Les moteurs brushless et leur ESC

LES MOTEURS BRUSHLESS

Le moteur brushless utilise l'énergie électrique contenue dans des accumulateurs pour la transformer en énergie mécanique.
Ce type de moteur fait partie des générateurs dit "synchrone", comme les alternateurs par exemple.

Le moteur brushless est un moteur dont le rotor est constitué d'aimants permanents. Un capteur est associé à ce rotor. L'appellation brushless signifie "sans balais". Les classiques balais qui se chargent de maintenir le flux électrique à l'intérieur du moteur sont donc remplacés ici par le capteur qui joue un rôle de pilote au sein de ces moteurs.

Le brushless reproduit les bénéfices du moteur à aimant permanent (brushed) sans avoir besoin de brosses, ce qui donne un entretien minime et un couple puissant et une vitesse variable. Les aimants se situent à l’inverse des moteurs classiques, c'est à dire qu'ils sont sur le rotor au lieu d’être sur le stator, ce qui permet d'éliminer les brosses.

On retrouve des moteurs dits brushless dans nos graveurs de DVD, dans les minis hélicoptères électriques radio télécommandés, dans certains servos de commandes de machine robot. Le TGV utilise une variante d'un moteur "synchrone" pour assurer sa traction.

Un moteur brushless dit "synchrone" contrairement au moteur à balais ne fonctionne pas en courant continu. Il fonctionne grâce à un signal sinusoïdal triphasé. En effet, un moteur brushless possède trois bornes, décalées à 120° l'une de l'autre. Un contrôleur, alimenté par une source de courant continue, transforme ce signal en un signal que l’on pourrait appeler "alternatif triphasé".

Deux des bornes du moteur brushless sont alimentées à tour de rôle, créant ainsi un champ "tournant". Par exemple : alimentation des bornes 1 et 2, puis 2 et 3, puis 3 et 1. La boucle est bouclée, le rotor peut tourner.
Petite parenthèse si vous voulez faire "tourner" deux moteurs brushless avec un seul contrôleur il faut les caler avant le lancement (départ même borne).

Il existe deux types de moteurs brushless, sensorless (sans capteur) et sensored (à capteur) :
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 d'éviter ce qu'on appelle le "cogging" ou acoups 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".

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.

Autre parenthèse si vous voulez inverser le sens de rotation d’un moteur brushless il suffit d’inverser deux des trois fils (ne fonctionne qu’avec les moteur "sensorless").

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 sont 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 (de toute les façons, elle doit être inférieure à 50000 tours) 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 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 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.

Papé

Papé a écrit:...
Un moteur brushless dit "synchrone" contrairement au moteur à balais ne fonctionne pas en courant continu. Il fonctionne grâce à un signal sinusoïdal triphasé. En effet, un moteur brushless possède trois bornes, décalées à 120° l'une de l'autre. Un contrôleur, alimenté par une source de courant continue, transforme ce signal en un signal que l’on pourrait appeler "alternatif triphasé".

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Voici un exemple d'un graphique d'un moteur brushless RPM/Couple/Courant:

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Un moteur brushless DC 2 pôles sont fait ainsi:
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Chacun des trois câbles reliant le moteur envoie un signal DC mais ils sont déphasé l'un de l'autre de 120deg.
Le signal ressemble a ceci:
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A+

Oui c'est que j'expliquais non : trois bornes (A B C) et une déphasage de l'alimentation, ce que j'ai appelé "alternatif (alternance) triphasé".

Papé

+1 Papé

J'ai seulement ajouté des photos à tes explications sur les moteurs brushless

Merci et A+

Oui je vais les ajouter sur mon .doc si tu veux bien ?

Papé

Pas de trouble, ce n'est pas mes photos, ils ont été prisent sur le WEB

A+

OK merci A+