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[Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'importe

  1. Tropique

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    juin 2005
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    [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'importe

    Hello

    Dans ce projet, je vais vous faire découvrir un moteur très méconnu, et pourtant si répandu!
    C'est le moteur à courants de Foucault, ou ECM (Eddy Current Motor). Ce type de moteur est particulièrement fascinant et intriguant, notamment à cause de sa simplicité, particulièrement au niveau du rotor, et de son mode de fonctionnement qui, pour le profane a tout de la magie.
    Ce projet va être relativement décousu, et comprendra des circuits auxiliaires, des explications théoriques, des recettes à appliquer pour arriver à faire tourner son propre moteur ainsi que quelques exemples pratiques.

    Voyons d'abord les possibilités. Peut-on vraiment faire tourner (et même bouger n'importe) quoi?
    La réponse est oui, à deux conditions: l'objet doit être conducteur, et non-magnétique. On peut donc adopter une forme de rotor relativement classique, cylindrique p.ex., mais avec une particularité inhabituelle: ce rotor sera plein, ou du moins sans aucune structure.
    On peut aussi se montrer plus créatif: on verra que le rotor peut se résumer à un disque découpé dans un feuille d'aluminium alimentaire; on n'est pas obligé de s'en tenir à des formes ou des mouvements circulaires, on peut p.ex. mettre une bande conductrice en translation, ou imposer des mouvements alternatifs à une pièce. Une fois que l'on a compris les principes, on n'est limité que par l'imagination.
    Pourquoi ce moteur aux capacités si remarquables est si peu connu et si peu utilisé (du moins dans l'industrie)?
    Il y a probablement deux raisons: la première, c'est le rendement, qui est assez lamentable et qu'il est structurellement impossible d'améliorer, et l'incompréhension, car ce moteur déroute et est mal compris. Il est d'ailleurs souvent confondu avec une variante de moteur asynchrone.
    Il y a cependant quelques applications industrielles, p.ex. pour des enrouleurs ou des extrudeuses, où ses particularités trouvent leur place.

    Nous allons commencer par voir son principe de fonctionnement (voir fig. ECMexpl).
    Le moteur est constitué de deux bobines qui interagissent avec le rotor, ici représenté par un disque conducteur. Pour faciliter la compréhension, l'une sera appelée "excitatrice", tandis que l'autre, sur laquelle la réaction se fait sera appelée "motrice"; il est clair cependant que le dispositif est symétrique et que toutes les actions/réactions sont bilatérales.
    On alimente la bobine excitatrice par un courant alternatif de phase 0°; ce courant induit une tension dans la masse conductrice du disque, et comme il se comporte comme une spire en court-circuit, un courant va prendre naissance, déphasé de 90°, puisque le circuit est inductif. Ce courant va générer un champ magnétique secondaire, qui va alors pouvoir réagir avec le champ de la bobine motrice, qui est également retardé de 90°. Cette interaction des deux champs va générer une force entre la bobine motrice et le disque, et la composante tangentielle de cette force va exercer un couple sur le disque: il se met à tourner.
    On voit qu' il y a deux ingrédients fondamentaux pour arriver à cette rotation: un déphasage électrique entre les deux courants d'alimentation, et un déphasage mécanique entre les bobines.
    Chose intéréssante, la fréquence d'alimentation n'apparait pas directement dans ce raisonnement: le seul paramètre temporel est le déphasage. Cela ne veut pas dire que la fréquence n'aura pas d'effet indirect sur les caractéristiques de fonctionnement, mais fondamentalement, le couple est généré quelle que soit la fréquence, et quelle que soit la vitesse de rotation du disque. Il n'y a donc pas de vitesse de synchronisme par exemple. En fait, ce moteur génère un couple quasi-pur, ce qui explique son rendement médiocre à toutes les vitesses inférieures à l'infini.

    Une fois compris, le fonctionnement est simple, et la réalisation physique l'est encore plus, alors est-il nécéssaire d'aller plus loin, de décrire des auxiliaires, etc?
    Oui, car les réalités technologiques sont telles qu'il sera difficile de faire tourner quoique ce soit sans se donner un minimum de moyens.
    La première chose est de disposer d'une source d'alimentation capable de générer les tensions I et Q, avec toute la flexibilité voulue sur le plan fréquence, tension, et courant.
    C'est l'objet du circuit ECMdrv, qui sera décrit au prochain épisode...

