Machines tournantes à courant continu.

I. Définition :

Ces machines appartiennent à la famille des convertisseurs d’énergie réversibles.

Elles sont capables de fournir :

• Du courant électrique continu en permanence, tant qu’elles sont entraînées en rotation.
• Du mouvement rotatif, accompagné de couple, en permanence, tant qu’elles sont alimentées.

La notion de permanence est associée au fait, que le courant ou le mouvement produit, sont constants dans le temps.

Ils peuvent fonctionner « tel quel »

Il n’y a pas de structure interne de commutation ou de régulation, comme c’est le cas dans les moteurs de type « Brushless »

Ce type de machine possède :

• Un induit ou se réalise les conversions d’énergies courant ou force, selon les lois de Laplace. L’induit est sur la partie tournante ou « rotor »
• Un groupe de bobine, nommé « inducteur », qui va produire le magnétisme nécessaire à l’application de lois déjà citées. L’inducteur est sur la partie fixe ou « stator »

II. Famille de moteurs.

Il existe deux grosses familles de moteurs :

1. Le moteur axial, avec charbons et collecteur.

· Ils sont « plus long que large » Ils sont réversibles. Ils ont besoin d’une induction produite par des bobines, qui ont le nom d’inducteur. La manière dont les inducteurs seront couplés avec le reste de la machine, détermine le type de machine rencontrée ; « série », « parallèle » ou « shunt », « composé, série parallèle » ou « compound »

· Ce type de machine est de 2 à 3 fois plus volumineuse, que ses consœurs asynchrones, utilisant du courant alternatif.

· L’usage en moteur se constate de moins en moins dans l’industrie. Ils sont progressivement remplacés par des moteurs asynchrones, pilotés en fréquence.

· Les moteurs les plus utilisés sont de type « série », car ils peuvent être utilisés aussi bien, avec du courant continu qu’avec du courant alternatif. Ils prennent alors le nom de « moteurs universels » Les intensités absorbées en courant continu, seront plus élevées, car il n’y a pas de phénomène de réactance. On rencontre les moteurs « série » dans les outillages portatifs ou dans l’électroménager.

· Les moteurs axiaux risquent de voir leur vitesse augmenter inconsidérément. Les moteurs risquent d’exploser, avec la force centrifuge. On dit que le moteur s’est « emballé » Des protections doivent être prévues, en ce sens.

· La vitesse varie proportionnellement avec la tension d’alimentation des induits et inversement proportionnellement avec l’induction magnétique. Si, pour une raison quelconque, le magnétisme disparaît, le moteur va s‘emballer.

· En générateur, l’utilisation pour produire de fortes énergies, s‘est progressivement tarie, au profit des autotransformateurs pilotés et redressés.

Un exemple de machine de traction : (document Leroy Sommer)

· Ce type de machines sert encore, comme génératrice tachymétrique. La force électromotrice sera linéairement fonction de la vitesse de rotation. Il n’est pas question dans ce cas, de travailler la matière d’œuvre énergétique, mais informationnelle. A petite vitesse, la présence des charbons et du collecteur provoque des parasites qui risquent de perturber la qualité de l’information vitesse.

Un exemple de génératrice tachymètrique.

2. Les moteurs radiaux sans charbons, mais avec l’équivalent d’un peigne d’alimentation.

· Ils sont aussi appelés « Moteur à Entrefer Plan »

· Ils sont « plus large que long » Ils sont réversibles. Ils ont besoin d’une induction produite par des bobines, qui ont le nom d’inducteur. La manière dont les inducteurs seront couplés avec le reste de la machine, devrait déterminer le type de machine rencontrée ; « série », « parallèle », etc., mais, on constate surtout des structures « parallèles»

· Ce type de moteur s’utilise surtout dans des applications, où la vitesse est prépondérante, ou bien, là, où les accélérations demandées sont particulièrement importantes.

· La vitesse varie proportionnellement avec la tension d’alimentation des induits et inversement proportionnellement avec l’induction magnétique. Si, pour une raison quelconque, le magnétisme disparaît, le moteur va s‘emballer.

· Les moteurs radiaux risquent peu de s’emballer, car beaucoup possèdent des inducteurs réalisés avec des aimants permanents. Il faudrait que les inducteurs soient instantanément réduits en poussières pour que cela se produise.

· Ce type de moteurs n’est pas, alors, très peu utilisé, comme générateur d’énergie ou tachymétrique.

Schéma de principe :

Vue éclatée d’un moteur radial :

Quelques présentations de moteurs radiaux :

III. Constitution des moteurs, au niveau bobinage.

Pour pouvoir fonctionner, les machines à courant continu doivent disposer, en totalité ou en partie, de 4 types de bobines.

