Moteurs avec ventilateur : Que faut-il prendre en compte ?

Question :

• Que faut-il prendre en compte en cas d'utilisation de moteurs "ventilés" ?
• Pourquoi aucun contrôleur de position n'est présent dans la liste des contrôleurs du "Système modulaire" en cas de moteurs ventilés ?

Solution :

Un coup d'œil dans le catalogue :

Les données techniques des moteurs maxon peuvent être consultées sur le site Internet de maxon (p. ex. www.maxongroup.fr) u dans le catalogue maxon. Le catalogue maxon répertorie les régulateurs recommandés ou typiquement utilisés par le "système modulaire". Vous trouverez le catalogue maxon le plus récent en cliquant sur ce lien :
-> http://epaper.maxongroup.fr 

• Les différents types de moteurs plats EC60 sont présentés aux pages 326 - 329 du catalogue maxon 2023/2024.
• Les différents types de moteurs plats EC90 sont présentés aux pages 330 - 335 du catalogue 2023/2024 de maxon.

Les régulateurs suivants sont recommandés par le catalogue 2023/2024 selon qu'un moteur "EC-flat", "EC-flat Open rotor" ou "EC-flat ventilé" est utilisé, par ex.

• "EC-flat" et "EC-flat rotor ouvert" :
  
• "EC-flat avec ventilateur" :
  
  

Pourquoi l'EPOS4 n'apparaît-il pas dans la liste des "systèmes modulaires" pour les moteurs ventilés ?

Les recommandations "Système modulaire" du catalogue ne mentionnent que les types de produits ESCON et DEC dans le cas des moteurs ventilés parce que ces moteurs ventilés sont généralement utilisés pour des applications fonctionnant à une vitesse élevée constante (c'est-à-dire environ 1000 tr/min) lorsqu'un couple "nominal" doit être fourni.

Applications de contrôle de position ?

Dans le cas des applications de contrôle de position, les moteurs fonctionnent également à faible vitesse et à l'arrêt et peuvent encore nécessiter un couple remarquable pour maintenir la position de l'arbre du moteur (par exemple dans le cas d'un robot ou d'un exosquelette) ou pour redémarrer le mouvement dans un état de frottement élevé ou de charge élevée.

Il faut tenir compte du fait que les moteurs "ventilés" ne peuvent pas fournir le "couple nominal" et la puissance spécifiés en cas de fonctionnement à faible vitesse ou de contrôle de position à l'arrêt. L'avantage des moteurs "ventilés" en termes de puissance et de couple par rapport aux moteurs à "rotor ouvert" diminue lorsque la vitesse baisse. Sur cette base, il n'y a pas beaucoup d'applications de contrôle de position qui exigent encore des moteurs "avec ventilateur" et un EPOS4. Une raison supplémentaire de choisir l'EPOS4 pourrait être le besoin d'une interface de bus qui n'est présente que dans l'EPOS mais pas dans l'ESCON (-> ESCON ou EPOS : quel contrôleur dois-je sélectionner ?).

Bases techniques

Les moteurs ventilés nécessitent environ 1000 tr/min pour profiter de l'effet de refroidissement dû à un flux d'air de refroidissement constant par le ventilateur (monté sur l'arbre du moteur). Tant que le moteur tourne à grande vitesse, le flux d'air destiné à refroidir le bobinage est présent et les moteurs "ventilés" peuvent fournir la puissance de sortie et le couple spécifiés beaucoup plus élevés que ceux d'un moteur à rotor fermé ou simplement à "rotor ouvert", bien que le même bobinage de moteur soit présent à l'intérieur.

Il est important de garder cela à l'esprit :

En règle générale, on peut affirmer que la puissance et le couple possibles (resp. le courant du moteur) d'un moteur ventilé à basse vitesse ou à l'arrêt sont bien inférieurs au "couple nominal" spécifié possible à haute vitesse et sont juste proches du couple "sans vitesse" d'un "EC-flat" ou "EC-flat rotor ouvert" avec le même bobinage.

