Chaque fiche technique de moteur BLDC se ramène à une seule image : une courbe couple-vitesse, une droite qui descend à mesure que la vitesse monte. La même image porte deux valeurs que l'on confond couramment — le couple continu, qu'un moteur peut tenir tant qu'il reste à l'intérieur de sa limite thermique, et le couple de crête, qu'il peut délivrer pendant une brève fenêtre et pas au-delà. Distinguer les deux revient à lire la courbe couple-vitesse comme elle a été tracée : comme une frontière électrique à laquelle une question thermique est attachée. Ce texte suit cette droite à travers six modules CubeMars, d'un actionneur d'articulation à réduction 64:1 jusqu'à un moteur de nacelle à entraînement direct, et expose ce que la courbe promet, ce qu'elle laisse non dit, et comment interroger les valeurs qui se trouvent derrière.

Ce que montre une courbe couple-vitesse

Une courbe couple-vitesse porte le couple de sortie en fonction de la vitesse de rotation. Le couple est sur l'axe vertical, la vitesse sur l'axe horizontal, et la zone de travail du moteur se trouve sous une droite qui part haut à gauche — faible vitesse, couple élevé — et descend vers la droite jusqu'à croiser l'axe des vitesses à la vitesse à vide. Chaque point situé sous la droite est, en principe, une combinaison de couple et de vitesse à laquelle le moteur peut fonctionner. La droite elle-même est la frontière, et tout ce qu'un ingénieur de sélection fait d'une fiche technique part de la lecture correcte de cette frontière — ce que le reste de ce texte met en pratique sur les lignes de courbe couple-vitesse de six modules réels.

Deux axes et deux limites

Deux limites distinctes façonnent l'image. La première est électrique. À mesure que le rotor tourne plus vite, la force contre-électromotrice générée dans le bobinage augmente, la marge de tension restant pour injecter du courant dans les phases se réduit, et le couple que le variateur peut maintenir diminue. C'est l'origine de la pente descendante. La seconde limite est thermique. Le courant qui traverse la résistance du cuivre déverse de la chaleur dans le bobinage ; un réducteur ajoute ses propres pertes par frottement ; et chaque composant a une température à ne pas dépasser pour que les matériaux — isolation, aimants, lubrifiant — survivent. Sur une courbe couple-vitesse, seule la première des deux limites est tracée. La valeur de couple continu publiée décrit le couple qu'un module est spécifié pour soutenir dans les conditions de fonctionnement et les conditions thermiques déclarées par le fabricant : les limites électriques bornent le couple disponible à une vitesse donnée, les limites thermiques bornent la part de cette capacité qui peut être soutenue dans le temps, et sur un actionneur intégré, les pertes du réducteur ainsi que les limites du variateur ou des composants façonnent également la zone continue utilisable. C'est cette ligne qui sépare une valeur sur laquelle une articulation peut s'appuyer toute la journée d'une valeur qu'elle ne peut que visiter.

Une courbe couple-vitesse tracée à partir de la seule limite électrique est donc un document optimiste. Elle répond à ce que le variateur peut contraindre le moteur à faire ; elle ne répond pas à la durée pendant laquelle le moteur peut continuer à le faire. La moitié thermique de la réponse se trouve dans d'autres lignes — courant nominal, échauffement, cycle de service — et dans l'écart entre la valeur de couple continu et la valeur de couple de crête. Lire une courbe couple-vitesse, c'est lire les deux moitiés ensemble, et la seconde est celle que la droite elle-même dissimule.

Pourquoi la droite descend

La pente d'une courbe couple-vitesse n'est pas une faiblesse du moteur ; c'est une conséquence d'une tension de bus fixe. À l'arrêt, la force contre-électromotrice est nulle, si bien que le variateur n'a pas à vaincre une tension générée par la vitesse. Le courant et le couple atteignables à ce point restent néanmoins bornés par le contrôleur, la résistance du bobinage, la limite de courant du variateur et les conditions de fonctionnement. À mesure que la vitesse augmente, la force contre-électromotrice consomme une part plus grande de la tension d'alimentation, il en reste moins pour injecter du courant, et le couple disponible chute de façon à peu près linéaire jusqu'à ce que les deux tensions s'équilibrent et qu'il ne reste plus de courant : ce point de croisement est la vitesse à vide. Modifier la tension d'alimentation déplace toute la droite avec elle, et c'est pourquoi un même moteur peut publier plusieurs courbes couple-vitesse différentes sur une seule fiche.