1. Les bobines inductrices, sur le rotor, produisent soit du couple, soit une force électromotrice. Elles sont présentes sur tous les types de machines. Dans le cas des moteurs radiaux, les fils se limitent à une suite de pistes de cuivre gravées sur le disque du rotor.

2. Les bobines des inducteurs, sur le stator. Elles ne produisent que du magnétisme. Si les inducteurs sont de type série, ils seront réalisés avec des conducteurs de fortes sections. Ce qui leur permettra de résister aux courants demandés par l’induit. Sinon les fils seront de sections plus modestes.

Généralement, le courant dans les inducteurs à connecter en parallèle, est 10 fois inférieur à celui rencontré dans un induit.

Ces bobines sont parfois absentes, si les inducteurs sont réalisés avec des aimants permanents.

3. Les bobines de compensations, qui ne se trouvent que dans les moteurs axiaux de fortes puissances. Elles sont traversées par le courant principal de l’induit et produisent un flux supplémentaire à celui des inducteurs. Les moteurs radiaux et ceux de faibles puissances n’en disposent pas.

· Elles servent à compenser une distorsion de flux qui se constate au niveau des épanouissements polaires des inducteurs, avec la rotation de le l’induit.

· Elles compensent une diminution du flux des inducteurs qui se constate lorsque l’induit est traversé par un fort courant. Ce dernier effet se nomme: la réaction magnétique de l’induit.

4. Les bobines de commutation. Elles sont sur le stator, au voisinage du collecteur, sur les moteurs axiaux.

Les autres moteurs n’en possèdent pas.

Leur présence se justifie surtout par un constat : le fait de créer un champ magnétique au voisinage du collecteur limite l’apparition des étincelles sur celui-ci.

Les effets d’auto-induction tendent à limiter les courants de court-circuit qui se produisent, lorsque deux encoches métalliques sont réunies fugitivement, par un des « charbons »

Elles sont connectées en parallèle, avec l’induit.

Moteur axial.

L’étude des circuits magnétiques d’induction, de compensation et de commutation ne sera pas traitée dans cet ouvrage.

Les principales difficultés de conceptions et de réalisation des bobines, se rencontrent surtout pour les rotors des moteurs de type axial.

I. Les objectifs à atteindre seront les suivants :

Pour une constitution de rotor donnée, avec :

· Un nombre d’encoches, donné et non modifiable.

· Un nombre de pôles et donc, de bobines d’inducteurs, donné.

· Une tension de travail connue.

· Une intensité de sortie maximum, désirée.

Il faudra :

1. Etablir une stratégie simple de réalisation, avec un couplage des différentes bobines. X bobines en série et Y, groupes de X bobines, en parallèle.

2. Réaliser en fonction de la stratégie choisie, une première représentation, coté chignons, du bobinage. Ce sera permettra de saisir le positionnement des différentes bobines.

3. Choisir un des deux types de bobinages existants : ondulé ou imbriqué et réaliser un schéma des connections côté collecteur.

Un avantage : quel que soit le type de bobinage choisi, ondulé ou imbriqué, le principe permettant de trouver le schéma de positionnement des bobines côté chignons est le même.

4. Calculer le nombre de spires par bobines et la section des fils, en fonction de l’intensité utile, et de la stratégie choisie.

5. Vérifier si les encombrements prévisibles correspondent aux dimensions du rotor.

6. Réaliser le bobinage, si cela est possible.

II. Règles de base, à admettre et respecter.

Les règles citées correspondent à une réalité qui sa s’imposer au fur et à mesure des démonstrations, de façon totalement naturelle. Ces règles sont citées, au tout début, pour permettre à ceux qui veulent aller vite, de travailler sans attendre les « grandes théories »

· Le nombre d’encoches d’un rotor ne sera jamais divisible par 3, et pas forcément pair. (11, 23, 34 …….. encoches)

· Le nombre de pôles sera toujours pairs et décomposable en puissance de 2 (2, 4, 8 etc), ou non décomposable en nombre premiers (2 x 3 ; 2 x 5 ; etc.)

· Tous les enroulements sont constitués de bobines identiques, reliés entre elles, par des connections séries ou parallèles.

· Un groupe de bobines câblées de façon à assurer seul, le bon fonctionnement de la machine prend le nom d’enroulement.

· Un enroulement complet présente, par paire de pôles, deux électromoteurs identiques, câblés naturellement en parallèle deux par deux, par le seul fait du bobinage. Ils fournissent une force électromotrice (E), pour les générateurs et contre-électromotrice (E’), pour les moteurs. La part du bobinage qui assure cette génération d’électromoteur prend le nom de « voie d’enroulement ».

