape dans les années 1960 grâce aux progrès de la technologie de l' état solide , avec de nouvelles améliorations dans les années 1980 grâce à de meilleurs matériaux pour aimants permanents.
Les moteurs à courant continu brossés développent un couple maximal à l'arrêt, diminuant linéairement à mesure que la vitesse augmente. Certaines limitations des moteurs à balais peuvent être surmontées par des moteurs sans balais; ils comprennent une efficacité plus élevée et une susceptibilité moindre à l'usure mécanique. Ces avantages se font au détriment d'une électronique de commande potentiellement moins robuste, plus complexe et plus chère.
Un moteur sans balai typique comporte des aimants permanents qui tournent autour d'une armature fixe, éliminant ainsi les problèmes liés à la connexion de courant à l'armature en mouvement. Un contrôleur électronique remplace l'ensemble balai / commutateur du moteur à courant continu à balai, qui commute en permanence la phase sur les enroulements pour que le moteur continue à tourner. Le contrôleur effectue une distribution d’alimentation minutée similaire en utilisant un circuit à semi-conducteurs plutôt qu’un système brosse / commutateur.
Les moteurs sans balai offrent plusieurs avantages par rapport aux moteurs à courant continu à balais, notamment un rapport couple-poids élevé, un couple plus élevé par watt (efficacité accrue), une fiabilité accrue, une réduction du bruit, une durée de vie prolongée (sans érosion des balais et du collecteur), et réduction globale des interférences électromagnétiques (EMI). Sans enroulements sur le rotor, ils ne sont pas soumis aux forces centrifuges et, comme les enroulements sont supportés par le boîtier, ils peuvent être refroidis par conduction, ne nécessitant aucun flux d'air pour le refroidissement à l'intérieur du moteur. Cela signifie que les composants internes du moteur peuvent être entièrement fermés et protégés de la saleté ou de tout autre corps étranger.
La commutation de moteur sans balais peut être mise en œuvre dans un logiciel utilisant un microcontrôleur ou un ordinateur à microprocesseur , ou peut également être mise en œuvre dans un matériel analogique ou dans un micrologiciel numérique utilisant un FPGA . La commutation avec des composants électroniques au lieu de balais permet une plus grande flexibilité et des capacités non disponibles avec les moteurs CC à balais, y compris la limitation de vitesse, le fonctionnement "micro-gradué" pour la commande de mouvement lent et / ou fin et un couple de maintien à l'arrêt. Le logiciel du contrôleur peut être personnalisé en fonction du moteur utilisé dans l'application, ce qui permet une efficacité de commutation supérieure.
La puissance maximale pouvant être appliquée à un moteur sans balai est limitée presque exclusivement par la chaleur: une chaleur excessive affaiblit les aimants et peut endommager l'isolation de l'enroulement.
Lors de la conversion de l'électricité en puissance mécanique, les moteurs sans balai sont plus efficaces que les moteurs à balais. Cette amélioration est due en grande partie à la fréquence de commutation de l’électricité déterminée par le retour du capteur de position. Des gains supplémentaires sont dus à l'absence de brosses, ce qui réduit les pertes d'énergie mécanique dues au frottement. L'efficacité améliorée est maximale dans les régions sans charge et à faible charge de la courbe de performance du moteur. Sous des charges mécaniques élevées, l'efficacité des moteurs sans balai et des moteurs balais de haute qualité est comparable.
Les environnements et les exigences dans lesquels les fabricants utilisent des moteurs à courant continu sans balais incluent un fonctionnement sans entretien, des vitesses élevées et un fonctionnement dans lequel la formation d'étincelles est dangereuse (environnements explosifs) ou susceptible d'affecter des équipements sensibles à l'électronique.