Le moteur à rotor interne frameless RI80 V2.0 montre l'effet à trois tensions de bus. Les vitesses à vide publiées sont de 1480 rpm en 24 V, 2220 rpm en 36 V et 2960 rpm en 48 V — le même stator et le même rotor tracés en trois courbes couple-vitesse, chacune étirée plus loin sur l'axe des vitesses à mesure que l'alimentation monte. Les vitesses nominales publiées évoluent de la même façon : 1135, 1785 et 2430 rpm. Un module spécifié sur la courbe 24 V n'atteindra pas les vitesses promises par la courbe 48 V, et une courbe couple-vitesse lue sans sa tension de bus n'est qu'un demi-document.

Couple continu contre couple de crête : où se place la droite

Le couple continu est la valeur qu'un moteur soutient pendant que sa température se stabilise au lieu de grimper — la charge qu'il peut porter pendant toute la session de travail d'une machine à l'intérieur de sa limite thermique. Le couple de crête est une tolérance transitoire : le couple disponible pendant le bref intervalle où une articulation accélère, où une jambe pousse, où une pince rattrape une charge. Les deux valeurs sont deux lectures de la même courbe couple-vitesse à des temps d'exposition différents, et les confondre est l'erreur de dimensionnement la plus courante dans la conception d'une articulation. Un module dimensionné sur le couple de crête surchauffera lorsque la charge est continue ; un module dimensionné sur le seul couple continu peut être plus lourd et plus lent que ce que la tâche demande. Une courbe couple-vitesse tracée pour une articulation de robot se lit précisément contre cette question : quelle part de la droite est habitable, et pendant combien de temps.

Le rapport crête/nominal sur six modules

En divisant la ligne de couple de crête publiée d'une courbe couple-vitesse par la ligne de couple continu publiée, les six modules comparés dans ce texte se placent dans une bande étroite. L'arithmétique donne 120 Nm sur 48 Nm, soit 2.5, sur l'AK80-64 KV80 ; 72 sur 24, soit 3.0, sur l'AK60-39 V3.0 ; 53 sur 18, environ 2.9, sur l'AK10-9 V3.0 ; 5.5 sur 1.8, environ 3.1, sur l'AKE40-6 ; 4.1 sur 1.45, environ 2.8, sur le RI80 V2.0 ; et 1.5 sur 0.6, à nouveau 2.5, sur le GL60 II. Ce sont des rapports dérivés, calculés à partir des valeurs publiées plutôt que publiés comme lignes, et sur cet échantillon le rapport crête/nominal dérivé s'étend d'environ 2.5 à 3.1. Cette plage décrit ces six modules, et ne constitue pas une plage de spécifications universelle. Le rapport dépend du courant de crête que le variateur autorise, de la durée pendant laquelle ce courant est autorisé à circuler, de la masse thermique et du refroidissement du module, des limites mécaniques du réducteur et de l'étage de sortie, et des définitions que le fabricant applique au couple nominal et au couple de crête. Lors de l'évaluation d'un autre module, ces définitions sont à vérifier en même temps que toute durée publiée ou condition d'essai thermique publiée, plutôt que de traiter cette plage comme un critère de réussite ou d'échec.

Le couple de crête supplémentaire vient du courant, pas du magnétisme. L'AK60-39 V3.0 publie 4.5 A de courant nominal contre 17 A de courant de crête ; l'AK10-9 V3.0 publie 10.7 A contre 31.9 A ; l'AKE40-6 publie 2.5 A contre 8 A. Le circuit magnétique ne devient pas plus fort lorsqu'un module entre dans sa zone de crête — le variateur pousse simplement plus de courant, et pour un bobinage donné dans des conditions comparables, la perte cuivre croît approximativement avec le carré de celui-ci. Fonctionner à trois fois le courant implique donc environ neuf fois la perte dans le bobinage, et c'est pourquoi la zone de crête est bornée dans le temps et la zone continue ne l'est pas. Le rapport entre couple de crête et couple continu ne doit cependant pas être lu comme un rapport de courant direct : la constante de couple, les définitions des valeurs nominales, les limites du variateur et le côté du réducteur sur lequel les valeurs ont été mesurées diffèrent d'un module à l'autre dans la comparaison menée ici. Ce qui tient, c'est le sens de l'échange — le couple supplémentaire s'achète avec du courant supplémentaire, et le courant se paie en chaleur.