    A suivre..

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  2. Tropique

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    Le circuit de commande

    Examinons le schéma ECMdrv:

    Il n'offre rien de particulièrement transcendant, il fait simplement son boulot, et il peut être remplacé par autre chose si on le désire: si p.ex. on dispose d'un géné BF ayant des sorties sinus/cosinus et de deux amplis de puissance, c'est également valable, et d'autre part il existe pas mal de drivers de moteurs, pas-à-pas ou autosynchrones, qui pourraient être adaptés.
    On peut même travailler à partir d'une source alternative unique, et réaliser le déphasage avec des selfs et des condensateurs, mais c'est beaucoup moins commode, surtout dans une phase expérimentale, à cause de la dépendance de la fréquence et de l'interaction des bobines l'une sur l'autre.

    Ce circuit a été réalisé avec des composants standards plutot qu'un IC spécialisé, afin d'éliminer les problèmes d'approvisionnement et de permettre une totale liberté dans le choix des tensions d'alimentation et courants de sortie.
    Le générateur I/Q est de type archi-classique, basé sur un anneau de bascules U3 et U4. Les signaux de sortie et leur compléments commandent les deux demi-ponts de puissance qui vont piloter les enroulements du moteur. Une translation de tension est incorporée, ce qui permet d'avoir des alimentations commande et puissance séparées; en général, ce sera plutot la tension de puissance qui sera la plus élevée, à cause de la limitation à 18V des circuits de commande, mais le contraire est aussi possible. On peut également les réunir, pour alimenter le tout sous 12V p.ex.
    Les types de transistor donnés sur le schéma sont assez fantaisistes, et ne doivent pas être suivis: le 2P3019 est une chimère PNP créée pour les besoins de la simulation, et les 2N3904 sont des BC547. Les transistors de puissance seront p.ex. des BDxxx, d'un modèle adapté au courant de sortie souhaité.
    Il est aussi possible d'utiliser des darlingtons pour le rail négatif, et les valeurs de résistances de base peuvent être redimensionnées.
    C4 et C5 permettent d'atténuer la conduction simultanée des transistors; on peut les compléter en en mettant aussi (des 1n2) sur Q7 et Q8, mais ce n'est indispensable que pour des fréquences et tensions élevées. D'autres types de push-pull pourraient être utilisés, en particulier si on a pas besoin de la translation de tension, mais il faut des structures capables de travailler avec une charge totalement réactive, ce qui n'est pas automatiquement le cas.
    Une des paires de signaux peut être inversée par les portes U5 et U6, ce qui permet une inversion électronique du sens de rotation.
    Le circuit dispose de son propre générateur de clock, il serait aussi possible de le piloter par un générateur externe.
    L'oscillateur interne est un peu inhabituel et n'est pas de la variété classique à deux portes. Celle-ci a l'inconvénient de fournir des flancs agrémentés d'oscillations parasites. Quand il s'agit de commander un buzzer ou de faire clignoter une LED, ce n'est pas gênant, mais avec des bascules ou des compteurs, c'est totalement rédhibitoire. Avec des types A ou UB, le problème est controlable, avec le type B c'est beaucoup plus difficile et si en plus les portes sont complexes, comme des XOR, c'est totalement insurmontable. Un oscillateur spécial a donc été créé, qui élimine ce problème au prix d'une résistance supplémentaire. En plus de la propreté de ses flancs, cet oscillateur posséde une propriété intéréssante, il est d'une stabilité inhabituelle pour un simple multivibrateur. Avec les valeurs indiquées, la fréquence est de 9KHz, ce qui donne une fréquence moteur de ~2.2KHz. Il faut juste faire attention à une chose pour la réalisation, l'entrée de U1 est assez chatouilleuse, et ne doit pas être "baladée" dans le circuit sous peine d'instabilités.

