Propulsion avec oDrive et moteur brushless

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alf@
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Propulsion avec oDrive et moteur brushless

Post by alf@ » Thu 31 Oct 2019, 22:18

Bonsoir à tous,

J'ai posé une question sur notre twitter concernant un projet de bloc moteur et j'ai eu beaucoup de réponses intéressantes. tellement que je me suis dis que ce serait dommage des reléguer cet échange à twitter uniquement.

Voici donc notre problématique: nous avons besoin de nouveaux blocs moteur et nous avons déjà en stock deux oDrives 3.5. En revanche on manque de moteurs (des BLDC maxon, assez délicat à utiliser avec une oDrive), du coup on s'est dit: on va prendre le type de moteur pour lequel l'oDrive est prévu à savoir les moteurs BL de modélisme dit Brushless direct current (BLDC) quoique cette dénomination est incorrecte puisqu'il s'agit de moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) .
Pour ceux qui ne connaissent pas l'oDrive, c'est un double contrôleur de moteur BL prenant en charge leur asservissement (en vitesse, en position) via des entrées d'encodeur et contrôlé en UART ou en CAN (en dev)

Dans notre cas un premier jet de la mécanique ressemble à ceci:

Image


Et c'est sans attendre que l'équipe canadienne Grum nous a confirmé que l'oDrive pouvait faire des merveilles sur un robot de la coupe, cf la présentation de leur robot 2019 qui l'utilise, un exemple en video de leur petit robot.

Les Karibous m'ont fait la remarque le kV du moteur MFO Prop promenade 50-60 270Kv 2400W que je proposais était un peu trop élevé (mine d'information sur le kV des moteurs).
Dans la foulé Barbatronic propose une propulsion en direct au travers d'un réducteur et me fourni quelques astuces de recherche, je note l'idée malgré la crainte de me retrouver avec une entraxe démentielle.

Hivas de l'équipe Astromonkey fait aussi l'éloge de l'oDrive et rappelle l'importance de la résistance de puissance associée à l'oDrive. cette dernière permet d'absorber l'énergie au freinage.
Dans leur configuration: moteur 270kV et réduction de 1:4
à cela je me demande quelle taille de roues ils utilisent et si le ventilateur sur le moteur est requis?

Dernière réponse de nos fana des quatre roues favoris: Loli Senpaï qui utilise un moteur sur leur chariot élévateur bien puissant à voir leur vidéo. Quel kV super bas pour une si petite taille. ok il coûte cher mais point important il intègre des capteurs à effet hall.
Cela permet en les branchant à l'oDrive de se passer d'encodeur sur le moteur au détriment de la précision de son positionnement mais avec 7 paires d'aimant sur sa cage et 3 capteurs ça fait déjà 7x2x3=42 pas/tour. dans notre cas avec la réduction par courroie de 1:3.5 et la roue de 60mm ça fait 1,28mm/pas. ça pourrait suffire.


Avance rapide jusqu'à ce soir, ou en suis-je des réflexions:
- le moteur de Loli Senpaï est retenu pour l'instant, reste à choisir la source d'approvisionnement (le site fabricant ou aliexpress)
- Je suis tombé sur une vidéo ou un spécialiste de l'oDrive montre un direct drive. une très bonne sources d'inspiration. la vidéo m'apprends notamment qu'une réduction de 1:30 est trop forte et que si je veux mettre un encodeur, le CUI AMT102-V est un bon candidat pour peu que l'axe moteur soit assez long
- pour les direct drive la suggestion de Barbatronic est intéressante mais les axe sont trop petit, je prévois plutot de partir sur un réducteur de ce type avec le gros inconvénient qu'il utilise un axe 5mm en entré et que le moteur fait 6mm. à ce stade je suis en discussion avec les deux fabricants pour voir si l'un deux peut modifier son produit.
- avec une réduction du 1:10 le réducteur n'est pas trop long et je devrais pouvoir me passe d'encodeur car avec les capteurs halls et le ratio ça fait 0,448mm/pas. à tester mais si possible je vais prévoir de quoi ajouter/enlever l'encodeur AMT102-V.
- je dois voir comment assembler mon direct drive et notamment monter la roue autour du réducteur. je souhaiterai aussi pouvoir monter ma roue codeuse sur le bloc moteur directement (fixation du pivot).
Last edited by alf@ on Fri 01 Nov 2019, 10:39, edited 1 time in total.
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Augustin.B
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Re: Propulsion avec oDrive et moteur brushless

Post by Augustin.B » Thu 31 Oct 2019, 22:49

J'apporte une solution sympa niveau adaptabilité : https://www.omc-stepperonline.com/brushless-dc-motor

Ce site vend des BLDC en format Nema standard, c'est très modique, et ça permet d'y adapter des réducteur planétaires full métal qu'on peut trouver très facilement sur ali ou autre part, au final on part sur maximum 60-70€ par moteur, et on a une solution adaptée à l'application propulsion (avec en prime les vrais spécifications du moteur qui sont rarement données pour des BLDC de drone en outrunner).

Ca simplifie aussi la méca (pas besoin de courroie et de système de tension), ça la rend aussi simple que d'intégrer des steppers en fait vu que le format est le même.

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Re: Propulsion avec oDrive et moteur brushless

Post by alf@ » Sat 02 Nov 2019, 13:18

Effectivement, j'avais oublié de mentionné ce site qui offre une alternative intéressante.

Après avoir identifié et modélisé un assemblage de test:
Image
Image

qui impliquait un minimum de modifications du moteur et du réducteur. Et dont l'ensemble aurait été tenu par une bride sur le réducteur, tout en ne faisant gagner que 6mm de large à mon robot.

J'ai réalisé une erreur:
la vitesse maximum
- 70kV et 22V d'alimentation on arrive à une vitesse moteur max à vide de 70x22=1540 rpm
- le réducteur étant de 1:10 ça fait une roue à 154 rpm
- la roue faisant 64mm de diamètre: on fait du 31m/min ou 0.52m/s
- minus environs 30% pour l'effort: 0.36m/s
comparé à notre précédent robot qui était à 1,4m/s max c'est dérisoire.

Conclusion le réducteur est bien trop important, il existe des modèles à boitier équivalent qui font 1:5 voir 1:4 mais même dans ce dernier cas cela ne fait que 0,90m/s
l'idéal serait un réducteur de 1:2.5 ce qui est facilement faisable avec une courroie... que l'on cherche à éviter.

bah du coup je me dis qu'un direct drive ça pourrais le faire, un truc de ce genre:
Image

Et pour ce faire je me tourne pour le modèle juste un peu au dessus de moteur BL maintenant si je fait les calculs je suis à 3,6m/s.
Mais j'espère pas me tromper car même si j'ai des encodeurs moteurs pour la précision de positionnement, j'ai encore un doute sur le couple à faible vitesse.

Pour revenir sur des nouvelles réponses à ma question initiale:
Alex de la team Good Enough m'a suggéré les moteurs BL de type pancake mais c'est un type de moteur que j'ai écarté pour des questions de complexité d'assemblage, ce qui ne les empêche pas d'être techniquement de bon candidat.
On a d'ailleurs Projet & Tech Legacy qui ont fait un magnifique bloc moteur avec ce type de moteur
et Cybernetique en nord qui parle de sa propre solution à base de maxon EC45-flat 30W avec des détails sur son site web.
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