Les conséquences de ce coût sur la sélection — le couple dont une articulation a réellement besoin et où passe le budget thermique — sont développées dans Comment choisir un actionneur robotique à couple élevé, qui traite le haut de la même question du côté du dimensionnement.

Couple nominal, couple de décrochage et chemin thermique

Le couple nominal et le couple continu sont employés de façon interchangeable dans la plupart des fiches de cette classe, et pour une sélection pratique ils peuvent être lus comme la même affirmation : le couple auquel le module fonctionne en régime thermique stable, la zone plate de la courbe couple-vitesse sur laquelle une machine peut vivre. Le couple de décrochage est différent. C'est le couple à vitesse nulle sous courant maximal — l'extrémité en haut à gauche de la courbe couple-vitesse — et sur un moteur BLDC c'est un point que le bobinage ne peut occuper que brièvement, parce que la vitesse nulle signifie aucun refroidissement par convection du rotor alors que l'échauffement résistif est à son maximum. Un moteur qui tient son couple de décrochage est un radiateur avec un arbre au bout. Une fiche qui imprime une valeur de décrochage sans durée imprime une frontière électrique plutôt qu'un point de fonctionnement.

D'où vient la chaleur

Trois sources de chaleur se trouvent à l'intérieur d'un actionneur à réducteur, et chacune domine dans un coin différent de la courbe couple-vitesse. Les pertes cuivre évoluent avec le carré du courant et dominent à faible vitesse et couple élevé — la zone de crête. Les pertes fer évoluent avec la vitesse et le flux, et elles sont présentes même lorsque le moteur est peu chargé. Les pertes du réducteur suivent le couple transmis et le rapport, et elles atterrissent dans le carter plutôt que dans le bobinage, ce qui compte parce que le carter et le bobinage ont des constantes de temps thermiques différentes. Le chemin thermique de chaque source vers l'air ambiant — à travers le stator, le carter, la bride de montage — décide de la vitesse à laquelle chacune s'accumule. Un module boulonné sur une structure en aluminium évacue la chaleur différemment du même module suspendu sur une équerre imprimée, et aucune des deux conditions n'est visible dans la courbe couple-vitesse.

C'est la limite honnête de la lecture d'une courbe. La valeur de couple continu publiée est mesurée dans les conditions d'essai du fabricant, qui signifient généralement un montage spécifié et une température ambiante spécifiée, et la fiche les reformule rarement. Là où l'application s'écarte de ces conditions, la valeur de couple continu utilisable se déplace, et le sens du déplacement est à la baisse. C'est aussi pourquoi la ligne de couple continu, plutôt que la ligne de crête, est celle qui répond à la qualité du montage.

La tension de bus déplace toute la courbe

Les lignes nominales changent avec la tension d'alimentation, et le RI80 V2.0 publie l'image complète : 1.45 Nm de couple nominal avec des vitesses nominales de 1135, 1785 et 2430 rpm en regard de 24, 36 et 48 V. Le GL60 II KV28 publie le même effet sous la forme de deux panneaux sur une seule page. À une tension de travail de 16 V, le moteur de nacelle annonce 1 Nm de couple de crête et 153 rpm de vitesse nominale ; le panneau 24 V annonce 1.5 Nm et 319 rpm. Les deux panneaux rapportent la même masse de moteur et la même disposition 24N28P tout en publiant des valeurs différentes de vitesse nominale et de couple de crête, et c'est pourquoi la tension d'alimentation spécifiée doit faire partie de toute lecture de la courbe couple-vitesse publiée. La question de savoir si les conditions d'essai du fabricant sont par ailleurs comparables n'est pas indiquée sur la page, si bien que la totalité de la différence ne doit pas être attribuée à la seule tension avant que cela ne soit confirmé. Lorsque deux fiches ne concordent pas sur des moteurs similaires, la tension de bus à laquelle la courbe a été tracée fait partie des premières choses à vérifier.

Sur un bus 48 V, la même physique relève les vitesses et modifie l'image du système d'une manière qui dépasse le moteur, et ces contraintes — disponibilité de l'alimentation, sécurité, compatibilité du variateur — sont exposées dans Actionneurs robotiques 48 V : modèles, bénéfices et contraintes.

