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Techniques des moteurs Brushless


19 réponses à ce sujet

#1 Oracid

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Posté 04 avril 2019 - 03:52

Dans ce fil, je vous propose de faire le point de nos connaissances sur les moteurs Brushless.

Mes connaissances personnelles sur le sujet sont extrêmement limitées, je vous invite donc à venir ici partager les vôtres.
Nhésitez pas à intervenir si je dis des bêtises, je corrigerai ce premier post autant de fois que nécessaire.

Si jai bien compris, les moteurs Brushless, comme leur nom lindique en anglais, sont dépourvus de balaies (ou charbons) de contact permettant d'apporter le courant aux bobines comme c'est le plus souvent le cas pour les moteurs à courant continu.
Pour ce faire, le plus simple est de rendre les bobines, fixes, et les aimants, mobiles. En effet, dans un moteur à courant continu des balaies glissants sont nécessaires pour apporter le courant aux bobines du rotor.
Dans un moteur Brushless, c'est donc bien les aimants qui tournent et les bobines qui restent fixes. Le gros avantage, c'est de supprimer les étincelles produites par les balaies qui coutent très chères en énergie dans les moteurs à courant continu.

Ces dernières années, grâce à l'avènement du drone, les moteurs Brushless accessibles au grand publique ont connu un très grand développement et sont aujourd'hui très accessibles.

Il existe deux grandes catégories de moteurs Brushless, ceux dont les aimants forment un rotor au centre du moteur, on les appelle des Inrunners, et ceux dont les aimants sont répartis sur la carcasse externe du moteur, on les appelle des Outrunners, et dans ce dernier cas, cest bien la carcasse du moteur qui tourne, laxe du moteur y étant relié mécaniquement.
Mais tout ceci est très bien décrit dans la vidéo ci-dessous qui est en anglais. Malheureusement je n'en ai pas trouvée de convaincante en français.
Je vous propose d'arréter là ce post pour éviter une longueur indigeste et de développer plusieurs points techniques dans les posts suivants.



#2 Oracid

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Posté 05 avril 2019 - 04:49

Sur le corps des moteurs Brushless, il apparait souvent la référence d'une unité exprimée en KV. Par exemple 1000KV.
Cette unité exprime le nombre de tours par minute pour une tension de 1V.
Si par exemple, vous utilisez une batterie 2S qui a donc une tension denviron 7,4V, la vitesse du moteur sera de 7400 tours par minute. Pour une batterie 3S qui a une tension denviron 11V, cela fera 11000 tours par minute, etc.

Cette importance donnée à la vitesse du moteur Brushless vient sans doute du fait qu'ils sont très utilisés sur les drones, sans aucune réduction.
Il est assez rare de trouver des réducteurs de vitesse spécifiques aux moteurs Brushless Outrunner utilisés sur les drones. On trouve quelques motoréducteurs, mais le plus souvent pour des moteurs Brushless Inrunner.

Il n'est donc pas rare de trouver des vidéos qui vous proposent de faire votre propre réducteur.

Par exemple l'intérêt de la vidéo, ci-dessous, qui est déjà passée plusieurs fois sur le forum, n'est pas évidente au prime abord. En réalité son objectif premier est tout simplement de proposer la réalisation d'un réducteur pour moteur Brushless. Le moteur utilisé, https://hobbyking.co...nner-motor.html



Sur cette autre vidéo, déjà vue également, on propose un réducteur cycloïdal, donc de faible encombrement. Moteur utilisé, https://hobbyking.co...otor-motor.html



Et sur cette dernière vidéo, ma préférée, on vous montre comment détourner un réducteur de moteur à courant continu pour l'adapter à un moteur petit moteur Brushless.



Il existe donc un vrai problème concernant la réduction de vitesse des moteurs Brushless. C'est sans doute pour cette raison que des YouTubers comme James Bruton ou Ivan Miranda, utilisent des moteurs très puissants de 2750W, mais avec un faible KV de 192( https://hobbyking.co...nner-motor.html) et dun poids de 1,3kg.

Vous pouvez le constater par vous-même sur cette vidéo, à 2'50" .


Personnellement, je pense qu'il nest pas raisonnable d'utiliser de tel moteur et qu'il est préférable de coupler un moteur beaucoup moins puissant avec un réducteur de vitesse.

#3 Forthman

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Posté 05 avril 2019 - 11:18

le brushless est à la mode, tous les fabricants d'outillages électroportatifs en proposent, souvent avec une belle étiquette "brushless" sur le matériel.

