[TUTO] Les moteurs a balais

Bonsoir a tous,


Ca fait quelques mois que le sujet m'interresse plus profondement et j'ai decider de faire un petit tuto pour partager les connaissances que j'ai acquis et ce que j'ai appris. Mes informations proviennent de discussion avec John de Holmes Hobbies, Eddie de Brood, de sujet trouver sur le net et rcc et enfin lecture du Big Jim's RC motor black book. Big Jim est réputer comme étant un des meilleurs a son époque, malheureusement il est décéder et son livre n'est plus disponible dans le commerce, cependant j'ai trouver un lien ou il y a une version pdf que je vous conseille de télécharger avant que ce lien ne disparaissent.

Certaines photos de ce post ne sont pas a moi.


Pour commencer et pour avoir plus facile après je vous propose de mettre une image sur tout ces termes :yesintel3:

Un moteur electrique a balais ou a charbon est constituer de:

- Une cage ou sator, c'est la partie du moteur qui contient les aimants ainsi qu'un roulement.
- Un rotor ou armature, le rotor est la partie mobile du moteur electrique. Le rotor est constituer de bobinage de cuivre enrouler autour d'induit, du collecteur et d'un axe.
- Une plaque de calage, ca sert a fixer le porte balais a la cage et régler l'avance.
- Un porte balais, il supporte l'autre coter du rotor a l'aide d'un roulement et il permet aussi de transmettre le courant du vario a l'armature via les balais. Sur le porte balais il y a aussi des condensateurs pour éliminer les parasites, et des ressorts.








Coment ca fonctionne?

Le courrant passe par les balais qui sont en contact avec le collecteur, le collecteur est constituer de plaquettes en cuivre isoler les unes des autres, il y en a le meme nombre que le nombre de pole du rotor, la plaquette permets au bobinage d’être alimenter et par conséquent de creer un champ magnétique qui est soit attirer ou repousser par les aimant de la cage. Cette force mets le rotor en mouvement, une autre plaquette se trouve ensuite en contact avec le balais et un autre bobinage est mis sous tension et ainsi de suite. Le nombre de tour et la section du cuivre utiliser détermine les caractéristique d'un moteur. Plus on monte dans les tours plus le moteur est lent et coupleux, plus la section de cuivre est grosse plus il y a de couple et meilleur est le rendement mais par contre un rotor plus lourd accélérera moin vite qu un rotor plus leger. Le type d'aimant utiliser dans la cage determine aussi les caractéristique d'un moteur et le type de balais et de ressort aussi, je reviendrais sur ce dernier point plus tard.





Les moteurs a balais de part leur nature requiert de la maintenance pour en tirer un maximum de performances, meme si dans notre application la vitesse n'est pas la priorité, un moteur bien monter aurat un meilleur rendement.

Il existe differents outils pour s'occuper de nos petits moteurs, chacun ayant une fonction differente.

-Un tour a collecteur permets de rectifier l'usure du collecteur et de le rendre parfaitement rond.
-Un chargeur ou dans mon cas un motormaster, ca permets de roder le moteur ou de faire fonctionner mon tour. Un chargeur fait tres bien l'affaire mais avec le moteur master j'ai une fonction de rodage pulser et je peux faire varier le voltage envoyer a mon tour sans quitter le programme pour le changer.
-Un support moteur et un ventillo pour le rodage, ca évite de faire tomber le moteur et le ventillo aide a dissipper la chaleur.
-Une barre d'alignement pour aligner les portes balais
-Un "comm stick" pour nettoyer les ballais, le collecteur et les portes balais. C'est un petit outil très utile mais une gomme pour bic fait l'affaire.
-Un "fussy brush" ca permet d'accelerer le rodage et d'adapter le balais au diametre du collecteur que l on utilise.
-Des rondelles pour caller le rotor.
-De l'huile pour roulement fluide.




Il y a plusieurs chose a faire pour entretenir votre moteur, tout ceci dépend de l'état du moteur, les gens ont tendances a remplacer les balais trop souvent mais il plus important d'avoir un collecteur parfaitement rond, de plus partir sur des balais qui ont déjà rouler accélère le rodage.

