MAGAZINE, LES COURS D'AEROMODELISME > MATERIEL : n°12 Imprimer l'article

MOTEUR ELECTRIQUE Comment le choisir ?   Ainsi que nous vous le répétons depuis les débuts de ce site, les moteurs électriques sont de plus en plus fréquents en modélisme. Nous avons mentionné plus d’une fois leurs évidentes qualités: ils sont propres, silencieux, exempts de vibrations et capables de fournir une quantité d’énergie plus que suffisante pour la grande majorité des modèles. De plus, il n’est pas nécessaire de les carburer.     Moteurs de haut de gamme de la maison Astro : aimants de cobalt, carcasse entièrement métallique et même format que les célèbres 540. Malheureusement, ils sont interdits dans certaines compétitions.   L’embarras du choix Nous n’avons, jusqu’à présent, évoqué que les avantages de la propulsion électrique, dont le succès est progressivement devenu un problème. En effet, nous trouvons sur le marché de plus en plus de moteurs, très différents les uns des autres et, dans l’immense majorité des cas, d’excellente qualité. Bien que semblables en apparence, la plupart de ces moteurs ont des modes de fonctionnement fort éloignés, dus principalement à la qualité de leur bobinage et aux caractéristiques de leurs aimants. Il n’est pas rare que des amateurs, y compris ceux d’un certain niveau, dépensent une fortune dans l’achat d’un moteur haut de gamme inapproprié (surtout quant à la quantité d’éléments de batterie nécessaire pour un fonctionnement correct), dont les performances sont de moitié inférieures à celles du vieux moteur bon marché qui équipait jusque là leur appareil.    1) Deux types de bobinages. Celui de gauche est pourvu de petites aubes en plastique destinées à améliorer le refroidissement. 2) Balais et collecteur d'un Keller de haut de gamme. Balais à large section et structure entièrement métallique. Les points forts des moteurs électriques Nous tenons tout d’abord à insister sur le caractère relatif des commentaires que nous allons émettre dans le cadre de ce chapitre, surtout en ce qui concerne les prix. Dans cette branche du modélisme, comme dans d’autres, on ne fait pas de cadeaux. Ne vous attendez pas à ce qu’un moteur de tout haut de gamme, capable de fournir beaucoup de puissance et à haut rendement, soit très bon marché. La qualité se paie. Pourquoi ces moteurs reviennent ils si cher? Les roulements à bille sont des éléments importants du moteur électrique. On les installe sur l’arbre, en lieu et place des douilles en bronze. Ils ont pour avantage principal le fait qu’ils réduisent les frottements dans le moteur, ce qui se traduit par une puissance utile plus grande à consommation égale. Leur longévité est supérieure et leur usure, moindre. Dans la grande majorité des moteurs d’un certain niveau, on peut remplacer les douilles en bronze par des roulements de même dimension. Les aimants du moteur constituent un autre élément à ne pas négliger: plus le champ magnétique qu’il créent est intense, plus la puissance développée par le moteur sera importante. Les meilleurs aimants sont ceux en cobalt ou en samarium cobalt; malheureusement, ils sont hors de prix. On n’en trouve que dans les moteurs de gamme supérieure. Ajoutons que les aimants à “terres rares” (cobalt, néodyme ou samarium) sont interdits dans certaines compétitions et, en tout cas, dans presque toutes celles d’automodélisme. D’autres éléments apportent un plus au moteur : balais remplaçables, possibilité de régler leur angle, carcasse totalement métallique (comme c’est, actuellement, presque toujours le cas), sans oublier les qualités générales du moteur et sa finition.     Caches arrière de deux moteurs de haut de gamme. Haut pourcentage d'éléments métalliques et arbre sur roulements à billes. Le bobinage Ce terme recouvre la quantité, la grosseur et l’organisation des fils conducteurs du rotor du moteur électrique. La puissance développée par le moteur est proportionnelle à l’intensité de courant qui parcourt le bobinage. Pour un même voltage, cette intensité sera d’autant plus forte que le fil du bobinage sera épais et que la quantité de spires sur chaque lobe sera réduite. Comme l’espace disponible pour ce fil est limité, les moteurs à gros bobinage comporteront moins de spires et seront plus puissants. En règle générale, plus le moteur est puissant, plus sa consommation sera élevée et plus l’autonomie de la batterie sera limitée. Comme le courant électrique circule sur la surface des conducteurs, la résistance sera d’autant plus faible que la surface du fil sera importante, et cela, pour des raisons quelques peu complexes, que nous venons de vous résumer en quelques mots; en-dessous d’un certain nombre de tours de bobinage, on peut obtenir un meilleur rendement en remplaçant un bobinage à gros fil, soit par deux autres -superposés- caractérisés par le même nombre de spires et une section plus petite (bobinage “double”), soit par trois autres (“triple”). Plus le bobinage est complexe, plus son prix est élevé.     