Planete Sciences

Bonjour à tous et à toutes.

Je suis en train de travailler sur un bras robotisé composé de plusieurs moteurs brushless (sans balais) et je rencontre un problème au niveau du moteur qui représente l'épaule.
En effet c'est celui qui est exposé à la plus grosse charge (en terme de masse) et donc qui chauffe le plus.
Le bras est constitué de fibres de carbone et les moteurs y sont encastrés donc la chaleur dissipée par effet de Joule et par hystérésis est emmagasinée dans le bras.

Je cherche donc un moyen de diminuer cette chaleur produite (peu importe le moyen) sachant que l'espace est limité pour ajouter des composants.

J'écoute donc vos propositions et vous remercie d'avance.

Si le moteur chauffe trop, c'est peut-être tout simplement parce qu'il n'est pas correctement dimensionné pour ce que tu lui demandes : as-tu fait des calculs précis de couple, puissance, inertie, etc... avant de choisir le moteur ?

Par ailleurs, il serait bon que le système mécanique soit relativement équilibré (comme une grue, avec un système de contrepoids) et/ou irréversible, de manière à ne pas faire forcer le moteur lorsque le bras est tendu mais immobile.

_________________
Totofweb
http://www.totofweb.net

En fait le moteur a passé tous les tests de conformités.

Lorsque le bras est utilisé de manière "courante" la paroi du bras atteint une temperature d'environ 25 degrés à une temperature ambiante de 23 degrés.

Mais il y a surchauffe lorsque je laisse le bras a l'horizontale, que je place un sac de sable au niveau "de l'avant bras" et que je force le bras à se lever.

On cherche donc par mesure de sécurité a diminuer cette dissipation de chaleur justement.

Une idée consistait de changer l'armature du rotor+stator de l'aluminium à l'acier. En effet un acier de bonne qualité permet de diminuer les pertes par hystérésis.
Sauf que lorsque le moteur force, il n'y a pas de "roulement" donc pas de pertes par hystérésis. La dissipation de chaleur est donc uniquement due aux pertes Joule. Le changement d'aluminium en acier ne résout pas mon problème.
De plus je ne désire pas alourdir le robot sachant que l'acier est beaucoup plus lourd que l'alu...

Si c'est par sécurité et pas un cas normal de fonctionnement, tu pourrais mettre une protection software non ?

a+

_________________
Code source de notre robot

Qu'entends tu exactement par protection software?

Tu détecte de façon logiciel le blocage et tu coupes le moteur si nécessaire.

a+

_________________
Code source de notre robot

Est-ce que ce ne serait pas intéressant d'utiliser un plus grand rapport de réduction ?
Le couple auquel le moteur lui même doit résister dans le cas dont tu parles serait réduit d'autant, et les échauffements aussi.
Ou alors carrément utiliser un réducteur non réversible...

_________________
Jeune vieux croulant - Moi - I-Grebot - (nos vidéos)

Je ne comprend pas bien ce que tu entends par "pertes par hystérésis", mais pour ce qui est de la dissipation thermique du moteur, l'idée de mieux évacuer la chaleur du moteur peut être une alternative intéressante : augmenter les surfaces de contact avec l'air, changer les matériaux (au passage, l'aluminium à une bien meilleur conductivité thermique que l'acier), forcer la convection (ventilateur), watercooling, etc... A condition que les éléments chauffant du moteur (bobines) soient "thermiquement accessibles", tout sera fonction de la température admissible à tel ou tel endroit, du facteur de marche du moteur à l'état de surcharge et de la charge.

Pour le reste je rejoins tout ce qui a été répondu. C'est normal qu'un moteur chauffe pour maintenir un couple constant à l'arrêt, il aurait fallu augmenter le réducteur pour réduire les pertes par effet joules ou éventuellement utiliser un réducteur non réversible.

Au pire tu peux peut-être ajouter un frein mécanique.

_________________
Membre de OMyBot : Tant qu'ça roule, c'est cool !
www.omybot.com
Ex membre de l'ISTY2000 (Institut de Science et Technique des Yvelines)
Ex membre du CRIC (IUT de Cachan)

Merci pour vos conseils.

Cependant je pense avoir une autre idée.

Existe-il un adhésif dissipateur thermique qu'on appliquerqit sur toute la paroi interne du robot?

Il existe du ruban adhesif en cuivre pour transmettre la chaleur.

Peut-être ici, quoi que ça semble pas très épais.

_________________
Jeune vieux croulant - Moi - I-Grebot - (nos vidéos)

Salut,

Un des deux moyens pour augmenter la dissipation de chaleur est d'augmenter la surface, ce qui permet d'augmenter la convection naturelle et la dissipation par rayonnement.
De manière générale, un moteur est limité en courant par ses propriétés thermiques. Dans les moteurs les plus détaillés, le constructeur va jusqu'à fournir une résistance thermique entre les bobines et le stator, et entre le stator et l'air ambiant.
Cependant cette dernière valeur est très dépendante de ton montage, puisque par exemple monter le moteur sur une grosse plaque en alu permet de baisser la résistance thermique entre stator et air ambiant de 55% !
En revanche, si tu montes ton moteur dans un tube fermé par exemple (c'est ce que j'ai compris en première lecture, mais en relisant, je ne suis pas sûr - il faudrait un croquis...) ton moteur n'est plus à l'air libre, donc il y a d'autres résistances thermiques entre ton moteur et l'air ambiant, et la température de ta bobine s'élève encore lorsque tu cherches à dissiper la même puissance que précédemment. Dans ce cas, il faut chercher à transmettre la chaleur du moteur au chassis extérieur, ça peut se faire avec de la pâte thermique, ou une pièce en alu (très bon conducteur de chaleur) qui fait un pont entre le moteur et le chassis extérieur (avec de la pâte thermique aux liaisons). A noter que le composite carbone est dans mes souvenirs mauvais pour conduire la chaleur, principalement à cause de la résine qui est isolante.

Si ton moteur est au contact de l'air ambiant, il faut que tu améliores la résistance thermique entre le stator et l'air, dans ce cas il y a plusieurs possibilités :
. Peindre ton moteur (la couche extérieure en alu) en noir pour augmenter le rayonnement (le mieux est de l'anodiser, mais bon). C'est souvent déjà le cas... L'impact est assez faible, mais peut se ressentir dans certains cas.
. Monter une pièce en alu de plus grande surface (avec des ailettes par exemple) peinte en noir sur le corps du moteur (jonction moteur - pièce en pâte thermique). Le problème, c'est qu'il te faut de la place, et ça te rajoute de la masse.

Mais ces méthodes n'ont pour effet que de baisser légèrement la résistance thermique stator - air... si la valeur de base est déjà faible, et que l'échauffement est principalement dû au contact thermique bobine - stator, tu auras du mal à faire baisser ta température sans changer le rapport de réduction. Il faudrait que tu connaisses les valeurs et que tu fasses quelques calculs pour savoir si ça vaut le coup.

Pour ce qui est des pertes dûes à l'hystérésis, changer l'alu en acier ne change rien, puisque le champ magnétique ne passe pas par l'alu (ou alors, ton moteur est très bizarrement construit).

L'autre solution est, comme il a été suggéré plus haut, d'introduire un système de convection forcée, à eau (pompe) ou à air (ventilo).

_________________
Chbi
Plus ça marche pas, plus on a de chances que ça marche !

Supaero 2003-6, NoWheel Team 2007-13 (Happy Birthday : Ruibik's Team)