Remagnétisation rotor moteur synchrone

[phobos13]

Bonjour à tous,

Je suis actuellement à la recherche d'un procédé efficace premettant d'effectuer la remagnétisation du rotor d'un moteur synchrone.

Voici quelques clichés de l'ensemble rotor / stator

Liens vers DSCN3271.jpg et

DSCN3277.jpg

supprimés.


Comme vous pouvez le constater, le rotor a une forme bien particulière, il semblerait qu'il soit constitué d'un aimant central cylindrique coiffé à ses extrémités par deux pièces métalliques garnies d'encoches sur leur périphérie.

Je pense que ces pièces permettent de guider le flux magnétique de façon à ce qu'il se retrouve correctement orienté vis à vis du circuit magnétique du stator..

Dans un premier temps, mon objectif est de concevoir un circuit magnétique ayant une forme optimale afin de premettre la remagnétisation de ce type de rotor dans les meilleures conditions.

Pour cela, j'avais pensé à une structure en U, équipée de deux enroulements, les extrémités du U auraient une forme concave pouvant épouser la forme des bagues du rotor.

Que pensez vous de cette solution ?, quelqu'un s'est il déja lancé dans ce type de réalisation ?

Merci d'avance


Bonjour phobos13 et tout le groupe

Pour être conforme à l'épinglé

http://forums.futura-sciences.com/thread224229.html

Le lien vers l'image a été supprimé.

Les PJ doivent être sur le serveur.

Merci de la replacer.


.
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[Tropique]

Hello,

La première photo n'est pas fameuse, mais je suppose que l'aimant central est cylindrique et a une magnétisation axiale, les pièces polaires permettant de créer le nombre de poles voulu.
Dans ces conditions, je pense que la meilleure solution est de démonter l'aimant (si c'est faisable), et de le magnétiser avec un solénoide. C'est une méthode facile, rapide et légère, alors qu'avec un circuit magnétique, il faut prévoir un usinage, trouver un matériau à haute saturation, etc.
Avec le solénoide, il suffit d'un condensateur de 10000 à 50000µF chargé à quelques dizaines de volts. Le solénoide peut être réalisé avec quelques spires à quelques dizaines de spires de fil souple 2.5² p.ex..
Il faut essayer de faire un contact aussi franc et rapide que possible, pour ne pas perdre d'énergie dans des arcs (le mercure est interdit, mais un contact de puissance au mercure est bien pratique pour ce genre de chose).
On peut recommencer plusieurs fois l'opération (toujours dans le même sens), en variant les paramètres pour optimiser l'aimantation.

[invited6b5c4ff]

Bonjour

Juste par curiousité, qu'est-ce qui te fait croire que l'aimant est démagnétisé?

Tu as perdu de la FEM ?

[gienas]

Ceci n'est pas une réponse, mais une invitation à proposer à nouveau des pièces jointes.

Ce message sera supprimé dès la prochaine réponse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phobos13]

Bonsoir,

Effectivement, le moteur a perdu de la FEM, comparé à un neuf, cela n'a plus rien à voir.

Concernant le rotor, l'aimant est effectivement cylindrique et magnétisé de façon axiale.

Les pièces polaires ne sont malheureusement pas démontables (soudées sur l'arbre, je remettrais des photos supplémentaires sous peu ....), il faut donc obligatoirement que j'effectue cette remagnétisation avec le rotor "en l'état".

Dans ce cas de figure, je pense que la seule solution à ma disposition reste le circuit magnétique.

Concernant la forme de ce dernier, que pensez-vous de la description de mon premier post ?

[invited6b5c4ff]

Si tu as reussi a demagnetiser cet aimant, il s'agit tres probablement d'un AlNiCo. (Aimant un peu vielllot en fer a cheval dans la panthere rose...)

Tu l'as probablement demagnetise en le sortant du stator

Tu peux le remagnetiser comme l'a dit Tropic, mais s'il n'est pas place dans un circuit magnetique ferme, il risque de reperdre instantanement sa magnetisation. L'ideal serait de le faire directement dans le moteur, en utilisant le stator pour fermer le flux magnetique. Est-ce que ca te parrait possible?

Bon courage

[phobos13]

Effectivement, j'ai constaté une perte de couple moteur suite à la dépose du rotor, ce qui pourrait confirmer ton hypothèse pit74.