Le brushless est un gage de durée de vie, car tout le monde sait que la cause principale de casse, ce sont ces foutus balais... :pardon:

 

Le terme brushless est souvent associé à un type de moteur particulier, alors qu'il existe des moteurs avec ou sans aimants permanents,

synchrones ou asynchrones.

Mais le point commun de tous ces moteurs, c'est que ce ne sont plus des moteurs à courant continu.

Il faut donc une interface électronique plus ou moins intelligente pour les piloter, et c'est pourquoi il aura fallu attendre que des composants spécialisés

abordables soient disponibles pour en trouver dans les ateliers des bidouilleurs.

 

 

Le gros avantage de ces moteurs, une fois la complexité électronique maîtrisée, c'est de pouvoir gérer très précisément la vitesse et le couple.

 

Pour ce qui est de l'utilisation des réducteurs (enfin, de la non utilisation) je pense que c'est surtout du au fait que les bidouilleurs ont plutôt une

approche empirique : j'ai vu ça sur tel truc, je vais tester sur mon char, zut ça marche pas, je manque de puissance, bon bien je mets un moteur plus puissant...

Et on se retrouve avec des véhicules très gros/lourds avec des batteries devant délivrer plusieurs dizaines d'ampère pour un résultat

comparable à ce que l'on avait dans les années 80 avec 2 petits moteurs à courant continu et 6 piles 1.5V :crazy: (avec des piles alcalines quand-même, les piles salines c'est nul)



#4 Oracid

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Posté 06 avril 2019 - 09:59

La commande des moteurs Brushless se fait à l'aide d'un circuit électronique appelé ESC (Electronic Speed Controller).
A l'aide d'un ESC, un moteur Brushless se commande de la même manière qu'un servomoteur ou plus exactement qu'un servomoteur à rotation continu. Il se commande donc en vitesse et non pas en position.

Si vous avez regardé avec attention la première vidéo de ce fil, vous avez pu voir à partir de 6'43", comment brancher l'ensemble ESC et moteur Brushless à une carte Arduino et comment le programmer à l'aide de la bibliothèque servo.h
Je remets ici cette vidéo pour vous éviter de perdre le fil.



Pour ceux qui préfère une vidéo en français, voici celle de notre ami Thonain, plus orientée pour les drones et la Radio commande, mais tout aussi intéressante.



#5 Mike118

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Posté 06 avril 2019 - 11:52

My two cents : Pour piloter des moteurs brushless pour des application robotique voici quelques drivers qui peuvent vous intéresser : 

VESC http://vedder.se/2015/01/vesc-open-source-esc/  avec un article qui en parle sur hack a day https://hackaday.com...s-motor-driver/

 

Odrive https://odriverobotics.com/ driver de moteur utilisé par james bruton entre autre

 

 

Et un peu de littérature sur le sensorless https://www.ncbi.nlm...les/PMC3231115/


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#6 Oracid

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Posté 11 avril 2019 - 07:28

J'ai trouvé quelques moteurs Brushless avec des réducteurs de vitesse.
Par exemple, celui là qui a un codeur incorporé et pèse 425g, sans l'électronique de commande.
https://fr.aliexpres...2856080008.html

Pour une vitesse de 80rpm en 12V, il a un couple de 7,3kg.cm (voir le tableau dans la description).

Quelque chose m'échappe. Comparons ce moteur avec un servo Brushless 360° comme celui là, https://www.robot-ma...0-de-jx-40kgcm/qui a un couple de 40kg.cm et une vitesse d'environ 80rpm et pèse 76g.

Quel est l'intérêt d'utiliser ce type de moteur si un servo fait beaucoup mieux ?

Bringsmart 5840-3650 Brushless.png

#7 Forthman

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Posté 11 avril 2019 - 09:41

ce moteur ne consomme que 0.23A, donc normal que le couple ne soit pas exceptionnel.

par contre niveau durée de vie, je pense qu'il doit faire beaucoup mieux que le servo



#8 Mike118

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Posté 10 octobre 2019 - 11:21

Je relance un peu le sujet : 

Lors de la toulouse robot race certains concurrents ont discutés de l'utilisation des cartes Odrives et VESC pour piloter des moteurs brushless avec certains ayant eu des problèmes et d'autres non avec l'Odrive ...  