Cycle de service : combien de temps dure le couple de crête

Une valeur de couple de crête sans durée est une promesse sans horloge, et la courbe couple-vitesse elle-même est muette sur le temps : elle montre ce que le variateur peut commander, et ne dit rien sur la fréquence ni sur la durée. La durée est fixée par l'échauffement : le bobinage chauffe vers sa limite à une vitesse qui dépend du carré du courant, et la zone de crête se termine lorsque la température y arrive. La plupart des pages de modules de cette classe n'en publient pas un seul chiffre, parce que la réponse honnête dépend de l'état thermique de départ du module, de son montage et de ce qui se passe entre les événements de crête. Le cycle de service est le pont entre la moitié électrique et la moitié thermique d'une courbe couple-vitesse, et c'est là qu'un profil de charge rencontre les limites du module. Ce que les pages publient suffit pour raisonner : la valeur continue comme ancrage stable, la paire de courants comme multiplicateur de l'échauffement, et sur certaines pages des points de fonctionnement mesurés qui décrivent directement la zone soutenue.

Lire un tableau d'échauffement

La page de l'AKE40-6 KV90 liste des points de fonctionnement mesurés plutôt qu'une courbe tracée : 1.5 Nm à 260 rpm, 2 Nm à 233 rpm et 2.5 Nm à 206 rpm. Lus ensemble, les trois points montrent un couple soutenu qui augmente à mesure que la vitesse à laquelle il est rapporté diminue. Ils décrivent la performance de fonctionnement rapportée à ces trois combinaisons de couple et de vitesse. Pris isolément, ils ne sont pas une courbe couple-vitesse complète, pas une spécification de durée du couple de crête, et pas une limite de cycle de service, et la page ne publie pas la durée d'essai, le montage ni les conditions ambiantes qui se trouvent derrière. Avant que ces points ne soient mis en regard des valeurs publiées de 1.8 Nm en continu et 5.5 Nm en crête, les définitions et les conditions d'essai qui se trouvent derrière chacune de ces valeurs nominales doivent être confirmées auprès du fabricant. Ce que la page fournit est inhabituel : des points mesurés plutôt qu'une valeur d'affichage unique, à partir desquels la partie soutenue de la courbe couple-vitesse peut être raisonnée plutôt que supposée.

Pour une machine en mouvement, le cycle de service est une arithmétique de la foulée. Une jambe de quadrupède demande un couple élevé pendant l'appui et presque aucun pendant la phase oscillante, si bien que l'articulation passe une fraction de chaque foulée dans la zone de crête et le reste à refroidir — la façon dont ce budget se répartit sur un cycle de foulée complet, et ce qu'il fait au couple, à la vitesse et aux limites thermiques des moteurs, est développée dans Choisir un moteur BLDC pour robot quadrupède : couple, vitesse et limites thermiques. La même arithmétique régit un manipulateur qui rattrape une charge, un exosquelette qui assiste un changement de pas, ou toute application dont la charge est une séquence d'événements plutôt qu'une constante. La valeur sur laquelle une foulée se stabilise est d'abord une exigence de couple continu et ensuite une exigence de couple de crête, et seule la première des deux est un endroit où une courbe couple-vitesse peut être habitée.

Lire une courbe couple-vitesse sur des fiches réelles

Les tableaux de spécifications compriment la courbe couple-vitesse en lignes, et la compression perd le contexte à moins que le lecteur ne sache de quel côté du réducteur chaque ligne est mesurée et quelle tension de bus chaque ligne suppose — les deux éléments de contexte qu'une courbe couple-vitesse ne peut pas porter dans une cellule de tableau. Les lignes de couple continu et de couple de crête ci-dessous sont reproduites exactement comme publiées. Les six modules couvrent tout le spectre — une réduction profonde de 64:1, une intermédiaire de 39:1, une faible de 9:1, un entraînement quasi direct de 6:1, et deux moteurs à entraînement direct sans étage du tout — ce qui fait du tableau un exercice de lecture en soi.

