BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

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Christophe
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BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Christophe »

Salut à tous, je crée ce sujet pour répondre aux nombreuses questions que je reçois sur le sujet, en effet j'importe du matériel brushless (moteurs et contrôleurs) et je me rends compte que de nombreuses personnes ne font pas la différence entre les différentes types de moteurs et leurs spécificités, ce qui pose problème au moment de choisir.

Il existe deux types de moteurs brushless, sensorless (sans capteur) et sensored (à capteur) :

Les moteurs sans capteurs dits "sensorless" en anglais et moteurs à capteur dits "sensored", la différence entre les deux c'est que les sensored ont un capteur intégré fixe dans la cage et orienté sur le rotor qui permet grâce à un câble de relier le moteur et le contrôleur et d'informer le contrôleur sur la position du rotor, ce dispositif a pour but de synchroniser le contrôleur au mieux pour améliorer la souplesse à faible vitesse et lors des ré accélérations et d'éviter ce qu'on appelle le "cogging" ou accoups qui peuvent survenir avec certains moteurs et contrôleurs sensorless, même si les contrôleurs sensorless modernes ont de moins en moins, voir pas du tout de problème de cogging.
Selon certains pilotes le capteur est un apport qui en plus d'améliorer la souplesse, apporte aussi un gain non négligeable en terme de vitesse et de couple.
A noter que Feigao possède le brevet mondial sur la technologie du capteur sur les moteurs brushless, ils fabriquent pour les plus grandes marques, c'est pourquoi certains produits ressemblent énormément aux produits Feigao, tout simplement car la plupart du temps seule change l'étiquette.

Certains contrôleurs gèrent tous les types de moteurs brushless, sensorless et sensored et même parfois aussi les moteurs à charbons classiques, d'autres contrôleurs ne gèrent que les moteurs sensored et enfin il y a aussi des contrôleurs exclusivement destinés aux moteurs brushless sensorless.
A noter qu'un moteur brushless sensored peut très bien fonctionner sans qu'on ne branche le cordon de capteur, ainsi on perd le bénéfice du capteur mais on peut du coup utiliser le moteur sensored (qui devient donc un sensorless) avec un contrôleur sensorless, certains utilisateurs ne voient pas de différences avec ou sans capteur et préfèrent du coup ne pas brancher le cordon de capteur, ainsi le montage s'en trouve simplifié.

Pour tous les types de moteurs brushless on parle aussi en tours (bobinages) mais aussi en Kv.

- Pour les sensorless le nombre de tours n'est pas toujours précisé, on parle plus souvent en Kv, les Kv c'est le nombre de tours que prend le moteur sous 1V, exemple un moteur 1000 Kv qui tourne à 1000 tours / minutes sous 1V, tournera à 7200 tours / minutes sous 7,2V, cette indication est importante car certains moteurs ont une limite de rotation à ne pas dépasser, Feigao recommande de ne pas dépasser 50000 tours / minutes, ainsi vous choisirez votre moteur en fonction de la tension en Volts que vous comptez lui appliquer, un moteur à faible Kv pourra être alimenté avec une tension plus élevée.
Plus le bobinage est faible (exemple 6S - 6 tours) plus les Kv seront élevés, plus le moteur sera puissant (et gourmand en A) et plus il tournera vite au détriment du couple, votre rapport de démultiplication devra être adapté à votre moteur.
Plus le moteur est puissant et tourne vite (Kv élevés et petit bobinage) plus on réduit le rapport de démultiplication (petit pignon), inversement plus le Kv est faible et le bobinage élevé (exemple 20S - 20 tours) plus le moteur sera coupleux (il pourra entraîner un plus gros pignon) et moins il sera puissant (faible consommation).

- Pour les sensored on parle en T (pour turns en anglais), exemple 5.5T qui correspond à un moteur à charbons 11 tours, ici on multiplie par deux la valeur indiquée avant le T, ainsi vous avez une idée de la puissance délivrée par le moteur, la plupart du temps c'est équivalent mais il faut savoir que tous les moteurs brushless ont un bien meilleur rendement que les moteurs à charbons, il en résulte de meilleures performances, une consommation réduite et enfin une possibilité d'augmenter la tension d'alimentation dans les limites admissibles par le moteur.