    Le choix qui a été fait d'alimenter le moteur directement avec du carré "brut" permet des circuits de controle simples; ce n'est pas idéal point de vue rendement, puisque les harmoniques vont induire des courants inutiles dans le rotor, et dissiper de la puissance sans générer de couple supplémentaire, mais il faut reconnaitre que, au point où on en est, ce ne sont pas quelques % de plus ou de moins qui vont changer grand chose.
    Il ne faut pas oublier que le but est de faire bouger le rotor, pas de convertir de la puissance électrique en puissance mécanique.
    Un autre petit inconvénient de ce mode de commande est qu'il est plus bruyant, mais la plupart du temps, ce ne sera pas gênant non plus.
    On pourrait synthétiser du sinus, avec de la PWM p.ex., mais dans ce cas, il faudrait un filtre externe au moteur, sinon on ne gagnera rien sur les points précités.

    A suivre...
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  3. Tropique

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    Construction d'une maquette

    Nous allons maintenant nous attaquer à la fabrication d'un moteur de démonstration, qui permettra de se familiariser avec les techniques et les principes.

    Ce démonstrateur sera basé sur un rotor en disque, découpé dans une feuille d'aluminium. Ici, la feuille sera récupérée sur une barquette pour aliments, en raison de son épaisseur de 80µ. Il est aussi possible de travailler avec de la feuille en rouleau, mais elle ne fait que 15µ, ce qui rend sa manipulation plus délicate (c'est cependant possible, j'en ai fait un aussi).
    La photo "départ" montre les fournitures de départ nécéssaires. On va d'abord mettre la barquette à plat (découpe), et la lisser, p.ex. avec une petite bouteille (lissage).
    On va ensuite tracer un cercle du diamètre souhaité (traçage), et le découper.
    Après quoi, il sera bon d'encore parfaire le lissage, de préférence après avoir recuit le disque vers 450°C. L'aluminium recuit se laisse faire beaucoup plus facilement et permet l'obtention d'un disque à peu près plat (disque).
    L'opération peut se faire sur une simple gazinière, mais il vaut mieux s'entrainer avant sur des chutes: si on chauffe un peu trop, on risque de faire fondre l'aluminium, et il faudra reprendre au début (attention à l'overdose de lasagne et de moussaka).

    A suivre...
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  4. Tropique

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    Construction d'une maquette (suite)

    Suite:
    Il faut ensuite fabriquer un axe; il y a une infinité de possibilité, mais on va prendre le plus petit commun dénominateurs des électroniciens de peu de moyens, et partir d'un fil de cablage rigide de 0.5mm. Chacun peut utiliser ce qu'il préfère, ce n'est qu'une suggestion.
    Ce fil sera d'abord dénudé, et redressé/rigidifié en le tirant avec une pince et un étau, de façon à l'allonger de qques %. Après ce traitement, on aura une portion de fil rectiligne et raisonnablement rigide (en tous cas plus que le fil non-écroui), qu'il faudra manipuler avec précaution pour ne pas le croquer (disque&fil).
    Il faudra ensuite un moyen pour fixer ce fil au disque, de manière parfaitement perpendiculaire, pour éviter tout voilage.
    Toute suggestion de méthode est bienvenue, voici celle que j'ai employée:
    Après avoir inséré le fil dans le trou du disque fait par la pointe du compas, on serre l'extrémité du fil dans le mandrin d'une perceuse sur colonne, et on remonte la table de perçage en faisant passer le fil par l'orifice. Ensuite, on accroche un poids (ici une pince "grip") à l'extrémité libre du fil (voir "préparation").
    Il ne reste plus qu'à procéder au collage, en déposant délicatement une goutte de colle au centre du disque (collage). On peut voir le détail de la goutte de colle (détail).
    Il reste à attendre que la colle durcisse...