Six modules en un seul jeu de spécifications

ModèleCouple nominal (Nm)Couple de crête (Nm)Rapport de réductionVitesse nominale (rpm)Poids (g)Tension nominale (V)
AK80-64 KV804812064:123/4885024/48
AK60-39 V3.0 KV80247239:17075048
AK10-9 V3.0 KV6018539:123594048
AKE40-6 KV901.85.56:126014024
RI80 V2.0 KV751.454.1direct drive1135/1785/243041124/36/48
GL60 II KV280.61.5direct drive31927624

Lignes telles que publiées sur chaque page produit du fabricant, les valeurs multi-tensions étant reproduites exactement comme imprimées : l'AK80-64 publie une vitesse nominale par tension de bus et le RI80 une par palier de tension. Les vitesses nominales des quatre actionneurs intégrés sont des valeurs côté sortie, prises derrière l'étage de réduction ; les deux moteurs à entraînement direct publient des vitesses côté moteur. Les noms de modèles portent la valeur KV, si bien qu'aucune colonne KV distincte n'est donnée. Ces valeurs sont reproduites à partir des pages fabricant citées ; les définitions des valeurs nominales et les conditions d'essai peuvent différer d'un modèle à l'autre, et le couple de crête est publié sans durée sur ces pages, si bien que le tableau est une comparaison de spécifications plutôt qu'un banc d'essai de performance contrôlé. Confirmer les conditions de fonctionnement et les frontières de mesure avant d'utiliser ces valeurs pour le dimensionnement d'un système.

En descendant les colonnes de couple, l'histoire de la réduction se raconte d'elle-même. L'AK80-64 publie 48 Nm en continu et 120 Nm en crête à partir d'un carter de 850 g parce qu'un étage planétaire 64:1 se trouve entre le bobinage et la sortie. L'AK10-9 V3.0, un module plus grand et plus lourd à 940 g, publie moins de couple — 18 Nm en continu et 53 Nm en crête — parce que son étage 9:1 multiplie moins et qu'il achète de la vitesse à la place : 235 rpm de vitesse nominale de sortie contre 23 rpm à l'extrémité profonde de l'AK80-64 sur un bus 24 V. Aucune des deux colonnes n'est meilleure ; ce sont deux points différents de la même courbe couple-vitesse, choisis pour des articulations différentes. Un genou sur un humanoïde et une épaule sur un bras de prise et dépose veulent des coins différents de l'image.

Sur le terrain, l'AK80-64 et l'AK10-9 V3.0 apparaissent précisément dans ces rôles — l'étude de cas ci-dessus les associe dans une plateforme de recherche en rééducation, où le module à rapport profond fournit ses 48 Nm de couple continu aux articulations fortement chargées et le module à rapport faible sert là où la vitesse de sortie compte. L'AKE40-6 couvre l'extrémité portable de la même famille, et sa place dans la discussion sur les articulations d'exosquelette est exposée dans AKE40-6 KV90 et AKE50-8 KV110 : actionneurs QDD compacts d’exosquelette.

Quand les valeurs publiées ne s'auto-vérifient pas

Les lignes nominales d'une fiche doivent se refermer les unes sur les autres : multiplier le couple nominal par la vitesse nominale et par 0.10472 — le facteur qui convertit les rpm en radians par seconde — et le résultat doit se situer près de la puissance nominale publiée. L'AK60-39 V3.0 se referme proprement : ses 24 Nm de couple continu à 70 rpm donnent environ 176 W, contre 176 W publiés. L'AK80-64 est moins net. Il publie 220 W de puissance nominale et des vitesses nominales de 23 rpm en 24 V et 48 rpm en 48 V ; l'arithmétique donne environ 116 W au premier point et environ 241 W au second, et la valeur publiée se situe entre les deux points de tension plutôt qu'elle ne correspond à l'un ou l'autre. Les lignes publiées n'établissent pas si la valeur de puissance nominale et les deux points de couple et de vitesse propres à chaque tension renvoient à la même condition de fonctionnement, si bien que l'écart doit être signalé pour vérification auprès du fabricant plutôt qu'attribué à une condition d'essai non documentée ou effacé par arrondi. La leçon générale tient : les valeurs qui se trouvent derrière une courbe couple-vitesse méritent d'être interrogées avant qu'une conception ne s'y engage, et une ligne qui ne se referme pas sur ses voisines est un signal, pas une coquille. Là où une valeur est ambiguë, la documentation du fabricant pour le module spécifique fait autorité.

