Tout sur les Moteur

je veux parler ici des moteurs à courant continu dont le stator (ou inducteur) est un aimant permanent à fort champ magnétique, et dont le rotor (ou induit) est alimenté par le bien connu système de collecteur et de balais communément appelés charbons.
Le couple d'un tel moteur dépend directement du diamètre de son induit, de sa longueur, du nombre de spires dans les encoches de ce dernier, et du courant qui circule dans ces spires. On comprend donc que le couple est étroitement lié à la taille du moteur. Quant au courant (en Ampères), il est minimum à vide et croît en fonction de la charge (ou du freinage). Les pertes par effet Joule (production de chaleur) dans les spires en cuivre sont proportionnelles au courant.

Rappel sur les grandeurs physiques et leurs symboles :
Tension (différence de potentiel) U (volts) - Couramment nous alimentons ces moteurs en 6 volts ou 12 volts.
Courant (intensité) I (Ampères).
Puissance P (Watts). Puissance consommée par un récepteur (au sans général) P= U.I
Résistance R (Ohms). Aux bornes d'une résistance U= R.I
La tension appliquée aux bornes du moteur est la somme d'une "Force contre-électromotrice" (qui génère la puissance mécanique utile) et de la chute de tension aux bornes de la résistance représentée par les spires en cuivre (U=R.I)

Le choix d'un moteur dépend de ce que l'on veut privilégier, au détriment du reste : Forte puissance sur de brèves durées - Faible échauffement sur des durées prolongées - Compromis, comme le rendement maximal - Autonomie, autrement dit la consommation en courant fourni par la batterie.

Voici l'exemple du moteur JFJ T55C, qui n'est plus commercialisé depuis longtemps.
[url=https://servimg.com/view/18314624/6][/url
Par exemple, quelles sont les données quand le moteur est freiné et qu'il tourne à 5200 tours par minute ?
N = 87 tours / seconde, et Ω = 546 Radians / seconde.
Le courant d'alimentation mesuré est de 1,42 Ampères sous 12 volts (tension nominale du moteur), ce qui donne
Pa = U.I = 12 x 1,42 = 17 watts.
Le couple mesuré grâce au banc d'essai est de 180 centimètre. grammes, soit 0,018 mètre. Newton (unité de couple dans notre système conventionnel).
La puissance utile sur l'arbre est : Pu = C.Ω = 0,018 x 546 = 9,8 watts.
Rendement : PU / Pa, soit 9,8 / 17 = 0,58. C'est à cette vitesse que le rendement est maximum. Oui, ces moteurs ont un mauvais rendement, on n'y peut rien.

Si on considère la vitesse de 3900 tours / minute, Pu (maximale) est de 13,9 watts et Pa de 27 watts. Le rendement n'est plus que de 0,45 et l'échauffement du moteur est tel qu'il ne faut pas le soumettre à ce régime pendant plus de quelques minutes. Le risque est de le griller.
Et si on préfère la durée, avec Pu = 7,5 watts, on a Pa = 14 watts, et V = 5500 tours / minute. Aucun risque de griller notre moteur. Mais bien sûr il "pousse" nettement moins fort et le bateau navigue moins vite. On pourra s'étonner que le bateau navigue moins vite avec le moteur à 5500 tours, par rapport à ce qu'on a avec le moteur à 5200 tours. Ce qui compte c'est Pu, qui est passée de 9,8 à 7,5 watts. Ou bien on a changé d'hélice, ou bien c'est le rapport du réducteur qui a augmenté.

Moteur GRAUPNER - SPEED 720 BB Torque
Diamètre carter : 44,5 mm - Longueur carter : 72 mm - Poids : 380 gr
Tension nominale : 12 V - Vitesse à vide : 4100 tours / minute - Intensité à vide : 0,75 A
Intensité au rendement maxi : 3 A, Ce qui donne Pa = 36 watts sous 12 V. Le rendement maximum indiqué est de 75%, ce qui donnerait Pu = 27 watts.
Mesures sur banc d'essais : Vitesse de rotation = 3400 tours / minute - Intensité absorbée = 1,7 A, d'où Pa = 20 watts.
Pu = 13 watts - Rendement = 65%.
Le couple croît presque linéairement en fonction du freinage autour de ce point de fonctionnement.
Le gros avantage de ce type de moteur (construit dans ce but) est de fournir un fort couple à des vitesses de rotation moyennes. Ceci permet de le coupler à l'hélice sans avoir recours à un réducteur.
Le point de fonctionnement ci-dessus (3400 tours / min) correspond au couplage direct avec une hélice Raboesch à 4 pales de 40 mm de diamètre. Il apparaît certain que ce moteur est capable d'entraîner une hélice de diamètre plus important (50 mm) dans des conditions satisfaisantes.