Par contre, concernant la possibilité de remagnétiser le rotor in situ, je ne pense pas que l'opération soit réalisable, le stator ayant une structure assez particulière qui, je pense, risque de "court-circuiter" le flux magnétique, bien entendu, je peux me tromper .... (je mettrais une photo du stator demain afin que tout le monde puisse y voir plus clair).

Juste par curiosité, quelle est le phénomène qui provoque cet affaiblissement du champ magnétique lors de la dépose du rotor ?

[invited6b5c4ff]

Juste par curiosité, quelle est le phénomène qui provoque cet affaiblissement du champ magnétique lors de la dépose du rotor ?

Bonjour,

Pour faire simple.

En sortant le rotor du stator, tu sorts l'aimant de son circuit magnétique. Son point de fonctionnement est déplacé.

Les aimants AlNiCo ont un cycle d'hystérésis plus fin que les autres types d'aimant (Ferrite, NdFeBr ...).

En déplaçant le point de fonctionnement de l'aimant, tu l'obliges à déplacer champ au-delà de son cycle d'hystéries et tu le démagnétises.

[phobos13]

Bonjour,

Voici quelques photos du rotor ainsi que du stator.

DSCN3275.jpg

DSCN3274.jpg

DSCN3277.jpg

DSCN3276.jpg

Que pensez vous de la bête ?
Personnellement, je doute qu'une remagnétisation in situ soit possible, cependant, je n'ai aucune certitude .....


Un (ou plusieurs) avis seraient les bienvenus

Merci d'avance

[invited6b5c4ff]

Ces moteurs pas a pas ont un entrefer extremement fin. Il faudrait donc choisir le fil le plus gros a ta disposition passant entre deux bobines du stator. A defaut, en mettre deux ou trois en parralle.

Tu fais un tour de l'aimant du rotor avec ton fil.
Tu replaces le rotor dans le stator en faisant passer les deux extremite du fil entre deux bobines. A la limite, tu n'es pas oblige de faire un tour complet.
Tu coupes le fil au plus court
Tu decharges une capacite dans le fil comme l'a decrit Tropic (la plus grosse possible, avec un contact le plus franc possible).

Tu retires le fil sans sortir le rotor en faisant tourner le rotor en meme temps que tu tires sur le fil... Assez delicat, mais faisable.

Pas trop complique les explications ?

L'autre solution plus industrielle consiste a faire un circuit magnetique de magnetisation, puis de faire directement coulisser le rotor dans le stator. Un peu plus de mecanique a faire...

Bon courage

[Tropique]

Ces moteurs pas a pas ont un entrefer extremement fin. Il faudrait donc choisir le fil le plus gros a ta disposition passant entre deux bobines du stator. A defaut, en mettre deux ou trois en parralle.

Tu fais un tour de l'aimant du rotor avec ton fil.
Tu replaces le rotor dans le stator en faisant passer les deux extremite du fil entre deux bobines. A la limite, tu n'es pas oblige de faire un tour complet.
Tu coupes le fil au plus court
Tu decharges une capacite dans le fil comme l'a decrit Tropic (la plus grosse possible, avec un contact le plus franc possible).

Tu retires le fil sans sortir le rotor en faisant tourner le rotor en meme temps que tu tires sur le fil... Assez delicat, mais faisable.

Pas trop complique les explications ?

L'autre solution plus industrielle consiste a faire un circuit magnetique de magnetisation, puis de faire directement coulisser le rotor dans le stator. Un peu plus de mecanique a faire...

Bon courage

Une solution hybride serait de faire un shunt magnétique cylindrique, comme le stator, mais avec un dégagement légèrement plus grand pour avoir plus de facilité pour dégager le fil.
Mais avant, j'essayerais le solénoide sans rien d'autre, peut-être que ça suffirait, p.ex. si c'est un samarium/cobalt. Si ça ne va pas, il sera toujours temps d'envisager les solutions lourdes.

[phobos13]

OK Tropic, merci pour ces infos,

Avant d'envisager ta solution, ne serait il pas possible d'utiliser le stator pour remagnétiser le rotor ?

J'ai effectué un relevé du cablage des bobines, et lorsque l'on alimente le moteur entre les bornes 2 et 3, j'alimente quatre bobines (disposées chacune à 90° l'une de l'autre, chaque enroulement en vis à vis possède la même polarité).