Rapport de réduction et charge réfléchie en sortie

Un réducteur échange de la vitesse de sortie contre une multiplication du couple, ce qui fait du rapport de réduction un facteur majeur dans la position d'un module sur la courbe couple-vitesse. La capacité de sortie d'un module dépend aussi du moteur lui-même, des limites du variateur, du rendement de transmission et des valeurs nominales de fonctionnement du fabricant, si bien que le rapport est un levier plutôt que l'image entière. Il importe aussi des conséquences que la courbe ne trace pas : dans un modèle de transmission par engrenages idéal, l'inertie de charge réfléchie côté moteur évolue avec l'inverse du carré du rapport ; l'étage ajoute son propre jeu et son propre frottement ; et il décide de la part d'une force externe en sortie qui atteint le moteur comme une perturbation que le contrôleur peut sentir. Les cinq rapports du tableau ci-dessus — 64:1, 39:1, 9:1, 6:1 et aucun — sont cinq réponses différentes à cet échange, chacune plaçant le module à un point différent de la courbe couple-vitesse, et non cinq grades de qualité.

Ce que le rapport fait à la sortie

Sur les actionneurs intégrés, chaque vitesse publiée est une valeur côté sortie, prise derrière l'étage. L'AK80-64 publie ses 48 Nm de couple continu à 23 rpm en 24 V et à 48 rpm en 48 V ; l'AK60-39 V3.0 publie 24 Nm en continu à 70 rpm ; l'AK10-9 V3.0 publie 18 Nm en continu à 235 rpm. Comparer ces lignes, c'est comparer des articulations finies, et c'est la comparaison dont un concepteur de machine a réellement besoin. Mais lorsqu'une courbe couple-vitesse est donnée pour le moteur nu à l'intérieur du module, le rapport doit être appliqué avant que les valeurs ne signifient quoi que ce soit en sortie, et oublier cette étape compte parmi les erreurs classiques de lecture de fiche. La même prudence vaut en sens inverse pour l'inertie : dans un modèle de transmission par engrenages idéal, l'inertie de charge réfléchie côté moteur évolue avec l'inverse du carré du rapport de réduction, si bien qu'un étage 64:1 réfléchit substantiellement moins d'inertie de charge vers le moteur qu'un étage 6:1. La dynamique réelle du système dépend aussi de la raideur de la transmission, du frottement et du reste de la chaîne cinématique, et c'est pourquoi les articulations à entraînement quasi direct ressentent la charge plus directement et les articulations à rapport élevé la ressentent moins.

L'extrémité à faible rapport de cet échange — ce qu'un étage 8:1 achète en rétro-entraînabilité, en inertie réfléchie et en transparence d'effort, et ce qu'il coûte en couple — est traitée en profondeur dans Actionneurs à entraînement quasi direct : ce qu'un rapport 8:1 apporte.

Entraînement direct sans étage

Retirer l'étage entièrement et la courbe appartient au moteur seul. Le RI80 V2.0 est livré en kit frameless — stator et rotor, sans carter, sans roulement — et publie 1.45 Nm en continu et 4.1 Nm en crête à des vitesses côté moteur de 1135 rpm et au-delà, selon la tension de bus. Le GL60 II est un moteur de nacelle à entraînement direct spécifié à 0.6 Nm de couple continu et 1.5 Nm de couple de crête sur son panneau 24 V. Ces lignes décrivent la capacité de couple publiée du moteur ; le fait qu'une caméra donnée reste stable sur un axe donné dépend de la charge utile, de son centre de masse, de la configuration de l'axe, du contrôleur et des conditions de fonctionnement, et la forme de la zone utilisable de la courbe couple-vitesse doit être tirée de la courbe publiée par le fabricant ou de données d'essai plutôt qu'inférée des seules valeurs nominales de couple. Retirer l'étage supprime bien le jeu apporté par l'engrènement des engrenages et la réflexion d'inertie à travers un train d'engrenages, tandis que le jeu des roulements, la souplesse structurelle et l'inertie de charge agissant directement sur l'arbre subsistent. Le coût est la densité de couple : atteindre 48 Nm en continu sans étage demanderait un moteur frameless de dimensions entièrement différentes, une histoire d'échelle racontée dans Moteur couple frameless à couple élevé : d’où vient le couple. Comment choisir le kit stator-rotor lui-même — encombrement, alésage, montage thermique — est traité dans Moteurs couple frameless : choisir un kit stator-rotor pour articulations.

Questions fréquentes

QQuelle est la différence entre couple continu et couple de crête ?