Si le collecteur est trop marquer par les balais il faut le passer au tour a collecteur. J'utilise un feutre indélébile pour recouvrir le collecteur entre chaque passes, ca fait office de lubrifiant et ca permet aussi de voire les partie plus basse que le reste, si il reste du noire il faut faire une autre passe. Une fois que vous avez fini il faut nettoyer les rainures etre les plaquette du colleteur avec un scalpel en allant très doucement sans appliquer de pression, certain dise de passer un bic sur les rainures aussi pour arrondir les arrêtes, ne les faites surtout pas je le fesait aussi au début mais ca ne sert absolument a rien et vous avez des chances de mettre en l'air votre collecteur, je le sais d’expérience le scalpel aussi prenner votre temps, j'ai deja rayer plusieurs collecteurs en ne faisant pas attention, heureusement je n’était pas trop bourrin et un petit passage au tour arrange le probleme.





Voila une fois fini.




Ensuite si les balais sont trop court ( en general en dessous de 7mm) ou qu'ils sont très décolorer ou même si il en manque un gros morceau il faut les remplacer. J'en profite pour parler un peu plus de balais. Les balais sont composer généralement de cuivre, d'argent et de graphite, le graphite sert de lubrifiant et la teneur en argent et cuivre détermine les caractéristique du balais. Au bout il y a un cable appeler shunt qui se fixe au collecteur. CE N'EST PAS le shunt qui se charge de conduire le courant au balais, le balais tire la plus grande partie du courant par ses flancs. C'est pour quoi il est tres important de bien degraisser et nettoyer le porte ballais. La barre d’alignement et du savon permette de bien polir les porte balais, ensuite j'utilise un cotton tige et le comm stick pour être sure que c'est parfaitement propre. Pour remplacer les balais vous pouvez soit les visser ou les souder, si vous les souder ne garder pas trop la panne du fer a souder dessus pendant longtemps pour ne pas trop rigidifier le shunt. Si vos balais sont a visser mais que vous preferer les souder, poncer un peu une petite zone sur le porte balais puis mettez un peu de décapant et souder. Une fois les balais remplacer il faut utiliser le fussy brush pour accélérer le processus de rodage. Une fois que les rainures sur les balais ont disparu vous pouvez arreter, il faut ensuite bien enlever toute la poussiere du moteur. Si c'est un nouveau porte balais il faut aligner les porte balais avant de faire ca. Etant donner que dans notre catégorie on utilise beaucoup la marche arrière et au vu de la vitesse de nos moteurs, il faut juste aligner les portes balais parfaitement, pas besoin de se prendre plus la tête en essayant de compenser le décallage des ballais a haute vitesse.










Une fois que c'est fait, si c'est un nouveau rotor que vous installer il faut caller le rotor, si c'est un moteur deja caller retenez combien de shim il y a de chaque coter de l'axe.
Pour caller le rotor il faut le mettre dans le moteur sans shim et enlever les ballais. En gardant le moteur a l'horizontale faite le tourner quelques fois en laissant le rotor a la main pour qu'il se centre dans le champ magnétique de la cage. Entre chaque lancer tirer l'armature vers la cage pour estimer le jeu ensuite mettez une rondelles fine et recommencer le processus. Une fois que l'armature est centrer dans le champ magnetique et qu'il n a plus besoin de mettre de shim de se coter la mettez en du coter du collecteur. Il faut juste un poil de jeu, un tout petit tac.







Une fois que le rotor est bien caller et que les ballais sont pret vous pouvez attaquer le rodage. 2 ou 3 min a 4.5v ensuite il faut nettoyer les ballais et le collecteur avec le comm stick et enfin votre moteur est pret et au meilleur de sa forme :yesd3: si vous voullez mettre un peu avance c'est le moment, chaque trait sur le portes balais représente 12*, vous pouvez utiliser un mètre ruban pour mesurer la distance entre chaque trait et convertir en degré.







Voila pour se qui est de l'entretien et du fonctionnement, si vous demonter votre moteur pour la première fois marquer un maximum de trucs pour le remonter exactement comme il était au debut, ca évite de faire des bêtises. Essayer d’organiser un maximum votre plan de travail ca aide :yesintel3:


Si vous avez des remarques, des corrections, des infos en plus ou tout simplement si ca vous a plu n’hésitez pas a poster :zunt3:

Je parlerais un peu plus des différentes options que brood et holmes proposent et leurs effets dans un autre post pour ceux qui ont des problèmes avec l'anglais.