Après vérification, ça a l'air de tomper pile poil avec les griffes des pièces polaires du rotor.... de cette façon, le circuit magnétique se retrouve fermé correctement

Si je bidouille un système avec une batterie de condos, un monostable pour limiter la durée de l'impulsion + un dispositif qui évitera que l'ensemble ne se mette à osciller lorsque le condo se déchargera dans les enroulements, penses tu que ça pourrait le faire ?

Les enroulements ne risquent t-ils pas de souffrir avec un tel traitement ?

Pour info, lors de mes tests, j'ai alimenté le moteur en 48V pour un courant de 600mA, cependant, le champ magnétique produit par le stator n'était pas très violent ....... c'est peut être ce qui risque de rendre caduque la solution de remagnétisation par le stator ....

[Tropique]

C'est une méthode qui est effectivement utilisée pour la magnétisation des rotors, mais il faut voir si le design du moteur est compatible avec cette méthode. En plus, il y a des subtilités. Voir p.ex. ceci:
http://www.patentstorm.us/patents/63...scription.html
Tu peux employer une batterie de condo telle quelle, il est inutile de faire des complications avec un monostable, c'est la quantité d'énergie stockée qui va limiter l'impulsion. Il est par contre utile d'ajouter une diode de puissance en série dans le circuit, pour éviter une démagnétisation sur le demi-cycle opposé, au cas où le Q du système serait >1.
Le paramètre critique est le courant de crête, qui doit typiquement valoir des dizaines de fois le courant nominal. La durée est sans importance, mais il faut quand même que le condensateur ait une valeur assez élevée pour que le courant puisse monter assez haut, compte tenu de l'inductance des enroulements. Avec une impulsion isolée, l'échauffement ne devrait pas poser de problème, le facteur limitatif sera la tenue des isolements.
Il est important de bien serrer tous les boulons avant l'opération, et de bloquer l'axe très solidement et très rigidement.

[phobos13]

Alors, je suis passé aux travaux pratiques cet après midi

- Première tentative, remagnétiser en utilisant le stator, résultat : échec, les enroulements sont trop résistifs, le courant est trop faible, donc on oublie.

- Deuxième tentative, remagnétiser en bobinant un solénoide sur le rotor, plus précisément dans la gorge entre les pièces polaires.
L'alimentation de la bobine est composée d'une batterie de condos d'une capacité totale de 287 000µF, une diode est connectée en série afin d'éviter la mise en oscillations.
Les condos sont chargés sous 30V

Après décharge dans le solénoide, catastrophe ....rotor complètement démagnétisé, un bout de ferraille totalement neutre magnétiquement

Après reflexion, j'ai constaté que le circuit magnétique n'était pas fermé, donc j'ai de nouveau effectué la manip décrite précédemment, mais avec le rotor en place dans le stator.

Et la, youpi, rotor à nouveau magnétisé !!

Par contre, même si je constate un léger mieux par rapport à avant, ce n'est pas encore ça ....

Et malheureusement, je suis toujours obligé de sortir le rotor pour enlever la bobine après la manip, ce qui me fait surement perdre du magnétisme, donc pas top ....

J'ai pensé aux solution suivantes :

Utiliser un solénoide à faible nombre de spires afin qu'il puisse être déposé avec le rotor en place, le tout alimenté (de façon très breve, bien sur) par une alim de 6V 200A, ce qui devrais donner pas mal de patate .....

Dans le pire des cas, si obligé de déposer le rotor, utiliser des clous glissés entre les bobinages du stator, de façon à essayer de maintenir fermé le circuit magnétique du rotor, c'est pas terrible, mais bon on ne sait jamais.

Pourriez vous me donner un avis là dessus ?

[Tropique]

Je crois qu'il vaut mieux t'en tenir aux condensateurs: ce qui compte, c'est le courant de crête, et une batterie de condos, même modeste, monte facilement beaucoup plus haut que 200A. D'ailleurs, j'ai l'impression que ton compromis tension/capacité est un peu trop orienté capacité. Tu pourras mettre du fil assez fin pour pouvoir l'extraire facilement. Les clous, je n'y crois pas trop. Peut-être essayer d'insérer des tôles de transfo.
Dans ta première manip, le champ que tu as généré était marginal (et tu as magnétisé dans la mauvaise direction!): tu as pu passer de B+ à 0 sur ta courbe d'hystérésis, mais il ne restait pas assez d'énergie pour aller jusqu'à B-. Peut-être qu'une deuxième impulsion l'aurait permis, mais de toute façons, il vaut mieux travailler avec une marge confortable --> augmenter la tension.
Et ne pas hésiter à faire plusieurs essais, avec des nombres de spires différents, pour trouver l'optimum.

