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3. Caractéristiques moteurs page 1Séminaire, 2008 © by maxon motor ag, 2008

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 ⋅=


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=⋅


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


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)


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)


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


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


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 %


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


� 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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