    A suivre...
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    Construction d'une maquette (suite)

    Compte tenu de la vulnérabilité du rotor, il est préférable de construire la structure qui va l'accueillir avant de l'enlever de son lieu d'assemblage.
    C'est ce que nous allons voir.
    Fondamentalement, le chassis est une sorte de potence dont la poutre supérieure est scindée pour former une fourche, dans laquelle s'insère le rotor.
    Les divers éléments sont sur "départ_ch". Ils sont un peu surdimensionnés par rapport aux 15cm du rotor, afin de le protéger un peu de malheurs éventuels.
    On peut voir les "profilés" en PVC utilisés pour la fourche, avec à l'extrémité le trou borgne de 0.8mm qui va recevoir l'axe du rotor.
    Assemblés, ces éléments donnent la "potence".
    On peut maintenant dégager le rotor de sa perceuse: on coupe le poids pour ne pas risquer de tordre l'axe, on baisse la table et on le dégage délicatement du mandrin.
    Il faut maintenant monter le rotor dans la potence; avant, il faut couper l'éxcédent d'axes qui dépassent du disque, pour que celui-ci soit bien libre, mais ne risque pas non plus de s'échapper de ses logements. Ensuite il faut délicatement mettre le rotor en place, sans tordre quoique ce soit. Toutes ces opérations sont les plus délicates de toute la procédure, et si quelqu'un est disponible dans les environs pour donner un coup de main, ce n'est pas mal non plus. Après coup, je me dis que j'aurais pu forer un petit trou à travers profilés et poutre verticale, pour insérer une pige de maintien quand la vis est désserrée pour l'insertion du rotor. Cela m'aurait simplifié la vie et j'aurais pu éviter quelques "ondulations" supplémentaires inutiles au disque...
    Quand cela est mené à bien, on est au stade "potence&disque".
    Il reste à mettre en place les bobines pour compléter le moteur (moteur2).

    A suivre..
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  6. Tropique

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    Construction d'une maquette (suite)

    Les bobines sont des modèles tout faits, récupérés d'alim à découpage et faisant 430µH; les sorties sont évidemment radiales. Ce n'est pas ce qu'il y a de plus performant, mais ça fonctionne. On voit dans "bobines" des modèles home-made, basés sur des circuits magnétiques de transfo audio. Elles sont plus efficaces car elles emploient du fer plutot que de la ferrite, et leur forme concentre mieux le champ magnétique.
    Le condensateur de l'oscillateur vaut ici 1n5, et les tensions d'alim sont de 12V.
    Si le circuit est correct, et que les bobines sont décalées, le moteur doit démarrer dès que la tension est appliquée. Le changement de fréquence s'effectue en changeant le condensateur: c'est plus prévisible que quand on tourne un ajustable, et de toutes façons, la gamme à couvrir est trop importante. On voit le circuit avec le condensateur inséré dans "driver" et sans, dans "driver-C".
    "baby" montre un exemple light, fait avec de l'alumium ménager. "Maxi" est basé sur un plateau de disque dur.

    Je vous laisse faire connaissance avec votre moteur, dans la suite je discutera des paramètres de design et de fonctionnement, ainsi que des applications envisageables.
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  7. Tropique

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    Aspects pratiques et quantitatifs: pour aller plus loin.

    Avant toute chose, encore un petit mot sur les bobines:

    Voici, dans "bobines2" encore deux exemples de modèles utilisables.
    Celle de gauche est un petit transfo audio, dont le circuit magnétique a été sectionné en y pratiquant deux encoches (que les âmes sensibles se rassurent, l'opération a été pratiquée sous anésthésie locale). Cette méthode permet d'éviter le démontage et rebobinage du transfo, mais il faut en trouver dont les enroulements conviennent à peu près.
    Celle de droite est faite sur une moitié de tore en alliage amorphe scié en deux.
    Pour fixer les idées, les différentes bobines utilisées ont des circuits magnétiques compris entre 2 et 3cm, les nombres de spires vont de 100 à quelques centaines, et les valeurs d'inductance atteintes sont comprises entre 300µH et quelques mH. Comme on le voit, il y a pas mal de latitude, le démonstrateur étant assez tolérant: il ne faut pas grand chose pour le faire tourner.
    Si on a plus d'ambitions, il va falloir dimensionner les éléments de façon plus déterministe.