Exemple : un moteur à 4 pôles à simple bobinage possède 2 fois 2 voies d’enroulements en parallèles.

Il est nécessaire de mettre chacune des deux groupes en parallèle.

· Il ne faut pas confondre enroulement d’un rotor de machines à courant continu et voies d’enroulement. Il peut y avoir un bobinage à faire avec 3 enroulements, constitués chacun par 4 voies d’enroulement.

· Les bobines sont disposées, en partie, dans les encoches du rotor du moteur. Une grosse partie se trouve hors des encoches et doivent être correctement disposées de façon à déséquilibrer le moins possible, le rotor. Comme pour un pneu de voiture il sera nécessaire de vérifier, voire de rectifier l’équilibrage du rotor.

· 2 portions d’une seule et même bobine, utilisent 2 encoches distinctes. Le groupe de fils d’une bobine, présents dans une encoche prend le nom de « faisceaux »

· Les fils constituant un faisceau prennent le nom de « brins actifs », car c’est une des seules parties d’une bobine, à générer une force ou à induire une force électromotrice.

· Le nombre d’encoches entre deux faisceaux d’une même bobine (en commençant par 1) se nommera « largeur de section » et parfois, se verra affublé de l’appellation « Y1 ».

Le nombre d’encoches pour aller du faisceau de « sortie » d’une section vers de faisceau « montant » ou « d’entrée » se nommera « Pas avant » et parfois, se verra affublé de l’appellation «Y2 »

Le pas résultant est la différence des deux, telle que « Y » = « Y1 » - « Y2 »

Certains bobineurs utilisent souvent ces définitions. Il existe même une méthode mathématique, qui l’utilise conjointement avec les principes des intervalles et des combinaisons ! La méthode développée ici, n’utilisera pas cette formulation, car elle amène à mon avis, trop de développements mathématiques.

· Les faisceaux de chaque bobine sont dans une encoche et celle ci, à un moment donné est sous l’influence d’un pôle magnétique. Cela impose qu’à ce même moment, les faisceaux sont et doivent être traversés par un courant dont le sens dépend du pôle. On définit le pas polaire du moteur, comme étant le nombre d’encoches sous un pôle.

- Le sens du courant dans les faisceaux sera arbitrairement choisi.

· Les bobines sont disposées de telle manière que leurs faisceaux les constituants, sont alternativement disposés. Si l’on effectue une représentation développée, ceux-ci seront disposés faisceaux « montants »-faisceaux « descendants ». Ceci permet une meilleure tenue mécanique aux vibrations.(il est possible de passer outre)

· Toutes les encoches sont utilisées. (sauf en Patagonie septentrionale)

· Le nombre de pôles inducteurs est toujours pair : 2 4, 8….

· Il n’existe pas de nombres de pôles multiples de 3 : 6, 12, 18…..

· Le nombre de charbons suivra et sera toujours pair : 2 4, 8…Chacun des charbons constituant une des moitiés du nombre total de charbon devront être relié en eux. L’ensemble constituera une mise en parallèle partielle (ou totale) des bobines. Le choix des charbons à relier ne pourra se faire qu’après la conception et la réalisation, du schéma de connections. Un exemple : un moteur de 6 pôles, aura 6 charbons, qui seront reliés 3 à 3.

· L’usage veut que l’on utilise toujours la totalité des encoches. Dans ce cas la disposition optimale sera de placer en parallèle, plusieurs groupes de bobines, placées, en ce qui les concerne, en série.

Dans un groupe, la quantité de bobines à placer en série, sera égale à :

Nombre de bobine en série =

Le nombre de groupe à placer en parallèle sera égal à :

Nombre de groupes parallèle = Nombre de pôles.

Détails :

Nombre de groupes en // = =

Nombre de groupes parallèles = Nombre de pôles

Remarques : Selon le positionnement et la disposition des bobines, il est théoriquement possible de créer des bobinages électriques qui réalisent des groupements d’électromoteurs à placer en parallèle, quel que soit le nombre de pôles. Mais si cela est possible, c’est aussi, beaucoup se compliquer la vie, au niveau des connections.

· L’intensité dans chaque groupe // sera plus faible et telle que

I _{Groupe //} =

· Sauf de rares exceptions, il y aura toujours au minimum, deux faisceaux par encoches et par voies d’enroulement.

· Il est possible de réaliser plusieurs passages ou « plans » sur un rotor de machines à courant continu. Deux avantages se remarquent :

- Le courant par bobinage sera divisé par le nombre de plans, donc les sections de fils seront plus faibles.

