1-Tout, vous saurez tout sur les brushless


Au début, lorsqu’on appréhende les moteurs Brushless on a tendance à les choisir en fonction du kv. On ne regarde ni le poids ni le rendement. Seuls les kv nous intéressent. Éventuellement la tension d’utilisation maximum.

Mais au fur et à mesure que l’on comprend leur fonctionnement, on comprend que rien ne saurait être plus faux.

Il y aura énormément de paramètres à prendre en compte dans le choix du Brushless. Et c’est toujours mieux de comprendre les choses dans la vie.

Le premier mot que nous allons bannir pour ne pas avoir l’air d’une nouille à une soirée Brushless, c’est le mot ” couple “. Remplaçons le par ” rendement ” pour le moment. C’est à dire par la quantité d’énergie électrique transformée en énergie mécanique. Ou la propension d’un moteur à ne pas gaspiller l’énergie électrique en énergie thermique.

Si les moteurs à charbon d’antan ont été surclassés par les Brushless, c’est car ces derniers ont un rendement beaucoup plus élevé. A taille plus petite, ils délivrent bien plus de ” puissance “.

  • Avant d’entamer cette explication en profondeur levons-nous pour remercier deux personnes :
    Michael Faraday qui a construit le premier appareil produisant une rotation électromagnétique.
  • ET NuZ sans qui j’aurais eu bien plus de difficultés à simplifier les caractéristiques d’un Brushless.

Le choix du moteur

Il y a des facteurs à prendre en compte pour choisir et il faut le faire dans cet ordre :

  1. Le poids. Il détermine la résistance à la chaleur. Le gros point faible du Brushless.
  2. Le rendement : plus il est élevé plus votre moteur est bon. Et coûte cher. 75 % c’est nul et 95% c’est très bon.
  3. Le kv ou nombre de tours par volt à vide : en ce nous concerne il est d’autant plus important qu’on ne peut pas utiliser n’importe quel kv avec n’importe quelle hélice. Malgré cela le kv n’est pas révélateur de la puissance d’un moteur car il indique les tours par volt. Or, il suffit d’augmenter la tension pour obtenir x tours par volt avec un kv plus faible.
    De plus, le kv dépend du bobinage. Simple, double, épais…
  4. Le nombre de tours limite. Défini par la partie mécanique du moteur. Roulements, matériaux. Vous dépassez la valeur max et ça chauffe. Au revoir magnétisme des aimants et adieu le moteur. 80 °C étant un maximum relatif.
  5. La résistance à la chaleur. Eviter de dépasser 80 degrés avec un moteur de qualité et 70 avec un standard.
Un tableau assez complet

Un tableau assez complet

 

  • KV……………………………………………………….2000
  • Configu ration……………………………………………12N14
  • PStator Diameter……………………………………….22mm
  • Stator Length……………………………………………….6mm
  • Shaft Diameter……………………………………………3mm
  • Motor Dimensions (Dia.*Len)………………………………………..Φ27×18.5mm
  • Weight (g)………………………………………………………..30g
  • ldle current(10)@10v(A)……………………………0.A
  • No.of Cells(Lipo)…………………………………………2-3S
  • Max Continuous current(A)180S………………………………….18A
  • Max Continuous Power(W)180S……………………………..180W
  • Max. efficiency current……………………………………(2-5A)>80%
  • Internal resistance………………………………………..82mΩ

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La bonne conjugaison de tous ces facteurs évitera les pertes d’énergie magnétiques, mécaniques et évitera la chauffe des moteurs et contrôleurs. On obtiendra alors bon un rendement et une meilleure autonomie. On en revient toujours à ça : le rendement.

Évidemment, la conso est aussi un facteur important mais surtout pour les accus et leur durée de vie.

Mieux vaut un trop gros moteur qu’un trop maigre heu… petit. Car plus il est gros, plus il encaisse la chaleur et surchauffe moins. Un 1806 avec des 7″ va chauffer trop fort et la répétition du phénomène le tuera vite. Magnétisme plus chaleur = décès du magnétisme.