    On peut commencer par évaluer le courant de crête dans la bobine, et donc dans les transistors du pont:
    Î=V+/(8*f*L)
    f est la fréquence en KHz, qui peut être déduite par la valeur du condensateur de l'oscillateur (inversément proportionnelle)
    L est la valeur de l'inductance en mH

    Le courant de crête est représentatif du niveau de puissance auquel on travaille, mais pas directement de la puissance consommée, et encore moins de la puissance utile délivrée.
    La puissance consommée va être surtout fonction des pertes occasionnées par le courant dans les divers éléments, principalement la bobine.

    Comment choisir la fréquence?
    La fréquence va être fonction de la constante de temps propre du matériau du rotor: celui-ci est une spire en court-circuit, et pour un trajet de courant donné, on aura une certaine inductance, fixe, et une résistance, qui va dépendre des caractéristiques du matériau du rotor: sa résistivité et son épaisseur. La constante de temps vaut: t=L/r donc la fréquence sera d'autant plus basse que le matériau est épais et bon conducteur.
    Je n'ai pas fait de calculs théoriques détaillés, mais dans la configuration adoptée, les deux bobines sur des faces opposées du disque, on peut raisonnablement se dire que la fréquence idéale est celle qui interagit un maximum avec le matériau, sans toutefois que l'effet de peau ne masque trop le champ, et l'empêche d'émerger de l'autre côté où il doit interagir avec l'autre bobine.
    J'ai donc décrété que la fréquence idéale pour un matériau donné est celle pour laquelle le matériau du rotor cause une atténuation de 50% du champ. C'est évidemment discutable, et la valeur réelle doit plutot être de 1/e, ou 1-1/e, ou quelque chose de similaire, mais en tous cas, on ne doit pas être loin du compte; de toutes façons, la sensibilité à ce paramètre est faible, et ce n'est donc pas critique.
    J'ai donc relevé la fréquence "idéale" pour un certain nombre de matériaux courants:
    Cu, 35µ: 30KHz
    Al, 50µ: 35KHz
    Bronze P, 0.15mm: 25KHz
    Al, 0.75mm: 2.3KHz
    Al, 1mm: 1.6KHz
    Al, 1.5mm: 900Hz
    Al, 3.2mm: 400Hz
    Ces valeurs sont purement indicatives, car les conditions de mesure ont une certaine influence, mais elles donnent un bon ordre de grandeur.

    A suivre..
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  8. Tropique

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    Re : [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'imp

    Tout ce qui précède ne doit pas faire croire que faire varier la fréquence de façon isolée aura l'effet escompté.
    Comme précisé plus haut, la sensibilité à la fréquence est relativement faible, par contre, dans un dispositif donné, le courant dans le moteur sera directement proportionnel à l'inverse de la fréquence (puisque les enroulements du moteur sont des inductances quasiment pures). Or, le couple moteur est proportionnel au carré du courant (en supposant les enroulements identiques).
    Donc, sans correction particulière, le couple diminuera toujours avec la fréquence, ce qui masquera toute amélioration éventuelle qu'une meilleure adaptation au rotor pourrait apporter.
    Pour faire des comparaisons valables, il faut donc modifier à chaque fois les bobines pour retrouver le même courant, ou à la rigueur, dans des limites plus réduites, adapter la tension d'alimentation moteur. C'est une des raisons pour lesquelles la fréquence du driver est modifiable par substitution d'un condensateur: un réglage continu n'a pas vraiment de raison d'être.

