Moteurs DC à haute température

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Ceux qui sont familiers avec le catalogue maxon et les spécifications techniques auront remarqué que les températures ambiantes et de bobinage maximales sont spécifiées pour nos moteurs. La majorité des moteurs DC ont une température ambiante maximale comprise entre 85⁰C et 100⁰C, et une température maximale de bobinage comprise entre 100⁰C et 125⁰C. Pourquoi ?

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Editor maxon HQ

Tout d'abord, la différence entre la température ambiante et la température de l'enroulement. L'alimentation est divisée en tension (V) et en courant (A). La tension détermine la vitesse, et le courant détermine le couple. Lorsque le moteur est utilisé, le courant génère de la chaleur dans l'enroulement. Cela signifie que lorsqu'un moteur est spécifié pour fonctionner à des températures ambiantes élevées, il ne peut pas être sollicité aussi intensément que s'il était utilisé à des températures normales d'atelier, sinon il brûlera.

Quels sont les problèmes liés à la chaleur ?

À l'intérieur du moteur, il y a un circuit magnétique généré par l'aimant permanent et l'électroaimant, le bobinage du moteur. L'aimant permanent et le bobinage sont tous deux affectés par la chaleur. Les aimants en néodyme commencent à se démagnétiser à environ 160⁰C, et ils deviennent plus faibles. Malheureusement, le refroidissement du moteur ne permet pas d'inverser l'effet ; il s'agit d'une dégradation permanente. Le bobinage est enrobé d'un vernis isolant, qui assure la stabilité ainsi que l'isolation. Lorsque la température augmente au-delà de 160⁰C, le vernis se ramollit et l'enroulement peut se déformer, entraînant un frottement qui use l'isolation et provoque un court-circuit et une panne du moteur. Des températures très élevées peuvent faire fondre le vernis et l'isolation, entraînant à nouveau un court-circuit. Le résultat est toujours le même : le moteur est ruiné.

Moteurs haute température maxon

Il n'est pas surprenant que dans certains environnements où l'on souhaite utiliser des moteurs, les températures soient plus élevées, par exemple lors du forage dans le noyau terrestre pour le pétrole, le gaz ou l'énergie géothermique, ou dans les actionneurs de vannes sur les moteurs d'un avion. maxon dispose d'une gamme de moteurs CC conçus pour ces environnements. La gamme HD (Heavy Duty) sans balais peut fonctionner dans des températures ambiantes allant jusqu'à 200⁰C, avec une température maximale de bobinage de 240⁰C.

Comment ces moteurs fonctionnent-ils à des températures aussi élevées ?

Les aimants des moteurs maxon HD sont fabriqués en samarium-cobalt (SmCo). Les aimants en terre rare en samarium-cobalt peuvent atteindre des températures beaucoup plus élevées avant de commencer à se démagnétiser. L'isolation du fil de cuivre utilisé dans le bobinage présente également un indice de température plus élevé. Enfin, le vernis d'imprégnation est classé à une température beaucoup plus élevée, ce qui garantit la stabilité de l'enroulement sur toute la plage de températures de fonctionnement.

Pourquoi ne pas rendre tous les moteurs capables d'atteindre des températures plus élevées ?

Il n'est pas facile de fabriquer un moteur à haute température. L'isolation renforcée du fil de cuivre est très rigide, ce qui le rend beaucoup plus difficile à enrouler. Il ne fonctionne pas non plus avec tous les modèles de bobinage. Une autre raison est le coût, les matériaux plus spécialisés coûtent plus cher. Pourquoi les gens voudraient-ils un moteur plus spécialisé et plus cher pour une application qui n'en a pas besoin ?

Dans les applications de grand volume, maxon peut mettre à niveau des moteurs standards pour des projets nécessitant des températures plus élevées, s'il n'existe pas de moteur adapté dans la gamme HD limitée. maxon étudiera la faisabilité de la production du bobinage et créera un lot de bobinage de taille industrielle pour s'assurer que le rendement du fil est suffisant. Enfin, si le rendement est suffisant, des moteurs échantillons seront fabriqués et la spécification technique sera validée.

Que faites-vous lorsque votre application repousse les limites de la température ambiante ?

Contactez votre ingénieur technico-commercial maxon. Nous sommes tous formés pour spécifier le bon produit pour la bonne application dans le bon environnement.

Tout d'abord, nous allons poser une série de questions sur l'application. Quelle vitesse et quel couple sont nécessaires à la sortie ? Quel sera le cycle de travail du moteur ? Quelle est votre alimentation d'entrée ? Nous examinons ensuite l'environnement, la température, les chocs et les vibrations, etc. Nous nous renseignerons également sur les autres restrictions, l'espace disponible, la masse, etc. Une fois que nous avons recueilli toutes les données, nous commençons à examiner les options possibles pour fournir une solution.

Lorsque les températures sont élevées, nous devons effectuer une analyse thermique pour nous assurer que le moteur ne va pas brûler en service. Nous analysons le profil de vitesse et de couple sur le cycle de service, en fonction de la température ambiante spécifique. Le logiciel développé par Maxon que nous utilisons nous fournit des informations cruciales, notamment la température du bobinage. La température maximale de l'enroulement est-elle atteinte ou dépassée ? Y a-t-il suffisamment de temps dans le cycle de travail pour lui permettre de refroidir ? Après plusieurs cycles, reste-t-il en dessous de la température maximale de l'enroulement ?

Grâce à notre formation et aux outils disponibles, nous ne spécifierons qu'une solution dont nous sommes certains qu'elle répondra aux exigences.

 

En savoir plus ? 

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