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3. Caractéristiques Moteurs
� caractéristiques moteur et plages d'utilisation
Séminaire, © maxon motor ag 2008
Partie 4: Caractéristiques des moteurs DC
� courbes caractéristiques
� plages d'utilisation
� données au catalogue
� s'applique aux moteurs DC et EC– ainsi "EC" = "brushless DC" (BLDC)
IUPel ⋅= Mn30
Pmech ⋅π=
2J IRP ⋅=
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Création de force et coupleforces:force sur conducteur avec courant au champs magnétique
couple:somme de tous les forces à la distance de l'axe
influences:géométriedensité du fluxnombre de tours
courant I
construction
application
IkM M ⋅=
force
force
direction de courant vers bride
champs magnétique
direction de courant vers balais
Constantes électromecaniques
� constante de couple kM
– couple produit proportionnel au courant moteur
– unité: mNm / A
� constante de vitesse kn
– lois d'induction: Variation de flux induit une tension proportionnelle à la vitesse
– utilisée pour la calculation de la vitesse à vide n0
– unité: min-1 / V
� relation– kM et kn sont des valeurs réciproques
– exprimé en unités du catalogue
Ukn n0 ⋅=
indn Ukn ⋅=
IkM M ⋅=
Vmin
AmNm000'30
kk1
nM
−
π=⋅
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Moteur comme circuit électrique
indtI UIREMKIRLU +⋅≅+⋅+⋅= ∂
∂
tension moteur U: +_
FEM LR
IU
IRUUind ⋅−=
Mn kM
RUkn ⋅−=
MMn
Ukn
Mk
R000'30Ukn
n
2M
n
⋅∆∆−⋅=
⋅
⋅
π−⋅=
FEM: tension induite
résistance (bobinage) R
inductivité de bobinage L • chute de tension à travers L
peut être négligée pour des moteurs DC
Courbe vitesse-couplevitesse n
couple M
U > UN
U = UN
MH
n0
∆n
∆M
Ukn n0 ⋅=
MMn
Ukn n ⋅∆∆−⋅=
courant IIA
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Pente vitesse / couple
vitesse n
couple MMH
n0∆n
∆M
moteur fort: • courbe vitesse-couple plate, ∆n/∆M petit• insensible aux variations de charge• p.ex. aimant fort, large moteur
moteur faible: • courbe vitesse-couple raide, ∆n/∆M grand• insensible aux variations de charge• p.ex. aimant faible, petit moteur
Combien la vitesse est-elle réduit ∆n, si le couple du moteur est élevéde ∆M?
M1, n1
M2, n2
iH
i2M M
nR
k000'30
Mn =⋅
⋅π=
∆∆
Série des bobinages
pente vitesse-couple� pratiquement constante pour la série de bobinage� facteur de remplissage constant: même densité de cuivre
n
M
à U = constant
fil gros
fil mince
variantes de bobinages pouradapter:
� la puissance électrique d'entrée (tension, courant)
� la puissance mécanique de sortie (vitesse, couple)
3. Caractéristiques moteurs page 5Séminaire, 2008 © by maxon motor ag, 2008
Série des bobinages
faible résistance
� fil gros avec peux de tours
� faible tension nominale
� courants à vide et de démarrage élevés
� faible constante de couple (mNm/A)
� haute constante de vitesse (min-1/V)
haute résistance
résistance augmente de gauche à droit
� fil mince avec beaucoup de tours
� tension nominale élevée
� courants à vide et de démarrage faibles
� haute constante de couple (mNm/A)
� petite constante de vitesse (min-1/V)
Caractéristiques des moteurs maxon
Valeurs à la tension nominale
Caractéristiques
Données thermiques
Données mécaniques (palier/roulements)
3. Caractéristiques moteurs page 6Séminaire, 2008 © by maxon motor ag, 2008
Valeurs à la tension nominale� à la tension nominale UN
� au courant nominal IN
� démarrage– couple de dém. résultant MH
– courant de dém. résultant IA
� point de travail nominal– vitesse nominal résultante nN
– couple nominal résultant MN