    Réfléchissons de façon un peu plus approfondie à la disposition des bobines et à ses conséquences.
    Les plus attentifs n'auront pas manqué de remarquer que la maquette diffère du modèle qui a été utilisé pour l'explication du fonctionnement: dans celui-ci, les bobines sont du même côté du rotor, alors que dans la maquette, le rotor est entre les bobines.
    A priori, les deux dispositions peuvent fonctionner; mais l'une est beaucoup plus facile à réaliser que l'autre: quand les bobines sont sur deux faces opposées, on a une liberté totale pour choisir le décalage qui donne le meilleur résultat, sans être gêné par leur encombrement mutuel. Il peut sembler que cette solution de facilité ne soit pas la meilleure, car on est face à un compromis: d'un coté, il faudrait un rotor aussi peu résistif que possible pour minimiser les pertes Joule et augmenter la constante de temps, de l'autre, il faut que le rotor soit suffisamment transparent pour laisser le champ déphasé atteindre l'autre face. Si les bobines se trouvent du même côté, cette contrainte disparait, et on peut utiliser un rotor aussi épais et conducteur que l'on souhaite.
    Les choses ne sont évidemment pas aussi simples: en première analyse, il est avantageux d'avoir des courants induits aussi persistants que possible: cela permet d'écarter plus les bobines, pour que l'action du couple moteur s'exerce plus longtemps et plus fort. Mais il ne faut pas que le courant persiste après avoir dépassé la bobine motrice: le couple moteur se transformerait en couple résistant.
    Il y a en outre une difficulté supplémentaire, et plus subtile: même en résolvant le problème purement physique de la cohabitation des deux bobines, on ne sera pas sorti de l'auberge; on peut imaginer des circuits magnétiques et des pièces polaires optimisées, en biais p.ex., mais il faut se souvenir que le champ magnétique est une grandeur vectorielle, que ce soit sur le plan temporel ou spatial. Ce qui veut dire que lorsqu'on superpose deux champ, le résultat est un champ unique produit par l'addition vectorielle de ces deux champs. Donc, si on regarde l'aspect temporel, la fusion du champ I à 0° et du champ Q à 90° va donner un champ p.ex. à 45°, d'une amplitude de 1.414 X les champs originaux. Ce champ va faire chauffer le rotor, le repousser, mais ne va générer aucun couple moteur.
    Il faut donc que les deux champs restent indépendants jusqu'au rotor, où ils doivent interagir au maximum. Ce n'est pas simple, et dans la situation du rotor au milieu, on a au moins l'assurance qu'une partie du flux excitateur se retrouvera seul dans le rotor, pour pouvoir ensuite interagir avec le flux moteur.
    En résumé, il y a des grosses difficultés dans un cas comme dans l'autre, mais sur le plan pratique, sans chercher midi à 14h, la disposition du rotor central est beaucoup plus facile à faire fonctionner, même si les performances ultimes se trouvent ailleurs. J'ai réussi à faire tourner l'autre, mais ça n'a pas été sans mal.

    A suivre

    Ps: mon PC bat de l'aile, il se peut qu'il y ait des délais imprévus pour la suite...
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  9. Tropique

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    Quelques considérations additionnelles sur le design et applications

    L'essentiel des bases a maintenant été décrit, mais il reste beaucoup à faire si on veut optimiser le design, que ce soit d'une manière générale, ou avec une application précise en tête.

    Je n'ai pas beaucoup exploré des aspects comme la forme du circuit magnétique ou des pièces polaires: j'ai tenté de faire tourner mes démonstrateurs avec des champs unipolaires (bobine cylindrique), bipolaires (U), et multipolaires (E); je me suis borné à constater que toutes ces options fonctionnaient, sans entrer dans leurs mérites respectifs; il y a donc certainement du travail à faire de ce côté.
    Le choix du rotor sera en partie dicté par l'application, mais il y a là aussi matière à recherche et expérimentation.
    Dans le développement de nouvelles applications, il y a un certain nombre de principes de base dont il faudra toujours tenir compte: si on veut une certaine vitesse de rotation, il faudra soit la définir par quelque chose d'externe au moteur, soit réaliser un asservissement en boucle fermée: laissé à lui même, le moteur va toujours essayer de tourner à la vitesse la plus élevée possible, et sans charge, cette vitesse ne sera limitée que par les frottements, ce qui est assez imprévisible.
    On peut être tenté par des arrangements mécaniques inhabituels, et utiliser des rotors de forme exotiques ou des mouvements non-circulaires. Il faut cependant se souvenir que des forces additionnelles sont générées en plus du couple moteur:
    En principe, un matériau diamagnétique (qu'il soit "vrai", statique comme l'eau ou uniquement dynamique, comme un conducteur) est repoussé par un champ.
    Mais lorsque comme ici, le conducteur est déjà la cible d'un champ déphasé, c'est le contraire qui va se produire: le rotor va être attiré par les deux bobines, en tous cas dans la zone d'action principale. Les franges plus éloignées, soumises à un seul des champs resteront repoussées.
    Tout cela signifie qu'il faut restreindre les degrés de liberté du rotor à la stricte rotation selon l'axe prévu, sous peine de voir les couples et forces parasites interférer avec le fonctionnement normal: si p.ex. on essayait de faire un rotor horizontal, suspendu en son centre par un fil, un couple parasite le ferait basculer jusqu'à ce qu'il touche les bobines.
    Dans notre démonstrateur, si les axes n'ont pas de butées, le rotor va progressivement se rapprocher de l'une des bobines (celle qui était un peu plus proche au départ) jusqu'à la toucher.

