Les motorisations

bonsoir

un passionné aura peut-être la réponse à ma question:

quelles sont les différences entre les motorisations suivantes: connaissez-vous leurs avantages et leurs inconvénients:

- pas à pas
- Hybrides
- Brushless AC
- Asynchrones

les sorotec PFE, ne fonctionnent qu'en pas à pas ?

merci

Salut,

Pas évident d'expliquer tout ça succinctement et simplement !

Le moteur asynchrone, le plus courant sur les machines plus ou moins puissantes est un moteur dit à cage d'écureuil à cause de la forme de son rotor :

Moteur asynchrone à cage d'écureuil

Généralement c'est un moteur triphasé. Son mode de fonctionnement est très simple c'est le décalage de 120° entre les phases qui crée un champ magnétique tournant qui entraine le rotor. Une simple inversion de deux phases permet de changer son sens de rotation.
Sa vitesse est fonction de la fréquence du courant d'alimentation et du nombre de paire de pôle qui constitue son bobinage.
Ce moteur est dit asynchrone parce que cette vitesse fluctue en fonction de la charge et du glissement magnétique.
Simple à entretenir, puisque qu'aucune pièce en frottement.

Les trois autres sont à la base des moteurs synchrones.
Ce type de machine s'il ressemble beaucoup au moteur asynchrone se caractérise par l'usage d'aimants permanents ou d'électro-aimants.
Il est dit synchrone parce que sa vitesse, déterminé aussi en fonction de la fréquence et du nombre de paire de pôle, est constante donc synchronisé à la fréquence du courant. Un moteur synchrone, non assisté, n'a pas de couple au démarrage.
Autre caractéristique importante d'une machine synchrone c'est qu'elle peut fonctionner en alternateur. Ainsi l'alternateur de ta voiture peut fonctionner comme moteur, tout comme la dite "dynamo"de vélo ...

Brushless : Anglicisme qui veut dire "sans balais". Pas de charbon comme dans un moteur (dit universel) de perceuse portative par exemple. Un moteur "Brushless" en français se dit "synchrone".

AC = Acronyme anglais "Alternating Current" qui signifie "courant alternatif".

DC = Acronyme anglais "Direct Current" qui signifie "courant continu".

Moteur synchrone, on voit les aimants permanents de type néodyme

Le moteur pas-à-pas dit moteur à réluctance variable, possède plus d'enroulements (bobines) que les moteurs précédents. En faisant varier fréquence, tension et intensité (varier la réluctance) dans ses bobines on peut moduler vitesse et angle de rotation. Ce rôle est dévolu au pilote électronique, indissociable du moteur, le "driver". Selon les paramètres envoyés par le contrôleur de la machine outil, le driver ajuste fréquence, tension et intensité pour répondre à la demande.
Un moteur pas-à-pas  capable de 400 pas au tour est en mesure de parcourir des déplacements d'angles, appelés aussi pas, de 1,8°. Cependant le driver est aussi capable de l'inciter à se déplacer de fractions de pas ... Dans ces cas là la précision est moins grande. Autre chose importante et utile sur les machines-outils, un moteur pas-à-pas délivre son couple maximal sous tension à l'arrêt, plus sa vitesse augmente, plus le couple diminue.
Notez que grâce à cette électronique on alimente ces moteurs à courant alternatifs avec du courant continu.

Petit moteur pas-à-pas

Le moteur pas-à-pas hybride est une variante du moteur pas-à-pas classique. C'est par l'ajout d'un aimant permanent entre les deux demi-rotors et en les décalant angulairement d'un demi pas qu'on réduit le nombre de bobine tout en assouplissant le fonctionnement général. Ainsi on augmente aussi le nombre de pas. Aujourd'hui beaucoup de moteur pas-à-pas sont des hybrides.

Décalage angulaire d'un rotor de moteur pas-à-pas hybride

Surtout n'ouvrez jamais un moteur pas-à-pas au remontage il aura perdu entre 1/2 et 2/3 de sa puissance ...

N'étant pas expert en la matière j'espère avoir été clair et n'avoir pas raconté de bêtise.

Si tout n'est pas clair ou si vous relevez des erreurs, merci de me les indiquer je corrigerais.

merci pour l'explication détaillée des 3 familles de moteur.

salut,

merci aussi,
c'est très bien exposé, très intéressant !

une question :
"Surtout n'ouvrez jamais un moteur pas-à-pas au remontage il aura perdu entre 1/2 et 2/3 de sa puissance ..."

pourquoi ?