Pour mieux comprendre le fonctionnement d'un moteur brushless et la différence avec un moteur à charbons je vous renvoie à l'excellent sujet explicatif de Nicomax :

http://www.maximummt.com/forum/viewtopi ... 56&t=22581

Merci d'avoir eu la patience de tout lire, si vous avez des questions, des suggestions ou des détails à rajouter dans cette explication, n'hésitez pas à poster, le but est de faire avancer le schmilblick ;).
Modifié en dernier par Christophe le mar. avr. 29, 2008 18:24 pm, modifié 3 fois.

Kaneda
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Kaneda »

Bien vu Christophe :!:
Enfin un post qui répond à certaines de mes questions sur les Brushless :mdr:

Merci ;)

Christophe
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Christophe »

Salut Kaneda, merci à toi, content d'avoir pu t'aider un peu ;).
Ce sujet pourrait peut être se voir épinglé car je pense que ça va aider pas mal de pratiquants :).

softtruck
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par softtruck »

merci pour le sujet, je dois equiper un lazer zx5 et je me posais pas mal de questions, bonne soirée

Arno
-cen ct4 à vendre avec plein de pièces
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-hammer s18 le ptit nouveau, Os 18 TZ
-kyosho lazer ZX 5 1/10 bl 6000 kv
-Tamiya TG10 MKII à vendre

Nicomaxx
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Nicomaxx »

Ton explication est bien faite ! bravo ! ;)

Moi même j avais fais un topic sur ca , il est dans la partie post it ;)

http://www.maximummt.com/forum/viewtopi ... 56&t=22581

n'hésite pas , si tu as des compléments d'informations ;)
voila !

++

nico
HPI Baja 5b SS + futaba 3PM 2.4ghz [/b][/color]
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Le topic du moteur brushless

flyers6667
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par flyers6667 »

POST-IT
Merci Christophe, c'est parfait ;)

RôM
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par RôM »

je comprends mieux maintenant l'histoire des demi tours des novak, merci ;)

francois75012
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par francois75012 »

bonjour,et merci a toi pour ces explication tres clair.
c'est super d'avoir fais un post comme celui ci
mais petite question aussi stupide , peut etre a vos yeux..
quel est la difference entre brushed et brushless ?
merci :?

Christophe
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Christophe »

francois75012 a écrit :bonjour,et merci a toi pour ces explication tres clair.
c'est super d'avoir fais un post comme celui ci
mais petite question aussi stupide , peut etre a vos yeux..
quel est la difference entre brushed et brushless ?
merci :?

Salut à tous, merci pour vos messages, content de voir que ça a pu vous aider un peu ;).

Pour François un "brushed" c'est un moteur à charbons, à l'inverse un "brushless" c'est un moteur sans charbons, pour mieux comprendre va voir le sujet créé par Nicomaxx :) :

http://www.maximummt.com/forum/viewtopi ... 56&t=22581

francois75012
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par francois75012 »

merci j'ai compris maintenant
:D

Jans
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Jans »

Je passe ici par hasard et j'ai vu quelques petites erreurs:
Christophe a écrit : Les moteurs sans capteurs dits "sensorless" en anglais et moteurs à capteur dits "sensored", la différence entre les deux c'est que les sensored ont un capteur intégré sur le rotor qui permet grâce à un câble de relier le moteur et le contrôleur et d'informer le contrôleur sur la position du rotor, ce dispositif a pour but de synchroniser le contrôleur au mieux pour améliorer la souplesse à faible vitesse et lors des ré accélérations et d'éviter ce qu'on appelle le "cogging" ou accoups qui peuvent survenir avec certains moteurs et contrôleurs sensorless, même si les contrôleurs sensorless modernes ont de moins en moins, voir pas du tout de problème de cogging.
Un moteur sensored possèdes des capteurs à effet Hall sur le stator (ils ne tournent pas). Tu confonds cogging torque (couple de détente) et ripple torque (couple de glissement). Que le moteur soit sensorless ou pas le cogging torque ne varie pas contrairement au ripple. Le cogging torque est ce couple résiduel qui existe lorsque le moteur tourne à vide (on le sens en faisant tourner le moteur à la main). Le ripple torque est un couple de glissement du à une électronique mal réglée, des capteurs mal positionnés. C'est ce couple qui empêche le pilotage à faible vitesse.