Alex

 

:yesintel3: :yesintel3:

Merci riest:

 

La suite :yesintel3:



Comment faire varier les performances et les caractéristiques des moteurs?

Plusieurs choses sont possible, que ça soit chez Holmes ou Brood la liste d'option est longue, tant mieux tout le monde devrait trouver chaussure a son pied.



On va commencer par le porte balais, les balais et les ressorts.

Il existe plusieurs types et formes de balais, avec chacune leur effets.

Certains étant plus exotiques je me concentre sur ce qui est facilement disponible.

Commençons par les ballais rectangles, ce sont les plus courant.



- Standup: Excellent couple et drag break, bon démarrage mais mauvais rendement a haut régime.
- Laydown: Les même dimensions qu'un balais standup mais celui ci est coucher tandis que les standup sont debout. Démarrage un peu plus sensible, moins de couple mais apporte plus de puissance et plus de pointe.
- P-94: Ceux la sont carrer, c est un mix entre standup et laydown mais les effets sont plus ceux d'un balais laydown.

Ensuite il y a les balais ronds.

C est un peu la même chose qu'un laydown ou p-94 mais c'est portes balais la n'ont pas besoin d’être aligner, c'est très flou je peux me tromper mais en tout cas il n'existe pas d'outils pour le faire je vois pas comment il est possible de decaller les portes balais de genre. Parmi les portes ballais rond il y a les checkpoint ( qui sont exclusive a Holmes Hobbies maintenant) ou les orion v2. Il peut y en avoir d'autre, si vous avez des infos n’hésitez pas.

Apres il y a des formes plus exotiques comme des hexagones etc mais c'est la même chose qu'un p-94 ou un balais rond.

J'en profites pour préciser que avec une armatures 5 pôles ont ne peux qu'utiliser des portes ballais standup car étant donner que les autres sont plus large alors il y a des risque de court circuit. Ce qu'il est possible de faire c'est enlever 1mm de chaque coter du ballais pour réduire la largeur.


Deuxième chose qui change les caractéristiques d'un c'est ça teneur en argent. Plus d argent = plus de puissance mais plus agressif sur le collecteur ( ça dépend des marques) plus de cuivre = plus de couple


Une autre chose qu'il est possible de régler c'est la tension des ressorts.
Le ressort sert a tenir le ballais contre le collecteur et a lutter contre la répulsion provoquer par les étincelles.
Un ressort plus ferme donne plus de puissance mais offre un frein naturel supplémentaire et réduis la création d'arc électrique. Un ressort plus souple lui apporte plus de couple. Il y a aussi des combinaisons dites polariser, c est un ressort plus ferme sur la borne positive que la négative, il est aussi possible de mixer les ballais en mettant un ballais a haute teneur en argent sur le positif et un ballais longue durée sur le négatif. On bénéficie ainsi des effets d'un ballais charger en argent avec la lubrification d'un ballais longue durée. Pour les ressort un trop dure c est toujours mieux qu'un trop moux :yesintel3: je crois que ca s'applique aussi a autre chose :mdr3:




Le coeur du moteur c est le rotor, et la aussi mis a part le nombre de tour il y a un tas d'autre option même si la plupart sont inutiles pour notre utilisation.

Un moteur bobiner a la machine auras un moins bon rendement qu'un moteur bobiner a la main car le cuivre sera moins bien repartit autour de l'induit que ce la main experte d'un pro est capable de faire. Mais la différence n'est pas si grande que l'on pense, on parle de 5~15w, en changeant les balais et les ressorts d'un integy et en tournant le collecteur pour s'assurer qu'il est bien rond, aligner les portes balais etc on peut facilement réduire la différence a 5w, en achetant un moteur bobiner a la main c'est un pro qui a fait se travaille pour vous.

Le nombre de tour est la première chose a prendre en considération. En règle générale plus de tours = plus de couple, moins de puissance et de conso. Moins de tours = Plus de puissance, plus de conso et moins de couple.