[phobos13]

Merci pour tes infos Tropic,

J'ai à nouveau procédé à plusieurs essais ce matin, j'ai suivi tes conseils et procédé à la mise en série de quelques capas afin de pouvoir monter la tension d'alim à 80V, la capacité totale est désormais de 202 000µF.

La bobine est composée de 10 spires de fil 0.25mm² gainé téflon

Avec cette configuration, j'obtiens de bons résultats, le rotor est devenu très dur à tourner à la main, comparé à un moteur neuf, je dirais que c'est presque aussi résistant !!

La remagnétisation se fait rotor en place, en suivant la méthode décrite précédemment par Pit74 et avec un peu de patience, j'arrive maintenant à extraire le fil sans devoir tout redéposer

Je vais faire de nouveaux essais cet après midi, en essayant de passer à 20 spires pour le bobinage, on verra ce que ça donne ...

[phobos13]

Alors, bilan de l'après midi :

Essai de remagnétisation avec la même config que citée dans le précédent post, mais avec une tension de 95V et une bobine de 20 spires, mais avec un fil légèrement plus fin .

Résultat, j'ai encore gagné en magnétisme, cette fois ci, le moteur a une résistance à la rotation aussi élevée qu'un moteur neuf.., bref, on dirait que c'est gagné !! )

A la limite, j'essaierai avec une tension plus élevée, genre 150V cependant, à cause des associations série / parallèle, la capacité globale tombera à 65000µF ....faudra que je vois ce que ça donne, à moins que l'aimant ne soit déja saturé, ce qui est probable ....


Autre petite question :

Je désirerais comparer les performance de ce moteur remagnétisé par rapport à un neuf, pour cela, j'aimerais mesurer leur couple.

Je pense qu'il doit exister des capteurs ou appareillages spécifiques pour ce genre de mesure, mais leur prix doit être relativement élevé ...

Existe t-il un moyen qui soit à la portée d'un amateur pour réaliser ce type de mesure ?

[Tropique]

A la limite, j'essaierai avec une tension plus élevée, genre 150V cependant, à cause des associations série / parallèle, la capacité globale tombera à 65000µF ....faudra que je vois ce que ça donne, à moins que l'aimant ne soit déja saturé, ce qui est probable ....

A chaque nouvelle manip, prend soin de la faire dans le même sens que les précédentes, pour n'avoir pas à remonter toute la pente!

Autre petite question :

Je désirerais comparer les performance de ce moteur remagnétisé par rapport à un neuf, pour cela, j'aimerais mesurer leur couple.

Je pense qu'il doit exister des capteurs ou appareillages spécifiques pour ce genre de mesure, mais leur prix doit être relativement élevé ...

Existe t-il un moyen qui soit à la portée d'un amateur pour réaliser ce type de mesure ?

Une méthode simple: tu les montes sur un axe commun, et tu en branches un sur le module de controle, réglé à une vitesse fixe.
Tu mesures la tension en sortie d'une des phases de celui qui est entrainé, ensuite tu swappes entraineur/entrainé, tu refais la mesure, et le rapport U1/U2 te donne la valeur B1/B2 avec une bonne précision.
Il faut que le moteur marche en mode stepper ou synchrone, pas brushless ou auto-synchrone.

[phobos13]

A chaque nouvelle manip, prend soin de la faire dans le même sens que les précédentes, pour n'avoir pas à remonter toute la pente!

Le pire, c'est que lors de ma première tentative, j'ai accidentellement remagnétisé le rotor dans le mavais sens...., résultat, plus de champ magnétique .... (comme tu l'as expliqué, je me suis retrouvé à 0 sur la courbe hystéresis...), tout ça parce que je n'avais pas correctement identifié les pôles nord et sud de l'aimant qui m'a permis de déterminer ceux du rotor ....