    Comment maximiser le couple?
    Jusqu'ici, l'ambition a été de vaincre les frottements propres du système; pour aller plus loin, il faut augmenter le courant, ou du moins les At, puisque le couple est proportionnel au carré de ce courant. Il faut adapter le matériau et la fréquence de travail, et il faut appliquer les principes classiques d'électrotechnique et de construction de machines. La nature a horreur du vide, la même chose peut être dite des électrotechniciens: il faut faire la chasse à tous les espaces morts, entrefers, dégagements et autres, et remplir tout l'espace disponible de fer, de cuivre et d'aluminium.
    A ce point de vue, le démonstrateur est assez misérable avec ses deux bobines sur son grand disque; il faudrait des pièces polaires qui épousent la forme de secteurs du disque, et multiplier les paires de bobines alternées jusqu'à occuper toute la circonférence du rotor.

    Quelles applications sont envisageables?
    Il y a bien sur tout le coté "classe de sciences" et "électronique amusante", mais, avec un peu d'imagination, on peut trouver autre chose.
    Une application qui me parait faite sur mesure est la mise en rotation d'une horloge à persistence rétinienne: dans ce cas, on ne cherche que le mouvement, et le couple sert juste à vaincre les frottements; ce type de moteur est donc idéal.
    Une autre idée est de s'en servir comme moteur d'une horloge à balancier: il suffit de mettre les bobines de part et d'autre d'un balancier en laiton ou aluminium, et d'alimenter l'entrée CW/CCW du controleur avec un signal de fréquence correcte, 1Hz p.ex.
    Dans le même ordre d'idées, on peut se contenter de synchroniser une horloge existante, genre comtoise: il suffit de placer les deux bobines derrière le bois, bien dissimulées, et de piloter le circuit avec la période du balancier. Même si les forces exercées sont microscopiques, de millinewtons, elle suffiront à garder la synchronisation si la pendule n'était pas trop déreglée au départ.
    L'avantage, c'est qu'il ne faudra aucune modification, visible ou non.
    On peut aussi mettre en rotation des objets inaccessibles ou trop petits pour que d'autres moyens soient pratiques.
    Les moteurs linéaires ou dérivés peuvent être explorés: on peut essayer de construire un monorail.
    On pourrait faire un indicateur analogique géant: une aiguille fixée à un secteur métallique soumis aux bobines, et un ressort de rappel.

    Et bien entendu, il y a les applications déjà existantes:
    Des platines vinyl de haut de gamme ont utilisé ce type de moteur, et il revient à la mode pour quelques modèles ésotériques.
    Et puis, il y a L'application par excellence: avez- vous deviné de laquelle il s'agit?
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    A plus tard, si quelque chose d'autre me vient à l'esprit...
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  10. polo974

    Date d'inscription
    février 2007
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    8 261

    Re : [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'imp

    Comme je suis curieux, j'ai un peu fouillé, et j'ai trouvé ça, il faut voir la vidéo, rustique mais efficace (même si ça chauffe...).
     

  11. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
    Localisation
    Entre Groland-Du-Haut et BXL-capitale
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    13 411

    Re : [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'imp

    C'est intéréssant (désolé pour la réponse tardive, j'étais en vacances).
    Dans ce cas, les deux champs déphasés sont créés par une bobine unique, mais une spire de Frager (l'anneau) permet de déphaser une fraction du champ. En l'absence de l'anneau, il y a quand même une faible rotation, vraisemblablement causée par des effets de second ordre, comme les pertes fer du noyau.
    Comme démonstrateur, la simplicité est imbattable, mais je ne pense pas que d'autres applications soient envisageables avec ce principe; à part peut-être un agitateur de liquide intégrant également la fonction chauffage.
    A+
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  12. délium

    Date d'inscription
    janvier 2008
    Âge
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    4

    Re : [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'imp

    Très bon article mais je n'ai pas compris en fait u ça voulais en venir :$ Lorsque l'on fait tourner manuellement le disque en aluminium ca alimente le moteur ? Ou c'est le moteur qui fait tourner le disque ?

