Petit rappel concernant les accumulateurs : qu’ils soient de types NI CAD, NI MH, LI PO ou LI-ION, ils ont tous un point commun, leurs capacités de décharge est limitée, plus ou moins suivant leurs types, pour l'utilisation en Indoor, la majorité des accus que nous utilisons sont de type LI PO, car il sont beaucoup plus légers et ont des capacités de décharges capables de débiter 20 à 34 fois leurs capacités.
Donc pour débuter l’étude, pour une utilisation en Indoor, la consommation du moteur devra rester en dessous de 6 ampères pour utiliser les accus cités plus hauts.
Après, il ne vous restera plus qu’à définir le type de machine que vous voulez motoriser affin de définir au mieux les performances dont vous aurez besoin.
Pour commencer, les stators.
On peut les trouver dans la majorité des lecteurs de CD ROM dont la date de fabrication est 1997 ou plus récent, c’est lui qui entraîne le CD. Ils ont de 16mm à 25mm de diamètre. Les plus intéressants pour l’usage auquel nous les destinons devront avoir un diamètre compris entre 19.5 et 24mm.
Les aimants seront de type Néodyme, ce type d’aimant à une grande force d’attraction, cela va nous permettre d’obtenir le couple nécessaire pour nous permettre de nous passer d’un réducteur et monter une hélice en direct. Il faudra les choisir avec un indice le plus élevé possible.
Les roulements ne sont pas obligatoires, mais ils vont augmenter légèrement le rendement du moteur et surtout augmenter la durée de vie du moteur. On peut les trouver dans la majorité des magasins de modèles réduits qui peuvent fournir des pièces détachées pour les voitures radio commandées.
Le fils émaillé se trouve dans tous les types de transformateurs domestiques ou industriel, on le choisira d’un diamètre de 3 à 4/10 de mm.
www.gobrushless.com (moteurs en kit, stators, aimants, etc…)
www.aircraft-world.com (moteurs en kit, stators, aimants, etc…)
www.supermagnete.de (aimants pas cher et de qualité)
www.rcmart.com (roulements à bille pas cher)
Conrad ( fils émaillé, roulements)
Pour les magasins francais, le choix est vaste, mais ne reste valable que pour la fourniture des variateurs, des hélices, des batteries, en bref, les fournitures périphériques.
PB modélisme, Donuts-models, Euromodel, ect...
Justement les périphériques: pour mener à bien le projet, il faudra vous fournir : 1 contrôleur, 1 batterie, 1 hélice, 1 testeur qui contrôle au moins 10 ampères et si possible un compte tours.
Le choix du contrôleur : il doit pouvoir supporter une consommation moteur de au moins 6 ampères (Electronique model 8 ampères, Jeti 8 ampères, Fly ware sinus 8, etc…).
Le choix de l’hélice : de 7 à 9 pouces et d’environ 5 de pas ( APC slow fly, GWS orange ou noir).
Débutons par le début :
Le choix de l’hélice : en règle générale, plus la tension va être élevée, plus l’hélice devra être petite, exemple pour un moteur alimenté par une batterie LI PO 2 éléments : 8.4 volts l’hélice aura un diamètre de 9 pouces, pour le même moteur mais alimenté avec un LI PO 3 éléments : 12.6 volts, l’hélice aura un diamètre de 8 pouces.
Cela en va de même pour le diamètre du stator, plus il est petit, plus l’hélice devra être petite du fait du couple qui diminue en même temps que le diamètre du stator.
Exemples concrets :
Stator diamètre 20mm+ batterie 8.4 volts = hélice de 8 pouces.
Stator diamètre 20mm+ batterie 12.6 volts = hélice de 7 pouces.
Stator diamètre 24mm+ batterie 8.4 volts = hélice de 9 pouces.
Stator diamètre 24mm+ batterie 12.6 volts = hélice de 8 pouces.
Ces exemples sont issus de mon expérience, je pense que l’on peut s’y fier sans aucune crainte. Voilà déjà pour l’hélice.
Passons maintenant à la pratique : la mise au point du moteur.
Suivant le diamètre du stator ou les performances souhaitées, un ensemble de facteur peut jouer :
La taille des aimants : la longueur de l’aimant doit toujours être supérieur ou égale à la largeur du stator( exemple : stator de 5.5mm d’épaisseur = aimant longueur minimum 5.5mm). La largeur de l’aimant peut varier en sachant que plus il est large, plus on pourra faire tourner vite ce moteur. L’épaisseur pourra, elle, modifier la consommation et la capacité du moteur à tourner de grandes hélices.
Le choix du type de couplage( triangle ou étoile) peut aussi avoir de grandes répercutions sur les performances du moteur, exemple : le couplage en triangle peut permettre d’améliorer les performances de moteur de petite taille en leur permettant de tourner très vite sans avoir besoin de couple de petites hélices, le couplage triangle permet de tourner de grandes hélices par l’augmentation du couple sur de plus grands moteurs.
Le nombre de tours par pôles : exemple peut de tours de bobine = consommation qui augmente en même temps que le nombre de rotation par minute augmente, et inversement.