++

Merci David, tu es un couche tard


quel est la différence entre le servo moteur 200W/36volt  et 400W/60volt ?

sur une PFE 1000 PX, je peux mettre lequel et sur quel axe ?

les 2 sont des Leadshine ?

Concernant le Servodriver Leadshine ACS806, il en faut un par axe X,Y,Z ?

bricoleux a écrit:salut,
une question :
"Surtout n'ouvrez jamais un moteur pas-à-pas au remontage il aura perdu entre 1/2 et 2/3 de sa puissance ..."

pourquoi ?

Merci,

Pour ça je n'ai jamais eu d'explications précises :
- Problèmes mécanique de positionnement
- Problème de magnétisation des éléments au montage et après montage

dh42 a écrit:salut,



Pour ce genre de choses, il faut demander directement à Sorotec, eux ils pourront te dire ce qui se monte ou pas ... et surtout à quel tarif, car je pense que vue la V de rotation d'un servo il faut une démultiplication par courroie en plus pour les utiliser dans la meilleur plage et gagner du couple, donc d'autres accessoires à payer. (les PàP sont montés en prise directe sur les PFE, idem pour les "closed loop")

++
David

J'ai envoyé un mail à Sorotec, j'espère qu'ils répondront.

je ne saisis pas le servo 1.27Nm et le PàP 3Nm, ça explique quoi ce chiffre en Nm ?

Et pourquoi ils ne répondraient pas, ce sont des commerçants sérieux !

je saisis toujours pas  

Donc en valeur absolue le servo 1.27Nm a plus de couple que le PàP 3Nm ?

alors pourquoi payer cette différence de prix pour le servo sinon pour éviter la perte de pas ? Est-ce vraiment la même échelle ?

le couple est vraiment important ? ou alors il y a un truc que j'ai pas pigé ?

Voilà 2 courbes mais je ne sais pas les comprendre

la 1ère: moteur PAP 4.2A
https://www.sorotec.de/shop/Schrittmotor-4-2A-Bipolar---3NM-Nanotec.html


la 2ème: servo moteur "Leadshine Servo Motor 400 Watt / 60 Volt"  https://www.sorotec.de/shop/Hybrid-Servo-Motor-20-Nm-6989.html


peux-tu m'expliquer ces courbes, tu m'a parlé de couple, régime et tours

Salut,

 Ces notions n'ont rien de complexes une fois comprise, mais ne sont pas pour autant simples à expliquer. Je me lance :

Le couple : Le couple est une notion qui traduit la force que le moteur fourni dans son mouvement.
Autrefois on utilisait le kgf (kilogramme-force). C'est le poids d'une masse de 1 kilogramme subissant l'accélération de la pesanteur en un lieu donné de la terre et qui a pour valeur g = 9,806 65 m/s² à Paris.
Aujourd'hui on utilise le Nm, donc 1 kgf/m = 9,81 Nm en arrondissant.

Pour illustrer la notion de couple, voici deux exemples :
- Le cycliste : lorsqu'un cycliste pédale, il appuie davantage sur les pédales pour accélérer ou monter une côte, il développe ainsi davantage de couple.
- Le tourne-vis électrique : parfois, pour visser une vis, il est nécessaire d'utiliser un tourne vis électrique parce que la force de la main ne suffit pas. Le tourne-vis électrique fournit alors un couple, une force, supérieur à celui de la main.

En résumé le couple exprimé en newton.mètre (Nm) est un bras de levier partant du centre de rotation dont la longueur s'exprime en mètres (m) et exerçant à son autre extrémité une certaine force exprimée en newton (N).

La vitesse de rotation : Ici on parle du nombre de tour que le moteur va faire en une minute, on exprime ça en rpm (Rotation Par Minute).

Selon ces caractéristiques un moteur quelqu'il soit, électrique ou thermique, à un couple différent selon sa vitesse de rotation. Grâce à l'électronique des "drivers" et à la conception des moteur électrique on peut piloter certaines caractéristiques de ces moteurs. Voir mon propos à ce sujet plus haut.

Pour en venir aux courbes de la première image, note qu'à gauche, sur le trait vertical, les chiffres représentent le couple en Nm. Sous le trait inférieur sont indiquées les vitesses de rotation en rpm.
Une légende en bas à gauche nous indique que ces moteurs peuvent fonctionner selon deux mode de connexion : Série et Parallèle et sur des tensions pouvant varier de 24 volts à 48 volts, voire plus selon les driver utilisés. Voici donc la raison de ces quatre courbes.