1) Moteurs de type 540 pour voitures électriques. On trouve sur le marché une très grande variété de bobinages. 2) Différents types de balais utilisés sur les moteurs électriques. Ceux du haut appartiennent à un 540 standard. Ils ne sont pas remplaçables, mais leur longévité est réelle.   Choix du bobinage  Dans certains groupes, de nombreux moteurs ne se différencient que par leur bobinage, ce qui peut poser un problème de choix. Rappelons à cet égard que, pour le même nombre de batteries, plus le nombre de spires est réduit, plus la puissance fournie par le moteur est grande, la consommation étant, en revanche, supérieure.  Comme nous l’avons indiqué, certaines branches du modélisme offrent une grande variété de bobinages. Citons principalement les voitures RC à échelle 1/10 et 1/12, et les avions électriques, dont les moteurs sont volumineux, puissants et chers. Abordons tout d’abord le premier groupe. Parfois, le type de moteur est imposé (catégorie “stock”) il doit s’agir d’un modèle précis qui, de plus, ne peut pas être modifié. Il faudra choisir un modèle admis par le règlement, sous peine de disqualification. Le monde de l’automodélisme comprend diverses catégories sur piste ou tout terrain, à propulsion intégrale ou traditionnelle, manches de durée variable, etc. Comme l’énergie de la batterie est limitée, nous devrons choisir un moteur dont la puissance soit telle qu’elle permette au modèle de terminer la course. Un super moteur hyper puissant ne sert à rien si, alors que la course est censée durer six minutes, nous nous retrouvons sans batterie aux deux tiers de l’épreuve. D’autres caractéristiques nous incitent à opter pour un moteur plutôt que pour un autre : certaines spécialités requièrent des moteurs avec beaucoup de couple et peu de vitesse de rotation, et d’autres, tout le contraire. Les critères de sélection pouvant être complexes, nous vous conseillons de choisir un moteur fabriqué par une maison renommée (il y en a plus d’une demi-douzaine) ainsi qu’un bobinage approprié à telle ou telle spécialité. Quand vous aurez établi vos propres critères, vous pourrez choisir des moteurs mieux adaptés à votre modèle et à votre façon de piloter.     A gauche, moteur de haut de gamme; à droite, moteur 540 "stock". Observez les différences de finition. Au lieu de roulements à billes, le "stock" est pourvu de douilles métalliques au niveau de l'axe. Moteurs d’avions Contrairement aux compétitions de voitures, il est rare que le moteur soit imposé dans le cas des avions électriques. Bien au contraire le choix est libre, la seule limitation concernant le nombre d’éléments de batterie (compétitions spécifiques à sept ou dix éléments). Parmi les compétitions de vol à moteur électrique, ce sont les motoplaneurs qui tiennent la vedette, le but étant de maintenir le modèle en vol un certain laps de temps. Le moteur doit fonctionner le moins possible : chaque seconde est pénalisée. Il s’agit donc d’élever le modèle le plus rapidement possible, de façon à pouvoir très vite éteindre le moteur. Les moteurs doivent donc tourner quelques secondes à peine (moins de 15-20) à pleine puissance. Nous opterons dès lors pour des modèles dont le bobinage comprend un nombre réduit de spires et dont les fils, très épais, ont été spécialement conçus en fonction des divers types de compétition. A certains niveaux de spécialisation (élevés), le fabricant lui même indique le nombre et le type d’éléments de batterie, l’hélice appropriée, la vitesse de rotation obtenue, la consommation et le délai maximum durant lequel on peut laisser tourner le moteur sans risquer de le griller. Il est possible de réaliser les mêmes performances que les plus grands pilotes... à condition d’en payer le prix, celui-ci étant, faut-il le préciser, élevé.     Deux moteurs de type 540 : celui de droite est un modèle de base. Celui de gauche est équipé de roulements et son rendement est un peu meilleur.   