Du coup si il y en a qui ont des retours sur ces produits je serais preneur =)

Thot tu aurais le contact des participants de la TRR pour leur montrer ce sujet ? :P 


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#9 ashira

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Posté 11 octobre 2019 - 11:34

Sur ce genre de driver le plus gros problème c'est les pics de tension liés à la commutation rapide des mosfets.
Et comme il n'y a pas beaucoup de marge de tension au niveau des composants, c'est pas très robuste.
Dans la configuration du driver tu peux limiter le courant des grilles des mosfets pour avoir des commutations plus douce.

#10 Mike118

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Posté 11 octobre 2019 - 12:15

Tu as eu des problèmes de robustesse sur le VESC ou sur l'ODRIVE ? 

Le retour de problème que j'ai eu c'est plus pour ce qui est de la calibration et de l'utilisation... Pas du tout au niveau de la robustesse jusqu'à présent ... 


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#11 ashira

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Posté 11 octobre 2019 - 12:38

Oui j'ai vu la version 48v de l'odrive ne pas tenir longtemps avec des moteurs de presque 1kW en charge.

#12 Mike118

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Posté 11 octobre 2019 - 03:57

1KW de moteur aussi ! :P 

J'ai vu nulle part la puissance max que supportait la carte ... Tu as vu cette spec quelque part toi ?
Si ça se trouve avec 1KW de moteurs on est au dessus des specs de la carte ... 


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#13 ashira

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Posté 11 octobre 2019 - 05:37

C'est pas beaucoup :P

 

Ils indiquent 100A en pointe, mais ca tient bien 40A en continue, voir plus: 

https://discourse.od...hermistor/972/1



#14 Forthman

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Posté 11 octobre 2019 - 08:39

la température ambiante est de 13.4°C , j'imagine qu'à 20-25 les résultats vont être un poil différents :beach:



#15 Oracid

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Posté 17 juillet 2020 - 01:00

Pour les fans du Brushless, voici une vidéo qui va peut-être vous intéresser :

 



#16 Oracid

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Posté 26 juillet 2020 - 08:28

Backyard Robotics fait principalement des quadrupèdes avec des moteurs Brushless comme actionneurs.

Depuis quelques temps il a développé un driver. Enfin, LE driver !

Si vous voulez en savoir plus, c'est par ici :

https://backyardrobotics.eu/

https://hackaday.io/...otor-controller

https://docs.google....jGxTVg/viewform

 

La classe !

 



#17 Forthman

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Posté 31 juillet 2020 - 09:01

Ce que je trouve très intéressant,  c'est que ce genre de moteur, et de pilotage existe depuis longtemps dans l'industrie (sur des machines numériques en particulier)

Mais les secrets sont bien gardés, et les pièces coûtent un bras.

Et là des petites sociétés, ou juste des passionnés commencent à obtenir les mêmes résultats pour des prix dérisoires. :yahoo: 



#18 Bacab

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Posté 01 août 2020 - 10:32

Un "avantage" dont on m'a parlé au sujet des brushless c'est que, si l'on fait tourner un moteur électrique "classique" sous l'eau les charbons s'usent et le moteur cesse de fonctionner, avec un brushless on a pas ce problème et donc on peut les utiliser dans un sous-marin, par exemple, sans avoir à les enfermer dans un caisson étanche. J'ai vu plusieurs réalisations amateurs partant sur ce postulat (que je n'ai pas vérifié) et c'est ce qui m'a décidé à me lancer dans la construction de mon R.O.V. (en passant faut vraiment que je m'y remette).



#19 Forthman

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Posté 01 août 2020 - 02:52

C'est vrai que le collecteur d'un moteur à balais + les balais  sont en cuivre "nu" donc ces derniers vont s'oxyder très vite au contact de l'eau. (l'électrolyse n'arrange rien)

 

Mais sur un brushless, il y a quand-même des soudures et des roulements qui ne sont pas fait non plus pour faire trempette.

En tout cas, si c'est pas écrit dessus, c'est pas fait pour :no:



#20 Bacab

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Posté 02 août 2020 - 05:35

C'est vrai que le collecteur d'un moteur à balais + les balais  sont en cuivre "nu" donc ces derniers vont s'oxyder très vite au contact de l'eau. (l'électrolyse n'arrange rien)

 

Mais sur un brushless, il y a quand-même des soudures et des roulements qui ne sont pas fait non plus pour faire trempette.

En tout cas, si c'est pas écrit dessus, c'est pas fait pour :no:

On verra bien lorsque j'essaierai (d'ici 107 ans, lorsque je retrouverai la motivation pour finir ce *^*ùm^*$ de sous-marin).





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