Pour aider à comprendre je ne parlerais que de la dernière : le mode série, en 48 volts qui nécessite un driver acceptant une intensité de 2,1 ampères.

Note au passage une caractéristique spécifique aux moteurs pas-à-pas que lorsque que sa vitesse est de zéro il dispense déjà plus de 3 Nm, bien sur à la condition d'être alimenté via le driver.
Cette caractéristique apporte le bonheur à l'usineur sur une CN, puisque très souvent on bloque un axe pour faire travailler les deux autres (Z bloqué, X et Y tournant pour usiner une forme par exemple).

- On remarque sur cette courbe que le couple reste supérieur ou égal à 3 Nm jusqu'à 200 rpm.
- A 1000 rpm le couple tombe à environ 1Nm et on peu estimer qu'à 500 rpm il est encore de 2 Nm.
- On voit bien ici le comportement classique d'un moteur pas-à-pas qui donne son couple maxi à l'arrêt et le perd au fur et à mesure que le vitesse de rotation augmente.

On note aussi que l'usage d'une tension plus élevée, sur les moteurs pas-à-pas, assure une plus grande vitesse de rotation.

Courbes de la seconde image : On retrouve ici la même logique que la courbe précédente, à ceci près que les deux axes sont permutés.
Première remarque, la vitesse beaucoup plus élevée et ensuite une beaucoup plus grande constance du couple aux vitesse rapide.
Ce sont bien là des caractéristiques communes aux servomoteurs.
Les deux courbes sont justifiées, courbe A, pour une utilisation permanente à 1,2 Nm et par intermittence, courbe B, on peut atteindre plus de 3,5 Nm jusqu'à 3000 rpm.

L'overload ratio ou taux de surcharge est pour moi une notion méconnue dans ce cadre. Je tente cependant de l'interpréter. On me corrigera au besoin
En fonction de la vitesse de rotation indiqué en milliers de tours au bas de la courbe, on peut extrapoler les temps pendant lesquels on peu appliquer une charge. Ce travil de limitation du temps de surcharge me semble dévolu au driver.
Ceci ne me semble pas très clair, il faudrait un peu plus d'explication ...


Ces deux images mettent parfaitement en évidence les modes de fonctionnement des deux technologies.
Il appartiendra à chacun de choisir le type de moteur qui correspond à sont projet et à son budget.

Merci  momoclic, les notions de bases sont plus clairs grâce à tes explications  

mais pour le reste  

Voyons, si j'ai 2 CNC côte à côte, une avec les PAP et l'autre avec les servos, sans parler prix. Quels sont les conséquences ? les avantages ? le confort ?

Pour moi ce qui prévaut à un choix c’est un objectif clairement défini et un budget en accord à cet objectif.

La sur-qualité d’un composant du projet à un impact direct sur le bubget. Donc avant de choisir une technologie il faut définir un cahier des charges le plus précis et exhaustif possible. En parallèle on lui adjoint la limite budgétaire qui devra prendre en compte d’éventuels imprévus.

Lorsque que ce cahier des charges est précisé on commence par choisir l’architecture à mettre en œuvre. Ensuite faire un inventaire des moyens et outillages à notre disposition.
Un élément souvent omis, sourtout si on désir un minimum de précision, la métrologie. Il faudra éventuellement prévoir le budget en conséquence.

Quand tout cela est clair on dessine le projet et rapidement en consultant catalogues et à l’aide de quelques calculs on trouve LE produit qui convient.
L’alternative c’est de partir de l’expérience des autres, des machines réalisées ou des composants utilisés.

Dans tous ces cas un outil aujourd’hui incontournable, en plus des forums : le moteur de recherche !

Bonsoir,

là j'ai vraiment tout compris, merci David pour cette super explication pédagogique.

Au vu du nombre de lecture, je ne doit pas être le seul novice ou passionné à chercher des réponses. Je sauvegarde ce cours précieusement ainsi que celui de momoclic qui nous à fait une super présentation .

David, tu donnes la référence chez bzt, mais je ne l'a trouve pas chez sorotec.

Je ne trouve que ceux-là https://www.sorotec.de/shop/CNC-Steuerungstechnik/Schrittmotoren/

Ce n'est pas la même référence

Faut t-il acheter chez bzt ?

Oui je sais, en fait je souhaite acheter les différents éléments séparément