    Ensuite j'ai pas saisi l'histoire des courant à 0° et à 90°. quoi correspond ce degrès " ° " ?

    Désolé pour ces questions un peu stupide...
     

  13. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Entre Groland-Du-Haut et BXL-capitale
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    Re : [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'imp

    Citation Envoyé par délium Voir le message
    Très bon article mais je n'ai pas compris en fait u ça voulais en venir :$ Lorsque l'on fait tourner manuellement le disque en aluminium ca alimente le moteur ? Ou c'est le moteur qui fait tourner le disque ?

    Ensuite j'ai pas saisi l'histoire des courant à 0° et à 90°. quoi correspond ce degrès " ° " ?

    Désolé pour ces questions un peu stupide...
    Il s'agit d'un moteur, pas d'une génératrice, quant aux degrés, il s'agit du déphasage électrique entre les signaux de commande.
    A+
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  14. ch2hp

    Date d'inscription
    août 2012
    Localisation
    Bruxelles
    Messages
    44

    Re : [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'importe

    Bonjour,
    ne croyez-vous pas qu'il serait infiniment plus simple de récupérer un vieux compteur électrique, d'en démonter les diférents éléments, bobine voltmétrique et ampèremétrique. Le support électromécanique est de fabrication Landis et Gyr (Suisse ou Belge) comme les " Compteurs et Manomètre Schlumberger ". Il est possible d'y adapter toute l'électronique de régulation pour une étude sur un matériel professionnel.
    En traçant un diagramme vectoriel, il est aussi possible de calculer l'angle de déphasage d'une bobine. Et de trouver une valeur permettant le blocage du disque diamagnétique du moteur. Mieux en calculant la valeur du cosinus phi par rapport à la terre, il est possible de mettre une phase en avance, et de ce fait faire tourner le compteur à l'envers. Le rêve pour monsieur tout le monde..............!
    A moins que votre montage soit fait dans un but purement didactique ?
     

  15. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
    Localisation
    Entre Groland-Du-Haut et BXL-capitale
    Messages
    13 411

    Re : [Inititiation] Le moteur à courants de Foucault, ou l'art de faire tourner n'importe

    Citation Envoyé par ch2hp Voir le message
    Bonjour,
    ne croyez-vous pas qu'il serait infiniment plus simple de récupérer un vieux compteur électrique, d'en démonter les diférents éléments, bobine voltmétrique et ampèremétrique. Le support électromécanique est de fabrication Landis et Gyr (Suisse ou Belge) comme les " Compteurs et Manomètre Schlumberger ". Il est possible d'y adapter toute l'électronique de régulation pour une étude sur un matériel professionnel.
    Pourquoi pas, mais je ne sais pas s'il y a tant de vieux compteurs à récupérer facilement.

    En plus, la forme, la taille, la gamme de fréquences ne conviendront pas nécessairement à ceux qui ont une application pratique en tête: comme le titre l'indique, le but est de faire tourner (ou bouger, ce n'est pas forcément rotatif) n'importe quoi.
    En traçant un diagramme vectoriel, il est aussi possible de calculer l'angle de déphasage d'une bobine. Et de trouver une valeur permettant le blocage du disque diamagnétique du moteur. Mieux en calculant la valeur du cosinus phi par rapport à la terre, il est possible de mettre une phase en avance, et de ce fait faire tourner le compteur à l'envers. Le rêve pour monsieur tout le monde..............!
    Un très mauvais conseil: plus d'un apprenti sorcier-filou y a laissé la vie
    A moins que votre montage soit fait dans un but purement didactique ?
    Entre autres, il y a tous les éléments indispensables à ceux qui veulent démontrer cet effet
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     


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