Moteurs

RC DRONE 3D vous présente sa gamme de moteurs et accessoires pour optimiser les performances de votre drone.

De toute évidence, les moteurs sont des éléments indispensables constitutifs du système de propulsion du drone. En coopération avec les hélices, ils produisent la poussée nécessaire pour faire décoller le drone. Ces petits dispositifs électriques fonctionnent en courant continu, de façon à faciliter le réglage de vitesse de rotation. Plus précisément, les types de moteurs électriques à courant continu les plus répandus sont les moteurs à balais (brushed) ou sans balais (brushless).

Etant donné que le type de drone le plus courant est le quadricoptère ou quadrirotor, quatre moteurs couplés aux hélices sont indispensables pour son fonctionnement.

En ce qui concerne sa composition, un moteur électrique sans balais ou avec balais est composé de la même manière. Il dispose d’un stator et d’un rotor. Le stator est la partie stationnaire dans le moteur tandis que le rotor est la partie en rotation. Le rotor interagit avec la partie fixe et crée le mouvement de rotation.

Fonctionnement d’un moteur de drone

Qu’il soit sans balais ou avec balais, un moteur électrique est composé d’un stator et d’un rotor.

Le stator est la partie stationnaire dans le moteur tandis que le rotor est la partie en rotation qui interagit avec la partie fixe.

Différences entre moteur brushed & brushless

D’abord, la première différence entre les moteurs brushed et les moteurs brushless repose sur l’emplacement des aimants et des bobinages. Sur un moteur brushed, les bobines sont assemblées sur le rotor et les aimants sur le stator. A l’inverse, sur un moteur brushless, c’est le rotor qui comporte les aimants et le stator qui est bobiné.

En outre, la deuxième différence primordiale est l’absence de balais et de collecteur. Ainsi donc, dans les moteurs brushed, les balais entrent en contact avec le collecteur et transmettent du courant jusqu’aux bobinages. Ce courant permet la rotation du moteur du drone. L’arrivée du courant est mécanique.

Dans les moteurs brushless, un système électronique remplace à la fois les balais et le collecteur. L’arrivée du courant est donc électrique.

En réalité, pour les différencier, un moteur brushless comporte 3 fils alors qu’un moteur brushed comporte 2 fils.

L’utilisation plus répandue du moteur brushless

Il est indéniable que la présence des balais sur les moteurs brushed engendre des frictions entraînant une usure inévitable et une limitation de la durée de vie du moteur. Cela cause également des pertes de rendement et une augmentation des bruits lors du fonctionnement.

C’est pourquoi, dans l’univers du drone, les moteurs les plus utilisés sont les moteurs brushless. Ce sont des moteurs de petite taille, particulièrement puissants avec une faible consommation d’énergie.

L’alliance moteur – hélice – ESC – batterie

Les moteurs sont indissociables des hélices, des contrôleurs de vitesse et de la batterie. Ces quatre éléments constituent le système de propulsion du drone.

En premier lieu, le choix des moteurs influe sur le choix des hélices. Effectivement, l’association de ces deux éléments permettra la propulsion du drone. Ainsi, une hélice avec une inclinaison des pales trop importante associée avec un moteur qui n’a pas assez de couple (c’est-à-dire la force du mouvement de rotation du moteur) peut entrainer une surchauffe du moteur. A l’inverse, une hélice avec une inclinaison de la pale peu importante associée avec un moteur qui possède beaucoup de couple ne fournira pas assez de puissance pendant le vol.

De même, les moteurs sont indissociables des contrôleurs ou variateurs de vitesse, appelés ESC (Electronic Speed Control). Ce contrôleur permet la gestion de la vitesse de rotation du moteur. Autrement dit, il reçoit les informations fournies par le contrôleur de vol et fait tourner les moteurs plus ou moins vite.

Pour finir, le dernier élément indissociable du moteur est la batterie. Dans les drones, on utilise les batteries au lithium. On les appelle batteries Lipo (de lithium polymère). Les batteries sont composées d’une ou plusieurs cellules nommées “S”. Disponibles de 1S à 8S, chaque cellule fait 3.7 volts en nominale et monte jusqu’à 4,2 volts une fois chargée.

La batterie fournit l’énergie nécessaire aux autres composants électriques. Essentiellement, la tension de la batterie doit correspondre aux moteurs.

Les caractéristiques des moteurs de drone

Il existe divers types de moteurs caractérisés par la taille, la vitesse de rotation (KV) et la tension électrique qu’ils peuvent supporter. Les deux premiers paramètres sont gravés sur le moteur.

La taille du moteur

Les quatre premiers chiffres indiqués sur le moteur correspondent au diamètre du stator (2 chiffres) et à la hauteur du stator (2 chiffres), exprimés en millimètres. Ainsi, un moteur 2206 possède un diamètre de 22 mm et une hauteur de 6 mm.

La taille du moteur, notamment le diamètre, doit être compatible avec le châssis. La taille du châssis agit sur l’écartement des vis de fixation des moteurs. Ainsi, il faut choisir des moteurs adaptés afin que la configuration reste compatible.

La taille du moteur influe sur son poids, ce qui entraine des conséquences sur la maniabilité du drone en vol

La vitesse de rotation

Les quatre chiffres suivants indiquent le nombre de tours que peut faire le moteur en 1 minute et pour 1 volt à vide. Le KV caractérise la propriété du moteur à transformer la puissance qu’il reçoit en vitesse, ou en couple. Cette valeur s’exprime en Kilovolt, soit KV. Ainsi, un moteur de 2400 KV alimenté à 1 volt tournera à 2400 tours par minute (tr/min). Ce même moteur alimenté en 14,8 V (4 S) tournera à 35520 tours par minute (tr/min). Un autre exemple : un moteur de 1600 KV alimenté en 22,2 V (6 S) tournera également à 35520 tours.

Ainsi, un moteur avec un faible KV sera plus coupleux et pourra se combiner avec une hélice ayant une inclinaison des pales plus importante.

Un moteur avec un KV élevé supportera mal une inclinaison des pales trop importante. Cela pourrait provoquer une surchauffe et une consommation excessive.

La tension électrique

Le choix du KV est lié au choix de la batterie. Le moteur supporte un certain voltage ou tension électrique exprimé en nombre de cellules (S).  Généralement, les caractéristiques du moteur présentées par le fournisseur ou le vendeur indiquent une fourchette du nombre de cellules qu’il faut pour son bon fonctionnement.

En définitif, choisir un moteur peut être complexe car toutes les caractéristiques des moteurs, des hélices, des ECS et de la batterie doivent s’harmoniser et s’adapter au type de vol souhaité par le pilote.

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