Le principe du pilotage d'un moteur BLDC (brushless direct current) est de connaitre sa position pour pouvoir alimenter les bonnes bobines qui créeront le couple. Il existe donc deux façons, avec ou sans capteur. Les capteurs servent de codeur, mais il en existe aussi des optiques...

En sensorless (signal carré), on applique une autre méthode, il faut d'abord savoir que sur les 3 bobines du moteur seules 2 sont alimentées à un instant donné. On va venir mesurer la tension induite sur la bobine mesurée (BackEMF ou force contre-électromotrice) en fonction de cette tension, on en déduit la position du rotor. Et c'est à cause de ce principe de fonctionnement que le sensorless est peu performant à faible vitesse, la tension induit n'est alors pas suffisamment forte pour être interprétée dans le microcontrôleur. On considère que sa vitesse mini est de 20% de sa vitesse maxi.

A+

tutout
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par tutout »

Christophe a écrit : Plus le moteur est puissant et tourne vite (Kv élevés et petit bobinage) plus on réduit le rapport de démultiplication (petit pignon), inversement plus le Kv et le bobinage sont élevés plus le moteur sera coupleux (il pourra entraîner un plus gros pignon) et moins il sera puissant (faible consommation).
Merci pour ces explications bien pratiques.
Pour la phrase citée ci dessus peux tu préciser ce que tu veux dire par réduire le rapport (exemple petit pignon / grand pignon) et dans les deux parties de la phrase tu parles de KV élevées mais je pense que sur la seconde partie les Kv sont peu élevées plutot non.
Un exemple serait il réalisable? En tous cas celà m'a bien informé.
savage X

Christophe
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Christophe »

Salut, merci à Jans pour ses précisions, on ne sait pas qui c'est puisque c'est son premier post ici mais ça fait avancer les explications, je suis assez calé sur la question et je pratique depuis 18 ans maintenant mais je ne suis pas non plus un expert ingénieur en moteur triphasé :lol: .

Pour Tutout, tu as raison à force de me répéter j'en oublie des mots, j'ai édité, merci ;).

Mister-T
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Mister-T »

Il ne faut pas oublier les 2 méthodes de mise en place du bobinage.

SLOTTED et SLOTLESS.
En bon Français avec ou sans encoche.

SLOTTED La méthode ancestrale est encore la plus commune, Le bobinage sur l'armature magnétique.
La stator est constitué d'une multitude de fine feuille de métal ferromagnétique qui sont assembler et isoler les une des autres. Ces feuilles forme un armature avec des encoches. Le bobinage est alors mis en place autour des encoches. Les encoches ont 2 rôles, maintenir les bobinage en place et canaliser le champ magnétique.
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Malheureusement, le stator devient une source de problème pour les système sans capteurs, c'est la fameux cogging torque dont parle Jans, Ce phénomène est encore plus amplifier par l'usage des aimants surpuissant des moteurs brushless. Le rotor a en effet tendance à se caler sur les positions d'équilibre magnétique, en générale entre 2 encoches...
Le controleur sans capteur fait donc face a 2 problèmes:
En plus de ne pas connaître la position du rotor, il doit en plus générer immédiatement un couple pour compenser le cogging torque. Bref il doit fournir du couple pour démarrer le moteur et la voiture !
Les pertes fer ne sont pas trop importante si le stator est bien fabriquer (avec des laminations trés fines)

SLOTLESS
L'autre méthode dite SLOTLESS consiste a créer le bobinage sur un support puis l'enrouler et le fixer en y appliquant de la résine et de la pression.
Il existe toujours un circuit magnétique mais celui ci ne forme plus d'encoche mais forme simplement un tube dans le quelle est fixé le fameux bobinage.
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Un moteur brushless slotless avec capteur !
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Avec cette méthode de bobinage ont parvient à fortement réduir les perte par hysteresis et courant de Foucault (tout 2 des pertes dans le circuit magnétique)
Cela résout également les problèmes dù au cogging torque.
Les controleurs sans capteur sont beaucoup plus à l'aise avec ce type de moteur.