Il faut que le moteur marche en mode stepper ou synchrone, pas brushless ou auto-synchrone.

Alors là, il me faut plus de précisions ...., le mode stepper, ça, je vois.
Je sais ce qu'est un moteur brushless, par contre, mode brushless ??

Egalement, quelle est la différence entre mode synchrone et auto synchrone ?

Le moteur que j'ai remagnétisé est alimenté d'une façon assez spéciale via un ensemble variateur de fréquences à sortie triphasé / transformateurs (j'essaierai de mettre le schéma en ligne, ca sera beaucoup plus clair qu'une obscure explication ....).

La résultante de ce montage est une tension triphasée ayant les caractéristiques suivantes :

Entre phases 1 et 2, 2 et 3 : 145V 60Hz
Entre phase 1 et 3 : 200V 60Hz

Le moteur tourne à 72 T/min, ça ne ressemble pas à un fonctionnement synchrone .., je peux me tromper, mais je pensais que ce genre de moteur avait une fréquence de rotation multiple de celle qui l'alimente

Pourtant, à la vue de la structure du moteur, c'est une machine synchrone ..

L'électromagnétisme n'est pas mon point fort, mais je trouve ça vraiment passionnant, et tu as l'air d'en connaitre un rayon dans ce domaine, pourrais tu (encore une fois) éclairer ma lanterne ?

Merci d'avance

[phobos13]

Alors, j'ai effectué quelques recherches sur le Net.

D'après ce que j'ai pu voir (et comprendre), le mode auto synchrone correspondrait à un moteur synchrone équipé d'un système permettant de connaitre la position angulaire du rotor afin de pouvoir effectuer une correction au niveau du champ tournant (éviter le glissement lorsque le couple augmente, etc)

Est ce exact ?

[Tropique]

Exact.
Dans ton cas, il ne faut pas de mode auto-synchrone pour faire ta mesure, parceque la vitesse ne sera pas rigoureusement définie, alors qu'en mode synchrone ou stepper, c'est la fréquence de la source qui fixe rigidement la vitesse.
Et pour connaitre la Fém en mode alternateur, il faut une vitesse fixe pour faire les comparaisons. Je t'ai proposé de les accoupler parceque ça me paraissait le plus simple et que ça ne nécéssitait pas de matos supplémentaire, mais tu peux utiliser n'importe quelle autre source de rotation stable et précise.
Ton moteur tourne très lentement à cause du nombre élevé de pôles qu'il a, normalement 50 paires, vu la vitesse (à moins qu'il n'y ait encore une astuce).

[phobos13]

Bonjour à tous,

Petite question, j'ai essayé de remagnétiser de petits aimants cylindriques qui semblent être des AlNiCo en utilisant la même procédure que pour le moteur, à savoir aimant monté dans un circuit magnétique fermé avec le solénoide qui va bien autour de l'aimant ...

Après remagnétisation, tant que le circuit magnétique n'est pas ouvert, l'aimant semble avoir une grande force, on sent bien la résistance de l'aimant "collé" sur les toles par le champ magnétique, par contre lorsque le circuit est ouvert, l'aimant se trouve à nouveau complètement "à plat".

Est-il possible que l'aimant soit "usé", ou est ce tout simplement un phénomène normal avec les AlNiCo ?

[Tropique]

Si c'est un alnico, c'est normal, c'est une de leur faiblesse, raison pour laquelle ils ne sont pratiquement plus utilisés. Même quand on ne les démonte pas, il suffit d'une pointe de courant anormale pour les démagnétiser.

[phobos13]

Bonsoir à tous,

Après le succès de la remagnétisation du précédent moteur (encore merci à Tropic et Pit74 pour leur aide), je me lance dans la remagnétisation d'un autre moteur similaire au précédent, avec cependant une différence majeure, à savoir :

- Le rotor est plus long (moteur plus puissant), en fait il est constitué de deux rotors identiques à celui du moteur précédent, mais disposés bout à bout, ce qui donne un ensemble composé de deux aimants cylindriques, et de quatre pièces polaires.
L'espace entre les pièces polaires laisse apparaitre deux gorges (une par aimant), que j'utilise pour bobiner les solénoides.