- Les forces électromotrices ou contre-électromotrices seront mieux équilibrées. En effet, celles-ci ne sont pas constantes dans le temps. Les calculs se font à valeur moyenne. Et il est préférable d’avoir beaucoup de termes à additionner pour obtenir une moyenne plus précise.

· Chaque voie d’enroulement aura les entrées et sorties des bobines, qui la constituent alimentées par un jeu de lames spécialisées, sur le collecteur.

· Il y aura successivement la lame de la 1^ère voie, puis de la deuxième, puis de la troisième, etc.

• Si plusieurs enroulements existent, celles-ci seront connectées en parallèle grâce aux charbons. Et seulement, grâce à lui.

Exemple :

· Le nombre d’enroulement sera égal au nombre de lames sous un « charbon ».

· Si plusieurs voies d’enroulement existent, celles-ci seront disposées de façon identiques sur le rotor, mais décalée dans l’espace, d’un angle tel que :

q = Ou

Exemple : 3 voies d’enroulements, chacune sera décalée de l’autre de 180°/ 3 = 60°

· Il est possible de réaliser un groupement série, en disposant de charbons qui ne recouvrent qu’une lame, par contre, les charbons seront reliés de façon à additionner les électromoteurs.

Remarque : cela est possible, mais peu fréquent !

Exemple :

· Quelque soit le type de couplage, les enroulements seront indépendants et raccordés les uns après les autres.

· Les charbons seront toujours placés sur une ligne polaire neutre. A savoir : pile au milieu, entre un pôle Nord et Sud.

Remarque Un procédé antique et fossilisé, aujourd’hui, permettait de faire varier la vitesse du moteur, ou la force électromotrice, en déplaçant la position des charbons, par rapport à cette ligne neutre ! Les charbons étaient placés sur un collier, manœuvré à la main !!!!

III. Nombres d’encoches sur le rotor.

Ce paragraphe permettra :

• Pour un concepteur, de connaître le nombre d’encoches nécessaire sur un rotor. Compte tenu de ses choix relatifs au nombre de sections, au couplage parallèle des voies d’enroulements (éventuellement en série) il fera construire son rotor.
• Pour un bobineur, avec un rotor existant, de savoir quelle sera le nombre de sections possibles et maximum, à raccorder.

Il suffira de permuter les formules.

Règles  pour un enroulement distinct :

Ø Il faut se rappeler, qu’il y aura autant de voies d’enroulement, qu’il y aura de pôles sur les inducteurs.

Ø Ces voies d’enroulements seront parallèles deux à deux et formeront un groupe.

Ø S’il y a plusieurs groupes, ceux-ci seront disposés en série bouclée. (Bouclée, car le dernier groupe sera raccordé au premier sur le rotor circulaire.)

Il y aura donc, en fonction du nombre de pôles (= 2 paires de pôle = 2.p )

Le nombre de sections sera au total, pour tout le moteur :

Comme chaque section doit occuper 2 encoches, il y a 2 cas :

v Soit 2 faisceaux sont placés, par encoche. Il y aura dans ce cas :

Nombres d’encoches à 2 faisceaux = . 2 p . X sections / voies d’enroulement

v Soit 1faisceau est placé, par encoche. Dans ce cas :

Nombres d’encoches à 2 faisceaux = 2 . 2 p . X sections / voies d’enroulement.

Ø Chaque voie d’enroulement sera composée de sections se comportant, comme autant d’électromoteurs élémentaires.

Ø La disposition des polarités de chaque groupe, « jointive » et toujours la même.

Chaque f’c)ems e1 =e2 = ……=

e a = e b = … = e

Ø Pour récupérer ou envoyer l’énergie, il faudra faire des liaisons parallèles, par des charbons entre les mêmes polarités. Ce qui implique :

§ Qu’il faudra que les groupes soient homogènes.

§ Que le nombre de groupes soit pair sous peine de faire des courts circuits, à cause de la liaison bouclée. (A essayer avec 3 groupes, le court-circuit d’un groupe est magistral !)

Remarque :

§ Cela justifie deux affirmations :

§ Le nombre de charbons est identique au nombre de pôles.

§ Il ne doit pas y avoir de nombres de pôle décomposable en nombre premiers (2 x 3 ; 2, 5, etc.)

IV. Types de bobinages rencontrés.

Ils sont principalement, au nombre de deux : imbriqués ou ondulés.

A. Imbriqués.

Ce type de bobinage se rencontre pour les génératrices, ou « dynamos », lorsqu’on veut privilégier la fourniture d’un maximum d’intensité. La section des fils sera importante.