� point de travail à vide– vitesse à vide résultante n0
– courant à vide résultant I0
décrivent des points detravail spécifiques:
n
M
Caractéristiques moteursdécrivent la construction et le comportement en général
� indépendant de tension et courant
� valeurs dépendants du bobinage (électromécanique)– résistance aux bornes (phase-phase) R
– inductivité aux bornes (phase-phase) L
– constante de couple kM
– constante de vitesse kn
� valeurs quasiment indépendants du bobinage(mécanique)– pente vitesse-couple ∆n/∆M
– constante de temps mécanique τm
– inertie du rotor JMot
3. Caractéristiques moteurs page 7Séminaire, 2008 © by maxon motor ag, 2008
Données thermiquesdécrivent le comportement et les limites thermiques
� dépendent fortement des conditions de montage
� conditions standard:
� échauffer et refroidir– résistance therm. carcasse-ambiant Rth2
– résistance therm. bobinage-carcasse Rth1
– constante de temps thermique bobinage τthW
– constante de temps thermique moteur τthS
� limites thermiques– gamme de température ambiante
– température max. de bobinage Tmax
plaque en plastique
montage horizontale
convection libre àtempérature ambiante de 25 °C
Données mécaniques
� nombre de tours limite– considérations de durée de vie des roulements (EC)
– vitesse relative max. entre collecteur et balais (DC)
� jeu axial et radial– supprimés par une précharge axiale
� charge axiale et radiale– dynamique: en opération
– statique: arrêté
force de chassage (axe soutenu)
F5
Fd
dl
charge radiale pour les différentes distances 5d FF ≈
décrivent la vitesse limite et les paliers et roulements
3. Caractéristiques moteurs page 8Séminaire, 2008 © by maxon motor ag, 2008
Tolérances standard maxon
� résistance de bobinage +/- 7 %
� valeurs magnétique +/- 8 %
– kM proportionnel ∆kM +/- 8%
– kn réciproque ∆kn -/+ 8%
– aimant plus faible n0 augmenté
– aimant plus fort n0 réduit
n
M
1.081.0
1.00.86 1.16
0.92
Influence de la température
coefficient de températureCu + 0.39 % par K AlNiCo - 0.02 % pro K
Ferrit - 0.2 % pro K
NdFeB - 0.13 % pro K
température résistance valeurs magnétiques
� exemple: moteur RE
∆T = + 50K R: + 19.5 % kn + 6.5 % (vitesse à vide)
kM - 6.5 % (plus de courant!)
couple de démarrage MH : - 22 %
3. Caractéristiques moteurs page 9Séminaire, 2008 © by maxon motor ag, 2008
Les limites du moteur: Plages d'utilisation
MN,IN
nmax
vitesse n
couple M
courant I
fonctionnement permanent
fonctionnement intermittent
- température ambiante réduite- bonne dissipation
- température ambiante augmentée- mauvaise dissipation
Fonctionnement intermittent en surcharge
fonctionnement en courte durée possible
Last MN 2MN 3MN 4MN
valeurs typique
� moteur peut être surcharge en courte durée– limite: température max. de bobinage
– dépends de la constante de temps thermique de bobinage τW et l'échelle de la surchargedurée de la
surcharge
5τW
4τW
3τW
2τW
1τW
fonctionnement en courte durée interdit
M
fonc
tionn
emen
t pe
rman
ent
3. Caractéristiques moteurs page 10Séminaire, 2008 © by maxon motor ag, 2008
� pas de critères uniformes– puissance électrique au point de travail nominal
– puissance de sortie au point de travail nominal:
– ou puissance de sortie max. P2,max
– mais aussi des facteurs "marché"
Puissance assignée
� résultat:– Puissance assignée n'est
que un valeur indicatif
– l'entraînement doit respecter vitesse et couple indépendamment
NNtyp Mn30
P ⋅⋅π=
10 Wn
M
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