Ensuite il y a le calibre des câbles utiliser pour bobiner le rotor, gros = plus lourd, accélération plus lente mais plus de couple et meilleur rendement. Fin= léger, bonne accélération mais moins coupleux. On peux aussi doubler un bobinages, c'est le même effet qu'un câble de grosse section et il aussi les câbles plat mais c est rare.

Mis a part le bobinage il y a le type d induit aussi qui influe le caractère d'un rotor et la aussi la liste est longue.
Commençons par le nombre de pôles. Les plus courant sont les 3 pôles, il donnent un très bon couple et rendement mais le démarrage peux laisser a désirer. Le deuxième types d' armatures dispo c'est des 5 pôles, pour avoir une équivalence avec un 3 pôles il faut multiplier le nombre de tour par deux. Un 15t 3 pôles a la même vitesse plus ou moins qu'un 30t 3 pôles. Les 5 pôles offre une extrême souplesse et une très bonne pointe mais on un rendement moins bon et un couple moins bon qu'un rotor 3 pôles.

Le compromis entre les deux semblerait etre les rotor de type "skewed" c est un 3 pôles mais "twister", il faut que je trouve une photo se sera plus facile a comprendre. L'avantage de se type de rotor c'est d'offrir une souplesse presque égale a un 5 poles tout en offrant plus de couple et un meilleur rendement. Des que je peux me le permettre je me prends une paire :twisted:

L'épaisseur de l'induit aussi influe les performances du rotor, les effets sont les mêmes que la section de câble.

Et enfin le collecteur. Plus le diamètre est grand plus il offre du couple, plus il est petit plus il offre un bon rendement et de la puissance.


Il existe deux méthode d’équilibrage, a l'epoxy et a la perceuse.

L’équilibrage a l'epoxy offre l'avantage de ne pas enlever de métal de l induit mais des morceaux d'epoxy peuvent s'enlever a cause d'un débris tandis qu'a la perceuse c est durable.

En rainurant l induit pour enlever du métal il est possible aussi d'assouplir un peu un rotor 3 pôles, la direction de la rainure défini les effets mais retirer du métal réduis d'office le couple.


Une rotor avec un induit tourner a un certain diamètre et polis offre l'avantage d'avoir un espace plus regulier entre les aimants de la cage donc moins de resistance a l'air, le bruit est different aussi :mrgreen: , le champ magnétique est plus régulier aussi. Ça assoupli et ça réduis un peu le couple.



Et enfin le dernier point c'est la cage, et la il y a les aimants et l’épaisseur de la cage qui joue.

Commençons par les aimants, le type d’aimant influe les perfs. Plus le champ magnétique est fort plus il y a du couple, plus il est faible plus il y a de la puissance. Mais presque toute les cages dispo maintenant sont équiper d'aimant super puissant.

Il y a des cages avec deux aimants et d autre avec 4. Deux aimant offre un meilleur rendement et plus de couple tandis que 4 aimants offre plus de souplesse et sont plus léger.

L’épaisseur de la cage influe sur le champ magnétique, plus c'est fin moins le rendement est bon.





Vous l'aurez compris c'est une histoire de compromis :read3: :sarcas3: :read3: :sarcas3:

 

Rendement oui c'est ça, ce qui baisse le rendement c'est toute les pertes en chaleur ( moteur chaud, arc électrique etc..), vibration, traînée et résistance etc.

Ma vision des choses c'est de privilégier un maximum les petits trucs qui apporte un gain de couple ( balais, induit, section du cable) et de choisir son nombre de tour en fonction de la gouache que l'on veut.

Merci Thierry :yesintel3:








Voila quelques photos de rotor Brood. On voit bien les différents nombres de pôles, forme et épaisseur d'induit, type de collecteur etc.

 

Voila une petite charte a titre indicatif de differents balais d'après Big Jim.

 

De rien Francky :zunt3:

Si je me souviens bien un collecteur 7,5mm est hs a 6,89mm

 

En faisant l entretien de tes moteurs tu augmente leur duree de vie. Ca coute peut etre le prix de quelques moteurs mais tu les gardera plus longtemps.

Le tour integy que holmes vend est pas mal pour commencer. Je l ai aussi mais il y a pas d outils diamant, mais la lame ne s use pas trop vite et peux etre optionner plus tard.

Sur ebay il doit y en avoir aussi: Hudy, Team Cobra, Integy, Muchmore