Moteur sans balais (Brushless)
Je me permets de vous renvoyer sur le site de Wikipédia, où vous trouverez un bon article qui traite de ce sujet.
Ce moteur supplante le bon vieux moteur "à charbons" dans tous les domaines, sauf peut-être le nôtre.
Pourquoi les vieux (et moins vieux) loups de mer que nous sommes propulsons encore nos navires avec ces dinosaures à balais ? Si j'avais la réponse, je me ferais un plaisir de vous en faire part. Je n'ai que des hypothèses et les voici :
Le moteur Brushless est-il compatible avec les variateurs électroniques ? Je n'en sais rien et si quelqu'un a la réponse, c'est le moment de nous la dire.
Ce moteur est utilisé en aéromodélisme, ce qui est bien différent du modélisme naval.
Nombre d'utilisateurs et marché potentiel pour les fabricants. Nous sommes relativement peu nombreux en regard des autres. Or je pense que les fabricants devraient développer des moteurs pour applications navales, ce qui ne semble pas être encore le cas. Le débat est ouvert.

Je me garderai bien de donner une recette pour faire à coup sûr le bon choix du moteur. Cette démarche est avant tout personnelle. Pour éviter les ennuis, je me bornerai à conseiller un moteur plutôt surdimensionné par rapport à l'hélice, sans tomber dans l'excès.
La batterie d'alimentation va en quelque sorte avec le (ou les) moteur(s). Dans notre cas il est préférable, à moins de démontrer le contraire, qu'elle soit au plomb. En plus d'alimenter le moteur, elle assure la fonction essentielle de lest. Pour information, sur ma maquette j'ai 2 moteurs 720 BB Torque (décrit plus haut), et j'ai une batterie au plomb de 12 v d'une capacité de 12 ampères heure dont le poids est de 3750 gr.

Fin de ma contribution sur le sujet.

Bonjour

Arthur95 a écrit:
Le moteur Brushless est-il compatible avec les variateurs électroniques ? Je n'en sais rien et si quelqu'un a la réponse, c'est le moment de nous la dire.
Ce moteur est utilisé en aéromodélisme, ce qui est bien différent du modélisme naval.
Nombre d'utilisateurs et marché potentiel pour les fabricants. Nous sommes relativement peu nombreux en regard des autres. Or je pense que les fabricants devraient développer des moteurs pour applications navales, ce qui ne semble pas être encore le cas. Le débat est ouvert.

Je vais apporter des réponses sur les moteurs brushless
Pourquoi on ne les vois pas beaucoup dans des maquettes de bateau?
la réponse est simple: d'une part le prix, d'autre part, la plupart des moteurs brushless sont conçu pour un régime de rotation élevé, leur utilisation va surtout dans les bateaux rapides et légers
Pour la compatibilité, c'est carrément non: un moteur brushless est similaire à un moteur pour courant alternatif triphasé, et utilise un variateur amélioré qu'on appellera plutôt un "controleur". non seulement il va faire varier la vitesse du moteur, mais en plus il va générer les phases nécessaire au bon fonctionnement de ce moteur. Nécessaire parce que l'alimentation provient d'une batterie et donc c'est du courant continu.
Certains contrôleurs embarque une électronique capable de faire tourner les deux types de moteurs, j'en ai parlé ici, j'utilise des contrôleurs mixte Castle SV2 sur des moteurs à balais, car ils ont un fonctionnement très progressif et une courbe de puissance programmable.

J'ai découvert aussi les différents type de moteur à charbon ou balais utilisé en voiture RC:
les différences sont essentiellement dans les enroulements du moteur. plus le nombre de spires est elevé, et constitué de fil fin, plus le moteur tourne lentement avec du couple: moteur adapté pour des coques lente à déplacement lourd. plus le nombre de spire est faible avec du gros fil, plus le moteur tourne vite, mais le couple n'est pas très élevé et ce type de moteur n'aime pas les fortes charges. c'est adapté à des coques légère avec des petites hélices
le moteur standard très connu comme le mabuchi 540RS et ses clones Speed 600 a des enroulements à 27 tours de spires. vitesse de rotation à vide autours de 20000 tr/mn .il n'est pas très adapté aux coques lourdes et nécessite le cas échéant un réducteur
c'est ce que j'ai comme moteur auxiliaire dans mon langoustier, mais je lui ai mis un réducteur 1:2,5 sur une hélice de 45mm
sans réducteur, le moteur n'atteignait pas sa vitesse de rotation idéale, celle où le rendement est le meilleur. il transformait une partie de l'énergie en chaleur.
j'utilise sur des voitures de trial des moteurs lent avec des spires de 55 à 65 tours, vitesse de rotation à vide de 6000 tr/mn. ça pourrai s'adapter à une coque à déplacement avec un hélice entre 40 et 50 mm

la suite une autre fois, je dois aller bosser
à plus
JD

Je tiens à remercier chaleureusement notre ami Jando pour sa contribution. Il apporte ainsi les réponses que nous attendions au sujet du moteur Brushless. Donc le moteur à balais n'est pas encore obsolète pour un grand nombre de nos applications (bateaux pas trop légers).