Pour tenter de remagnétiser ce rotor, j'ai procédé séparément pour les deux parties du rotor, à savoir :

- Mise en place du solénoide (40 spires, fil émaillé 0.5 mm) dans la gorge de la première partie du rotor, remise en place de l'intégralité du rotor dans le stator
- Impulsion de 95V avec capas de 208 000µF (répétée 3 fois)
- Extraction du solénoide sans dépose du rotor (il faut beaucoup de patience ....)
- déplacement du rotor, de façon à rendre accessible la gorge de la seconde partie pour la mise en place du solénoide (la première partie du rotor est également déplacée, car solidaire de la seconde, mais reste dans le stator)
- Remise en place du rotor
- Impulsion
- Extraction du solénoide (re - galère ....)

Résultat : très bof, à vue de nez, j'ai à peine gagné 10% de magnétisme par rapport à l'état initial ....

Après avoir déposé le rotor, j'ai constaté que les poles situés aux extrémités avaient beaucoup plus de pêche que ceux situés au centre ....

Suite à cette observation, je pense retenter la magnétisation, mais cette fois ci en reliant en série les deux solénoides bobinés sur chaque moitié de rotor, car j'ai l'impression que le fait de magnétiser le rotor moitié par moitié n'est pas top ....

Qu'en pensez vous ?

[Tropique]

Il faudrait voir à quoi ça ressemble (images?), mais effectivement, c'est probablement mieux de magnétiser l'ensemble en une fois, cela devrait permettre de soumettre les zones intermédiaires à un champ plus intense, et donc de gagner en volume utile.

[phobos13]

Bonjour,

Voici les photos ....

DSCN3292.jpg

DSCN3293.jpg

DSCN3294.jpg

DSCN3295.jpg

DSCN3299.jpg

Donc aujourd hui, tentative de remagnétisation des deux parties en une fois (2* bobines de 50 spires fil émaillé de 0.5 mm, décharge de 100V avec capa de 208 000µF)

[Tropique]

Bizarre, bizarre..

C'est quoi la matière blanche au fond de la gorge centrale?

[phobos13]

Cette pièce est en métal, à vue de nez, on dirait de l'alu ....

Il y a également des traces de colle poreuse, on dirait une sorte de ciment ....

En regardant la première photo de mon dernier post, les pôles du rotor sont, de gauche à droite :
Sud, Nord, Sud, Nord

Les manips d'aujourd hui n'ont pas été concluantes, je me retrouve toujours avec les pôles des extrémités beaucoup plus forts que ceux du centre ...., et le moteur n'a pas de pêche, quand on tourne le rotor à la main, on sent bien qu'il manque des "pas", le manque de magnétisme sur les pièces polaires centrales y est pour quelque chose ....

j'ai retourné le problème toute la journée, et je sèche ....

C'est comme si les champ magnétiques des deux aimants s'additionnaient au lieu d'être indépendants .., j'ai l'impression que lorsque je remagnétise, avec une bobine dans chaque gorge, le flux magnétique ne transite pas par les pièces polaires centrales, il traverse tout le rotor, et boucle l'ensemble via le stator....

J'ai pensé bobiner un autre enroulement dans la gorge au centre du rotor, de façon à faire une sorte d'écran électromagnétique, pour forcer les champ magnétiques des deux rotors à être indépendants, mais c'est vraiment galère à mettre en place, et pour débobiner tout ça avec le rotor en place, je te laisse imaginer l'enfer .....et je n'ai aucune garantie concernant cette méthode ....

J'aimerais bien savoir comment les gars qui ont créé ce genre de moteur ont fait pour magnétiser cet ensemble ....

Bref, c'est mal barré !!, comparé à ce moteur, le premier, c'était de la rigolade ....

[Tropique]

J'aimerais bien savoir comment les gars qui ont créé ce genre de moteur ont fait pour magnétiser cet ensemble ....

C'est tout un art, et ils ont certainement créé du matériel sur mesure. Pour une série, c'est justifiable, mais si tu n'as que quelques pièces, c'est un peu lourd.

Je suis un peu à court d'inspiration, je te conseille de continuer tes expériences dans la direction qui t'avait permis un léger gain. peut-être qu'en variant les paramètres, tu arriveras à optimiser suffisamment.

[Pierrre]

Bonjour

sujet interessant...

juste une question con: le fabriquant n'accepterai pas de remagnetiser le rotor ?

A+