L’entre fer : pour un rendement optimal du moteur l’espace entre le stator et les aimants ou entre fer doit être compris entre 0.25 et 0.35mm. Si, il est inférieur, la consommation va baisser, mais les performances aussi, et si, il est supérieur, la consommation va augmenter et seul une hélice de plus petit diamètre pourra palier cette hausse de consommation.
Le moteur une fois ôter du lecteur ressemble à cela :
Voyons la mise en pratique :
1- Pour un stator de 20mm de diamètre, de 4.5mm de largeur avec une cage équipée d’aimants de dimension 5*5*1 indice 45, le bobinage de départ peut être de 36 tours par pôles, un diamètre de fils de 3/10, un couplage en triangle, pour une batterie de 2 éléments 340 HD et une hélice 8*4.3 GWS.
En fonction de la consommation obtenue, le nombre de tours par pôle pourra être revu à la baisse.
Dans cette configuration précise, la consommation devrait se situer au environ de 3 ampères avec une traction de 90 à 110 grammes pour un moteur de 15 à 20 grammes ce qui est déjà acceptable en comparaison avec une motorisation de type DXB GWS qui dans cette configuration d’hélice ne consommera que 1.5 ampères mais qui aura une traction de l’ordre de 100 grammes maximum avec un risque de destruction quasi inévitable après seulement quelles heures de fonctionnement. Le silence de fonctionnement étant là aussi plus qu’agréable.
2- pour un stator de 24mm de diamètre, de 5mm de largeur avec une cage équipée d’aimants de dimension 5*5*2 indice 45, le bobinage de départ peut être de 21 tours par pôles, un diamètre de fils de 4/10, un couplage en triangle, pour une batterie de 2 éléments 340 HD et une hélice 9*4.7 GWS.
Dans cette configuration, la consommation devrait être de 6 ampères environ, mais la traction passe, elle, à plus de 200 grammes, cela sans le moindre échauffement, ni le moindre risque de détérioration de l’accumulateur.
Dans le cas du bobinage en étoile, les trois fils de départ sont réunis à la fin du bobinage.
Dans le cas du bobinage en triangle, les fils sont reliés de la façon suivante :
A vers C’
B vers A’
C vers B’
-Attention, le nombre de tours sur chaque pôle est primordiale, un tour de plus ou de moins et c’est tout le processus de mesure qui sera faussé.
Le type de bobinage présenté est seulement valable pour des stators de 9 pôles.
Il y à deux types de cages tournantes :
La cage qui contient 10 aimants répartis tous les 36°, ce type de cage peut être utilisé dans le cas d’un moteur que l’on destine à une propulsion EDF( electric ducted fan), autrement dit : Turbine électrique. Effectivement, le fait de ne mettre que 10 aimants va avoir comme conséquence une grande augmentation du régime de rotation et une forte diminution du couple, c’est idéal pour une turbine.
La cage qui contient 12 aimants, chaques aimants étant placé tous les 30°, c’est celle que l’on rencontre le plus souvent, c’est le meilleur compromis que l’on puisse trouver entre le régime de rotation et le couple, dans le cas de l’entraînement d’une hélice en prise directe.
Voila a quoi ressemble une cage a 12 aimants, et a coté, toutes les pièces nécessaires a la fabrication de votre moteur.
Comment va tenir l’hélice ?
Très simple, soit l’on colle directement, à l’aide de cyanoacrylate, l’hélice sur l’axe moteur. Soit l’on réalise une petite pièce toute simple que l’on appelle un prop saver, sur lequel l’hélice tiendra grâce à un simple joint torique, ou un élastique. Le couple ne sera de toute façon pas suffisant pour sectionner de joint.
Comment effectuer les mesures moteur ?
Le contrôle de la consommation moteur est le débit de consommation infligé à la batterie, donc il suffit de placer un ampèremètre branché en série entre le + de la batterie et le + du variateur.
De même, cette mesure de consommation ne doit pas être effectuée sur une batterie pleine, mais sur une batterie qui à déjà débité au moins 30 secondes pour une raison qui est simple : les performances du moteur sont forcements meilleurs sur une batterie pleine mais ne sont pas le reflet des performances souhaitées sur les cinq premières minutes de vol.
Pour le cas d’une alimentation stabilisée : si la batterie qui doit servir pour le vol est constitué de 8 éléments NI MH, la tension ne devras pas être de 8 fois 1.2 volts, mais de 8 fois 1.10 volts( voltage moyen d’un accumulateur qui débite).
Donc tension = 8.8 volts. Pour une batterie LI PO c’est le même principe, la tension à pleine charge est de 4.2 volts, mais quand il débite, elle, n’est plus que 3.7 à 3.8 volts.
La mise au point de ce genre de matériel est toujours une chose passionnante, avoir la joie de voir fonctionner un moteur de sa propre fabrication et qui à, en plus, des performances dignes des meilleurs modèles du commerce est vraiment très enrichissant.
J’espère que ce bref aperçu pourra vous permettre de mener à bien la fabrication de votre moteur, et pourquoi pas de beaucoup d’autres.
Exemple de moteur que l’on peut réaliser à partir d’un stator de 24 mm :