Bonjour,

Merci à vous deux pour ces explications claires et précises. Un post très intéressant
Laurent.

Bonjour

à savoir que l'on trouve de plus en plus de moteurs Brushless tournant lentement et avec du couple et pour des prix pas trop différents des brushed.
l'intérêt étant de pouvoir entrainer une hélice à vitesse réaliste en prise directe.

@+

Effectivement, on commence à voir des brushless à cage tournante dans des remorqueurs.

Je vais revenir d'abord sur les moteurs à balai ou charbon en parlant de mes montages. D'abord, un moteur très,très courant: le Mabuchi 540RS, connu aussi sous le nom de Graupner Speed 500 ou 600. Il a un enroulement de 27 spires (ou tours) sur ses bobinages (équivalent du 500) ou de 23 tours (équivalent du 600). On le trouve en série sur des kits de voitures au 1/10



son régime de rotation est trop élevé pour des coques lourdes à déplacement.
j'ai monté un speed 600 en ligne d'arbre avec une hélice bipale de 32mm sur une coque en V de 75 cm et 2 kgs. c'est la limite pour ce moteur, et encore, il faut le refroidir avec un serpentin. comme dit plus haut, son rendement est meilleur avec un réducteur: j'obtiens une vitesse un peu supérieure avec un Robbe Navy-compact et une hélice bipale de 40mm sur une coque quasi identique.



c'est un moteur équivalent (sauf que le flasque arrière est en plastique) et monté sur un réducteur avec ligne d'arbre intégrée

un mabuchi 540 seul c'est autour de 10€ en moyenne: pas cher!

j'ai expérimenté un autre moteur pas cher, le Igarashi SP3650-65G: bobinage de 65 tours, moteur à régime lent (5500 tr/mn à vide) et coupleux, il peut se passer de réducteur.


ben oui, il a l'air identique au mabuchi, mais ce qui compte c'est le nombre d'enroulements du bobinage: 65 tours

j'ai vu quelques springers monté avec des petits Speed 400 en ligne direct, je pense que le speed 400 n'as pas assez de couple pour ça, je lui préfèrerais ce moteur Igarashi: moins de 10€ chez Conrad. ça a beau être de l'entrée de gamme, ça fait déjà un moment que je tourne avec sur une vedette de 85 cm, qui pèse 1.8 kgs, équipée d'une tripale de 35mm  en ligne directe: ça ne chauffe pas et ça tire 6 ampères à fond et j'ai même un peu trop de puissance


je l'avais à Gazouland 2010 et 2011

enfin, j'utilise sur des voiture de trial au 1/10, pour des évolution lentes des moteurs de plus haut de gamme 55 tours de bobinage avec des charbons interchangeable

le Ansmann Roxx 55 acheté 18€


le haut de gamme très fiable: le Novak fifty-five

mais plus cher, autour de 50€

je pense que c'est adapté aux coques autour d'un mètre et 5 kgs (peut-être plus) en ligne d'arbre et direct, avec au maxi une hélice de 50mm

pour plus lourd et des hélices plus grandes, il faut passer aux taille au dessus: Speed 700, 820 et 900, dans la serie "torque"

dernière chose: le montage d'un moteur auxiliaire mabuchi 540 avec un réducteur MPjet 1/2.85 prévu normalement pour les avions....sur mon langoustier: 1.15 de coque, et 20 kgs, avec une hélice tripale de 45mm



le réducteur en question: se monte dans l'axe du moteur, entrée au diamètre 3.2mm, sortie à 4mm



prochaine article sur ce que je connais des brushless, c'est à dire pas grand chose!

Jando

Bonjour.

https://mon-partage.fr/f/25acJVOp/

Voici un fichier destiné à l'aviation mais il y a surtout les caractéristiques de nombreux moteurs.

Cliquer sur le menu déroulant "choix du moteur"...

Calcfon est ancien et je crois plus mis à jour,
Il vaut toujours mieux donner le site du téléchargement d'origine :Calcfon

Un autre, à utiliser en ligne :
http://brantuas.com/ezcalc/dma1.asp

Un français (PB modélisme), à télécharger :
http://www.pb-modelisme.com/PBModelisme/PB-SIM.php

a+
Pat_2b