Tous les éléments pour bien dimensionner son moteur

Comment dimensionner son moteur

Choisir le bon moteur pour son système peut devenir un véritable casse-tête : entre le cahier des charges et la sélection finale se trouvent bien souvent des heures de calculs répétés jusqu’à obtention d'une solution motorisée avec son système de transmission.

 

En général, des outils de dimensionnement en ligne sont proposés par les fabricants, facilitant amplement le processus. Ces derniers permettent de sélectionner les composants les plus adaptés à vos problématiques mais il reste tout de même important de comprendre l’influence de trois paramètres nécessaires au dimensionnement d’un moteur.

 

1. L'inertie

 

L’inertie correspond à la résistance d’un objet au changement de vitesse. Dans le cas d’un moteur, le rapport de l’inertie de charge à l’inertie du moteur permet de savoir dans quelle mesure le moteur peut contrôler la charge pendant l’accélération et la décélération. Chaque composant rotatif du système contribue à l’inertie que le moteur doit surmonter. Cela comprend généralement l’actionneur ou l’entraînement, la charge externe et l’accouplement.

 

Pour mieux comprendre l'inertie de charge nous pouvons l'appliquer à un exemple du quotidien : lorsque l'on fait ses courses au supermarché, il est facile de contrôler la trajectoire de notre chariot cependant une fois rempli, c'est lui qui nous contrôle. C'est ce que l'on appelle l'inertie de charge et c'est pourquoi il est important de respecter les valeurs de rapport d'inertie.

 

Lorsqu’une boîte de vitesse est utilisée dans le système, son inertie doit également être prise en compte. Cependant, l’ajout d’un réducteur réduit l’inertie des composants de charge par le carré inverse du rapport de transmission.

 

L’objectif devrait être en théorie un rapport d’inertie « parfait » de 1 :1, mais il se trouve rarement réalisable ou pratique. La règle la plus courante pour le dimensionnement des moteurs est de viser un rapport d’inertie de 10 :1 ou moins.

 

2. La vitesse

 

Le profil de mouvement du système, c’est-à-dire le temps qu’il passe en accélération, en décélération et en vitesse constante, peut généralement être arrondi par un graphique triangulaire ou trapézoïdal représentant la vitesse en fonction du temps.

 

Les systèmes entraînés par courroie ont généralement une constante de pas élevée (distance parcourue par tour de poulie), il est donc habituel d’ajouter une boîte de vitesses pour augmenter ou diminuer la vitesse du moteur.

 

3. Le couple

 

Le couple est le facteur le plus important dans le dimensionnement d’un moteur, avec la vitesse. Le couple peut être dû à trois composantes : l’accélération, la charge ou la friction. Sur la base de ces composantes, deux calculs peuvent être faits : le couple maximum et le couple RMS (Root Mean Square). Ils sont comparés à la courbe couple-vitesse du moteur, qui indique les zones de fonctionnement continu et intermittent du moteur.

 

Le couple maximal se produit pendant l’accélération et contient les trois composantes que sont l’accélération, la charge et la friction. La nature répétitive du dimensionnement intervient à ce moment là puisque le couple d’accélération est basé sur l’inertie totale du système, y compris l’inertie du moteur. Mais le moteur n’étant pas connu, une sélection préalable doit être faite et son inertie doit être prise en compte dans l’équation de couple. Le couple maximal peut tomber dans la zone de fonctionnement intermittent, car il n’est nécessaire que pour une courte durée.

 

Le couple efficace est la moyenne des différentes valeurs de couple nécessaires sur l’ensemble du cycle de fonctionnement, y compris le temps d’arrêt. Le couple efficace doit se situer dans la zone de fonctionnement continu du moteur pour éviter toute surchauffe du moteur.

 

En ayant en tête tous ces éléments, utiliser un outil de dimensionnement en ligne ne se limite plus à faire entièrement confiance au logiciel, mais plutôt à la compréhension de tous les facteurs nécessaires pour prendre les meilleures décisions dans le choix du moteur, tant en termes de performances qu’en termes d’économies.