Choisir la puissance à délivrer

C’est le poids qui va déterminer ce choix. Plus vous volez lourd, plus il faudra de puissance délivrée, sans chauffe excessive. Idem pour les accélérations longues. Le poids et les gaz vont provoquer la chauffe. Si le moteur est trop petit, il dissipera moins la chaleur.
En gros; le moteur ne doit pas trop souffrir. La preuve expliquée par NuZ :

Le courant consommé par un moteur électrique est directement proportionnel au couple résistant qu’on lui applique. Ça veut dire que plus il “force” (rapport de transmission élevé, poids du châssis élevé) et plus il consomme d’ampères pour faire avancer le châssis. Et si il n’est pas prévu pour consommer autant il va surchauffer et finira pas cramer son bobinage ou démagnétiser les aimants du rotor. Inversement, si le moteur est suffisamment gros, on peut lui en demander beaucoup et tirer des rapports de malade sans qu’il chauffe.

MAIS l’inverse est également vrai. Un moteur trop puissant pour un châssis trop léger fait chuter le rendement. A vide, un brushless chauffe autant que trop sollicité.

Vous aurez compris que la chaleur, c’est pas bon. J’entends par là une chaleur excessive. Supérieure à celle prévue par le constructeur.
D’où l’importance du refroidissement. De ce côté là les droneux sont mieux lotis que les rouleux. Car nos moteurs sont à l’air libre. Davantage que sur une voiture en tout cas.

Le pourquoi du comment du kv

Mieux vaut prendre un exemple tout de suite.

Pour un moteur qui a un rendement de 90 % plus le kv est élevé et moins le moteur sera assez puissant pour faire tourner une grosse hélice pour une consommation donnée ( et chauffera ).
En revanche, il fera tourner une hélice adaptée plus rapidement en nombre de tours et atteindra ce nombre de tours plus vite. Je pense que maintenant vous êtes prêts à parler de couple à nouveau.

Un moteur à 90 % de rendement et 2000 kv en 10v consommera disons 10 W à 20 000 tours. Un moteur à 70 % pourra obtenir les mêmes résultats. Mais il lui faudra plus que 10 W. Et il chauffera plus.
Si vous préférez, un moteur avec moins de kv aura besoin de plus de volts pour le même résultat. Je sais, c’est la galère…

Un exemple plus clair encore :

-moteur brushless 2200Kv (1 tour de bobinage )
– moteur brushless 1100Kv ( 2 tours )

En 4S le premier fera 14.8 x 2200 soit 32 560 tours.
Avec le second on peut atteindre ce chiffre en 8S avec la même conso. Mais, le bobinage est 2 fois plus long et 2 fois plus fin sur un 1100 kv. ( on part du principe qu’ils ont une taille et un poids identiques. Ainsi qu’un rendement similaire ). Dans la pratique un faible kv aura pourtant un rendement meilleur que celui d’un fort kv. Pourquoi ?

  1. Car la résistance du bobinage du petit kv est moindre. Le fil étant plus fin et remplissant mieux l’espace, on peut en caser plus.
  2. Au lieu d’en mettre deux fois plus on utilisera une longueur inférieure au double de la longueur du bobinage du 2200 kv.
  3. Cela diminue la résistance. Or, résistance = chaleur et chaleur = perte de rendement.

Bref, le nombre de kv est finalement peu parlant. Mieux vaut un meilleur rendement en 3S que monter en 4S avec un moteur moins bon. Voila pourquoi le rendement est le premier facteur de choix.

Pilotage et durée de vie des éléments

Peut-être savez vous que cela que traduit aussi en termes de sensations. Les accélérations sont brusques avec les grands KV. Les petits Kv eux sont plus souples à l’usage. L’idéal pour un racer étant le kv moyen.

Encore une chose. Plus le kv est grand, plus il tire sur votre batterie et malmène vos contrôleurs. Donc durée de vie limitée des accus.

Avez-vous remarqué que la 3S de votre Phantom est toujours en vie ? ( 920 kv )
Combien de 4S avez vous assassiner avec vos racers ? ( 2300 kv ).

Stop !

On va s’arrêter là pour aujourd’hui. C’est un sujet complexe et je n’ai même pas abordé les esc. Pour les accus référez-vous à cet article. Reste à voir le rôle du bobinage et de sa forme. Du nombre des aimants et de la qualité des matériaux. Etes-vous prêts ? Pas moi. Vais me coucher. La suite bientôt.

Comme le souligne Titop , il n’est pas question de choisir un moteur seul. Vous le savez déjà. L’hélice est un facteur supplémentaire à prendre en considération. Il s’agit ici d’explorer la théorie.

Fred à fouillé sur la toile et vous dégotté Cette page de feu bungymania . Vous y trouverez plein de specs !

 


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