Frein électromagnétique : bobine, entrefer et alimentation en courant continu

Un frein électromagnétique à ressorts freine par la force de ses ressorts et se desserre quand sa bobine reçoit du courant continu. Sa bobine, son alimentation par redresseur et son entrefer expliquent la plupart des pannes de « frein qui ne desserre pas ». Ce guide détaille le fonctionnement, l’entrefer, les causes de panne et ce qu’il faut préciser pour un devis.

Comment fonctionne un frein électromagnétique à ressorts ?

Au freinage, des ressorts de pression plaquent le disque, appelé rotor, contre la surface de friction par l’intermédiaire de l’armature. Le rotor est mobile axialement sur le moyeu, et le couple passe du moyeu au rotor par une denture.

Frein serré, il existe un entrefer entre le stator, qui contient la bobine, et l’armature. Pour desserrer, la bobine reçoit du courant continu : le flux magnétique attire l’armature contre l’effort des ressorts, ce qui libère le rotor.

1. Bobine alimentéeLa bobine reçoit du courant continu.
2. Armature attiréeLe flux magnétique l’attire contre l’effort des ressorts.
3. Frein desserréLe rotor est libre de tourner.
4. Coupure du courantLe flux disparaît.
5. Ressorts serrésIls plaquent le rotor contre la surface de friction.

De la commande au freinage : le courant desserre, les ressorts serrent.

La bobine du frein : courant continu et redresseur

Un électroaimant dont la bobine est conçue pour le courant continu vibre à chaque demi-période lorsqu’on l’alimente directement en alternatif. C’est un principe général des bobines à courant continu, qui vaut donc aussi pour celle d’un frein. En continu, le courant se déduit de la loi d’Ohm : sous 12 volts, une bobine de 120 ohms est traversée par 0,1 ampère, un exemple pédagogique et non une valeur de frein.

Pour alimenter la bobine en continu depuis le réseau alternatif, on utilise un redresseur. D’après la notice d’un frein à ressorts à desserrage électromagnétique, un redresseur pont/demi-onde fournit 0,9 fois la tension d’entrée en pont, puis 0,45 fois en demi-onde. Il surexcite ainsi la bobine un court instant pour desserrer, puis passe en demi-onde pour maintenir le frein desserré avec un courant réduit.

Couper côté continu ou côté alternatif

La notice distingue deux façons de couper l’alimentation du frein. Couper côté continu, avec un antiparasite, donne un freinage bien plus rapide. Couper côté alternatif donne un temps d’engagement environ dix fois plus long. Cette seconde coupure n’est admise que si le moteur est déjà à l’arrêt grâce à un variateur.

Le choix de l’emplacement de la coupure se lit donc dans la documentation du frein et dans le schéma de son alimentation : c’est une donnée utile à communiquer à un professionnel du bobinage qui examine la bobine et son redresseur.

L’entrefer : pourquoi il se mesure et à quel moment

L’entrefer se mesure à la jauge d’épaisseur, entre l’armature et le stator, près des vis de fixation, le moteur étant à l’arrêt. On compare la mesure à la valeur maximale admissible donnée par le constructeur. Au-delà, il faut remplacer le rotor ou le frein complet.

Dépasser l’entrefer maximal peut réduire fortement le couple de freinage. L’usure de la garniture dépend surtout du travail de friction, de la vitesse avant freinage et de la fréquence des manœuvres.

Pannes d’un frein qui ne desserre pas

Un frein qui ne desserre pas peut avoir plusieurs causes : une bobine coupée, dont la résistance est trop haute ; une bobine à la masse ou en défaut entre spires, dont la résistance est trop basse, ce qui se contrôle au multimètre ; un câblage défectueux ; un redresseur défaillant, dont on mesure la tension continue puis alternative ; un entrefer trop grand ; un rotor trop mince ; ou une tension de bobine non adaptée au redresseur.

Si le défaut du redresseur se répète, la notice conseille de remplacer le frein entier, même sans défaut visible, car l’erreur peut n’apparaître qu’à chaud. Le principe d’une bobine à courant continu se retrouve sur d’autres équipements, comme la bobine d’électrovanne, ou sur l’induit d’un moteur à courant continu.

Bobine à remplacer ou à faire refaire

La résistance mesurée oriente le diagnostic : trop haute, la bobine est coupée ; trop basse, elle est à la masse ou en défaut entre spires. Le professionnel du bobinage vous indiquera ensuite si la bobine peut être refaite ou si le frein doit être remplacé. Le bobinage d’alternateur illustre un autre équipement bobiné examiné de cette façon.

Demander un devis pour un frein

Envoyez une demande de devis en décrivant votre frein, en joignant sa notice et en indiquant la résistance mesurée sur la bobine et le type de redresseur. Les interventions se font en Île-de-France, dans l’Oise, le Loiret et l’Eure-et-Loir, et la vente se fait dans toute la France : consultez les communes desservies.