Le couple continu est la valeur qu'un moteur tient en régime thermique stable, aussi longtemps que l'application fonctionne à l'intérieur de sa limite nominale. Le couple de crête est une tolérance transitoire, disponible pendant le bref intervalle où la charge monte en pointe, et bornée par l'échauffement plutôt que par la seule limite électrique. Les deux valeurs vivent sur la même courbe couple-vitesse, à des temps d'exposition différents. Sur les six modules comparés ici, le rapport crête/nominal dérivé se situe entre 2.5 et 3.1, une plage qui décrit cet échantillon plutôt qu'une plage de spécifications générale.

QComment lire une courbe couple-vitesse sur la fiche d'un moteur ?

Partir des axes et de la tension de bus à laquelle la courbe a été tracée, parce que toute la droite se déplace avec l'alimentation. Lire la vitesse à vide là où la droite croise l'axe des vitesses, lire le couple à la vitesse de fonctionnement que l'application utilise réellement, puis vérifier la valeur nominale continue et les lignes thermiques avant d'accorder confiance à un point situé sous la droite. Sur un actionneur intégré, confirmer que les vitesses imprimées sont des valeurs côté sortie prises derrière l'étage de réduction.

QCombien de temps un moteur BLDC peut-il tenir son couple de crête ?

Jusqu'à ce que la température du bobinage atteigne sa limite, ce qui dépend de la température de départ, du niveau de courant, du montage, du refroidissement et de l'espacement entre les événements de crête. La plupart des pages de cette classe ne publient aucune durée, et sans durée publiée ni profil d'essai thermique, les données disponibles peuvent ne pas être suffisantes pour établir une fenêtre transitoire sûre. Lorsqu'une fiche trace deux frontières sur la courbe couple-vitesse, la ligne de crête se situe au-dessus de la ligne continue et aucune des deux ne porte d'horloge. L'AKE40-6 publie des points de fonctionnement mesurés — 1.5 Nm à 260 rpm, 2 Nm à 233 rpm et 2.5 Nm à 206 rpm — qui décrivent la performance de fonctionnement rapportée à ces combinaisons et ne sont pas une spécification de durée de crête. Vérifier les limites applicables dans la documentation du fabricant pour le module spécifique et les conditions de fonctionnement.

QPourquoi le couple nominal est-il plus faible à vitesse plus élevée ?

Deux effets peuvent se cumuler. Électriquement, la force contre-électromotrice augmente avec la vitesse et réduit la marge de tension disponible pour maintenir le courant producteur de couple, si bien que le couple disponible le long de la courbe couple-vitesse diminue à mesure que la vitesse augmente. Thermiquement, les pertes dépendantes de la vitesse, parmi lesquelles les pertes fer, croissent avec la vitesse et peuvent s'ajouter aux pertes cuivre en même temps. Lequel des deux domine dépend du moteur, du variateur, de la tension d'alimentation, du refroidissement et des limites de fonctionnement du fabricant, et le point nominal d'une courbe couple-vitesse est fixé à la condition déclarée.

QUn réducteur modifie-t-il la courbe couple-vitesse ?

Il remet la courbe couple-vitesse à l'échelle. Le couple en sortie est le couple moteur multiplié par le rapport, la vitesse en sortie est la vitesse moteur divisée par ce rapport, et la courbe garde sa forme tout en remontant sur l'axe du couple et en descendant sur l'axe des vitesses. L'inertie est remise à l'échelle de la même façon : dans un modèle d'engrenages idéal, l'inertie de charge réfléchie côté moteur décroît avec l'inverse du carré du rapport. Ce que le réducteur ajoute au-delà de la remise à l'échelle — jeu, frottement — n'est pas tracé sur la courbe mais décide du comportement de l'articulation sous charge. Les vitesses publiées des actionneurs intégrés sont déjà des valeurs côté sortie, si bien qu'aucune division supplémentaire ne s'applique.

Lire la courbe est un maillon d'une chaîne de décisions d'articulation. Le retour d'information décide de ce que le contrôleur sait, et le volet mesure est traité dans Résolution d’encodeur à une articulation : bits, jeu et répétabilité. L'étage de réduction décide de la façon dont le couple et l'inertie se traduisent entre le moteur et la charge, comme exposé ci-dessus. Le couple, la limite thermique et le cycle de service décident de la part de la courbe couple-vitesse que l'application peut réellement habiter — le sujet de ce texte. Les modules peuvent être filtrés par couple nominal et couple de crête à travers les catégories dans Sélection et comparés côte à côte dans Comparaison, la gamme intégrée se trouvant sous Actionneurs robotisés et les moteurs nus sous Moteurs couple frameless.