La courbe de couple de sortie "décroissante" à basse vitesse est évidente dans le diagramme vitesse/couple présenté dans le catalogue, par exemple

• "EC90-flat 300W avec ventilateur" :
  
  => Le couple de sortie possible à basse vitesse ou à l'arrêt est beaucoup plus petit (environ 500 mNm) que le "couple nominal" spécifié du moteur (par exemple 953 mNm dans le cas du P/N : 607953).
  
  
• "EC90-flat 220W rotor ouvert" (avec le même bobinage) :
  
  => Le couple possible à basse vitesse ou à l'arrêt est inférieur (environ 500 mNm) au "couple nominal" spécifié pour le moteur (par exemple 729 mNm dans le cas de la référence 607942).
  
  
• "EC90-flat 160W" (avec le même bobinage) :
  
  => Le couple possible est le plus élevé à basse vitesse, près de l'arrêt.
  
  

Comparaison de l'EC90-flat et de l'EC60-flat dans un même diagramme :

Les deux diagrammes ci-dessus sont également joints à ce document sous forme de fichiers graphiques (jpg) pour une meilleure évaluation.

Aspects liés à l'application et sélection du moteur :

Enfin, la courbe couple/vitesse des moteurs "ventilés" et "à rotor ouvert" signifie que vous devez réfléchir à la demande de couple réelle de votre application en fonction de la vitesse du moteur.

Les bobinages des moteurs "ventilés" risquent fort d'être endommagés s'ils doivent fournir le "couple nominal" spécifié à faible vitesse ou à l'arrêt pendant une longue période, ou si la rotation du moteur peut être bloquée en cours de fonctionnement alors qu'un courant moteur élevé est appliqué.

Attention :

L'effet de ventilation et de refroidissement n'est présent que si le moteur tourne à des niveaux de vitesse élevés ! Si un moteur ventilé fonctionne à faible vitesse ou doit maintenir sa position (avec un couple nominal) à l'arrêt pendant une longue période, son bobinage sera surchargé et endommagé !

Conclusion :

Si le "couple nominal" spécifié doit être fourni même à faible vitesse ou à l'arrêt (ce qui est souvent le cas dans une application à commande de position), un moteur ventilé est souvent le mauvais choix !C'est également la raison pour laquelle maxon ne mentionne plus les régulateurs de position pour les moteurs ventilés dans le catalogue "Système modulaire". L'absence de recommandation concernant les contrôleurs de position peut inciter les utilisateurs intéressés à poser des questions à ce sujet et il est possible d'entamer une discussion sur l'utilisation restreinte des moteurs ventilés (comme mentionné ci-dessus) et sur les exigences concrètes d'une application afin de décider de la faisabilité sur cette base.

• Si le "couple nominal" et la puissance d'un moteur "ventilé" ne sont nécessaires qu'à des vitesses élevées, il est possible de l'utiliser et de le combiner avec un EPOS4 (avec un courant nominal de sortie correspondant).
  
  
• Si le couple "nominal" spécifié d'un moteur est requis sur toute la plage de vitesse ou même à l'arrêt, oubliez l'utilisation d'un moteur "ventilé" et sélectionnez un type de "rotor ouvert". Choisissez un moteur capable de fournir le couple requis par votre application à partir d'une vitesse nulle. Combinez ensuite celui-ci avec un EPOS4 (tel que présenté par la liste "Système modulaire" du catalogue).

Remarque :
Veuillez noter que le catalogue et l'e-shop ne listent pas toutes les combinaisons possibles du "système modulaire". Les composants recommandés pour le "système modulaire" se concentrent sur les combinaisons généralement utilisées et excluent les combinaisons "exotiques" qui peuvent encore être possibles et utilisées dans certaines applications, mais qui nécessitent une clarification des détails à l'avance pour garantir un fonctionnement fiable.

Pour une discussion approfondie sur votre application et le choix d'un moteur et d'un contrôleur appropriés, veuillez contacterles ingénieurs de vente locaux de maxon ou utiliser le formulaire Web du centre de support pour soumettre un ticket..