Choix du format  Contrairement aux voitures de modélisme, lesquelles sont, à 99% équipées de moteurs de format “Mabuchi 540”, l’aéromodélisme offre un éventail beaucoup plus large. C’est la conséquence logique de tout ce que nous vous avons expliqué précédemment (dans le cas des voitures, le format du moteur est fixe). Avant de choisir un moteur, il importe d’étudier les caractéristiques du modèle dans leurs moindres détails. Il serait absurde d’imposer un moteur particulièrement lourd et puissant à un modèle en balsa, délicat et très léger, destiné à de “longues promenades par temps calme... Par contre, pour tirer le maximum d’un modèle sophistiqué en fibre et au profil rapide, nous devrons choisir un moteur à haute performance : la puissance aura la priorité, au détriment de la légèreté. Dans le cas précédent, nous opterons pour un moteur plus discret, juste assez puissant pour pouvoir entraîner l’avion avec un minimum d’allégresse.     Comparez ce beau Keller à haut rendement (1400 watts) et l'omniprésent Mabuchi, avec ses 100 watts de sortie. Quelques catégories  Rappelons les priorités de base des moteurs d’avion : pour faire voler un avion au profil sustentateur (un planeur ou similaire à vol lent), il nous faudra environ 50-60 watts par masse avionique (batteries incluses). Avec une telle puissance, le modèle prendra de l’altitude, mais nous ne pourrons pas réaliser d’acrobaties. Par conséquent, on ne peut installer de petits moteurs (Mabuchi 380 ou similaires) que sur des modèles de maximum un kilo. L’utilisation d’un réducteur et d’une hélice de grande dimension rendra l’appareil un peu plus performant. Les modèles de 1200-1400 grammes avec lesquels on prétend faire de la voltige auront besoin d’un moteur de type ‘’540’’ ou ‘‘550”. Parmi ces derniers, on peut en trouver de plus puissants, mais leur rendement maximum ne dépassera pas les 150 watts. Avec un réducteur et une hélice repliable, ils peuvent élever des motoplaneurs pesant jusqu’a 2-2,5 kilos. Au-delà de ce poids et à partir de 2,5 mètres d’envergure, il sera nécessaire d’augmenter la puissance du moteur et le nombre d’éléments de batterie (jusqu’à présent, nous avions 7 éléments maximum). Nous pouvons trouver certains moteurs bon marché plus grands que le 550 (le Speed 700 de Robbe et autres semblables), sans pour autant entrer dans le monde des moteurs sophistiqués, dont nous allons maintenant vous entretenir.     Sur cette photo, vous pouvez comparer un moteur de base et un autre de haut de gamme, avec balais de dimensions supérieures, roulements et réglage de phase.   À qui s’adressent les moteurs haut de gamme ? Nous sommes presque à la fin de notre article et nous n’avons pas encore parlé des super moteurs. Ce n’est pas par hasard, ces moteurs ne sont pas destinés aux débutants et plus experts, mais plutôt à des champions et, à partir d’un certain niveau, les choses se compliquent assez. Et le moteur n’est pas seul en cause : un moteur puissant du type “sept éléments” fournit près d’un demi-cheval. Si vous faites le calcul, pour obtenir 300-350 watts à partir de 7-7,5 volts, il est nécessaire que le moteur dispose de 40-50 ampères en continu, ce qui est très différent de ce que nous avons vu jusqu’à présent. On ne peut faire passer un courant d’une telle intensité dans n’importe quel câble : des câbles spéciaux de grand diamètre sont nécessaires (jusqu’a 4 mm²). Les connecteurs doivent, eux aussi, être spéciaux, recouverts d’un bain d’or pour éviter toute résistance superflue. Les variateurs ou interrupteurs doivent être de haut de gamme; sur ces moteurs, qui atteignent des vitesses de rotation de l’ordre de vingt mille tours/minute, une hélice conventionnelle en plastique serait immédiatement détruite. Conséquence : l’équipement nécessaire accompagnant ces moteurs augmente les coûts de façon vertigineuse (sans parler des feeders à haut rendement et du fait que pratiquement aucune batterie rechargeable n’est capable de fournir cette intensité de courant sans s’abîmer en quelques cycles). Comme vous pouvez le constater, le modélisme électrique de haut niveau est d’une sophistication technique considérable. Sur le marché, on trouve depuis peu une classe intermédiaire entre les moteurs de base avec rotor en ferrite et ceux équipés d’aimants à terres rares; leurs performances se situent entre les deux groupes. Ils représentent sans doute la solution pour l’amateur qui désire passer à une catégorie de moteurs supérieure sans que le montant de la facture ne lui fasse dresser les cheveux sur la tête. En attendant, ne vous en faites pas avec les vieux moteurs électriques à 80 FF et les batteries à sept éléments, vous pouvez vous amuser pour un prix plus que raisonnable.