Les moteurs brushless pour l'industrie font de plus en plus appel a ce type de moteur, car ils sont extrêmement souple et performant lorsqu'ils sont adjoint d'un capteur.


A mon avis le meilleur moteur est un moteur slotless avec capteur, mais pourquoi personne en RC ne le fait, c'est un mystère ...

ben006
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par ben006 »

A mon avis le meilleur moteur est un moteur slotless avec capteur, mais pourquoi personne en RC ne le fait, c'est un mystère ...
les novak sont de ce type non ?

la plupar des inrunner sont slotless (tous meme non ?) et la plupar des outrunner sont sloted (sauf les cyclon je crois, le fameux system nfs)

Mister-T
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Mister-T »

Novak sont des moteurs slotted avec capteur.

Petite photos du Trinity N80 slotted sans capteur
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Jans
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Jans »

Mister-T a écrit : A mon avis le meilleur moteur est un moteur slotless avec capteur, mais pourquoi personne en RC ne le fait, c'est un mystère ...
Ce type de moteurs est assez novateur dans l'industrie, on les appelle aussi des coreless (sans noyau magnétique doux).

J'ai regardé les caracs du moteur dont tu parles :
http://www.thingap.com/pdf/tg2340ds.pdf
TG2340 BRUSHLESS DC MOTOR
Speed ωcont 4886 rpm
Torque Τcont 140 oz-in.
Current Icont 10.4 amps
No load voltage Vnl 48 Vdc
No load speed ωnl 6000 rpm[/url]
No load current Inl 1.3 amps

Ce qui est assez étonnant c'est le rendement de ce moteur qui est supérieur à 1, j'espère m'être planté dans une conversion...

Sinon, le courant à vide est très fort : 1.3A, un brushless normal tourne autour de 0.3A à cette vitesse.
Le courant consommé aussi est très fort 10,4A ça doit sacrément chauffer là-dedans.
Je ne sais pas si les batteries que vous utilisez sont capables de tenir un tel courant très longtemps.
En général lors du design d'un moteur, pour limiter le courant, on ajoute des spires dans le bobinage:
On augmente ainsi la fem du moteur (E=Kn*N) et le courant consommé pour un point de fonctionnement diminue. On augmente aussi la résistance de bobinage et c'est un effet indésirable car des pertes Joule pures.
Dans ce type de moteurs qui utilise des stators avec des conducteurs massifs (souvent taillé dans la masse de cuivre), le nombre de spires est limité par la technique d'usinage, et il est difficile de l'augmenter. Les stators bobinés peuvent utiliser des fils extrêmement fins (jusqu'à 0.02mm de diamètre). Je pense que c'est le principal point limitant de cette technologie, le nombre de spires et le courant consomé.
Sinon usiner de telles bobines + assemblage coûte extrêmement cher, car ce n'est pas un process industriel mais quasiment artisanal.

A+

Mister-T
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Mister-T »

Quelques photos d'un moteur slotless (une moteur Tekin que j'utilise dans mon T4)

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Christophe
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par Christophe »

Salut, j'ai fait des photos des moteurs sensored Feigao, on note les similitudes avec d'autres grandes marques ...

Il s'agit ici du 540, les 540L sensored sont identiques, juste plus longs.

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Actuellement ce modèle est décliné en 2.5T; 3.5T; 4.5T; 5.5T; 6.5T; 9.5T; 12.5T et en 540L 4.5T et 20.5T (par la suite 5.5T et 6.5T).

ImageImageImage
Détails du moteur démonté, il se compose de trois parties.

ImageImageImageImage
Gros plan sur le rotor (disponible en 4 diamètres différents) ainsi que sur le capteur.

ImageImageImageImage
Démontage du capteur, facilement remplaçable, tout comme les roulements.

Walââ, si vous avez des questions n'hésitez pas ;).
@+

Christophe

normandtech
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Re: BRUSHLESS Explications sur les différents types de moteurs

Message par normandtech »

bonsoir,

j'en profite, question aux spécialistes brushless puisque c'est le sujet, il existe des moteur in resp. out runner, qu'elle est la différence entre les deux ?

Merci et bonne soirée à tous.

Marc.

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