Chaque petite bobine est raccordée au collecteur par soudure sur deux lames différentes. La brasure s’effectue de telle manière que l’entrée d’une section se trouve sur une lame du collecteur et sa sortie sur celle, immédiatement voisine.

Dans le cas, où la machine possède plusieurs enroulements, il y aura des groupes de lames.

L’attribution de ces lames sera toujours la même :

· Lame « 1 » ® 1^èr d’enroulement sera une encoche d’un groupe immédiatement voisin qui sera concerné par le

· Lame « 2» ® 2^ème enroulement.

· Lame « 3» ® 3^ème d’enroulement.

· Etc.

Chaque petite bobine sera raccordée au collecteur par soudure sur deux lames différentes, dans deux groupes de lames différents.

Il conviendra que les deux lames soudées soient attribuées à la même voie d’enroulement.

La brasure s’effectue de telle manière que l’entrée d’une section se trouve sur une lame du groupe de lames du collecteur et sa sortie sur celle du groupe immédiatement voisin.

Remarque :

· Le nombre de charbons sera égal aux nombres de pôles.

· Il y a autant de voies d’enroulement qu’il y a de pôles.

B. Ondulés, ou imbriqué réfléchi.

Ce type de bobinage se rencontre pour les génératrices multipolaires, lorsqu’on veut privilégier la fourniture d’un maximum de tension. La section des fils sera moindre qu’en imbriqué.

.

Remarque :

· Le nombre de charbons ne sera pas forcément égal aux nombres de pôles.

· Il n’y aura pas forcément, autant de voies d’enroulement qu’il y a de pôles

· Il sera possible de réaliser une connexion série entre deux enroulements.

· Il sera possible de réaliser un couplage série et parallèle. Un exemple est donné : avec 4 enroulements, il est possible de faire : 2 séries, en // avec 2 autres, aussi en série ! (Peu fréquent !)

Dans le cas, où la machine possède plusieurs enroulements, il y aura des groupes de lames.

L’attribution de ces lames sera toujours la même :

· Lame « 1 » ® 1^ère voie enroulement sera une encoche d’un groupe immédiatement voisin qui sera concerné par le

· Lame « 2» ® 2^ème enroulement.

· Lame « 3» ® 3^ème enroulement.

· Etc.

Chaque petite bobine sera raccordée au collecteur par soudure sur deux lames différentes, dans deux groupes de lames différents.

Il conviendra que les deux lames soudées soient attribuées au même enroulement.

La brasure s’effectue de telle manière que l’entrée d’une section se trouve sur une lame du groupe de lames du collecteur et sa sortie sur celle du groupe immédiatement voisin.

V. Réalisation d’un bobinage d’un induit à courant continu.

Rappel : Le fait de choisir un des deux types de bobinages existants : imbriqué ou ondulé ne modifie en rien, le principe de calculs.

A. Deux études et deux calculs seront nécessaires.

· L’étude du côté « chignons »

· Celle du côté « connections » et/ou raccordement au collecteur.

B. On commence toujours par réaliser le schéma des chignons ou des bobines. La réalisation, du schéma des connections côté collecteur s’effectuera à la fin.

Chaque bobine devra être disposée de façon à chaque faisceau occupe deux encoches.

· Le premier faisceau, clairement sous un pôle.

· Il faudra commencer à compter les encoches, en commençant, par 1.

· Le second, décalé d’un demi pas polaire, qui sera nommé « Z » mais décalé avec un nombre d’encoches « Y »

· Si le premier faisceau est compté « 1 », le faisceau retour de la section se trouvera à un écart correspondant à « Z » + « Y »

Si 1 + Z + Y < pas polaire, l’enroulement se calcule par la droite

Si Y est trop grand, il devient Y’.

1 + Z + Y’ > pas polaire, l’enroulement se calcule par la gauche car, « Y » se retrouve à gauche. A gauche comme à droite, cela est semblable, mais comme en politique, il faut se choisir un sens.

Le nombre de combinaisons de placement des sections ou petites bobines d’un enroulement, se calculera en effectuant le rapport :

« Y » devra être choisi avec soin, car il faudra absolument que le rapport  :

· Ne soit pas divisible.

· Ne donne pas un nombre entier et qu’il n ‘existent pas de rapport direct entre les deux termes de l’opération !!!!!

Sinon, il y aura un risque que les enroulements n’utilisent qu’une partie de la totalité des encoches du rotor.

Pourquoi ?

C’est un constat, lié aux calculs d’intervalles et de combinaisons arithmétiques. Si le principe n’est pas respecté, toutes les encoches ne seront pas utilisées ou bien il sera impossible de « finir » le raccordement de toutes les sections.

Un exemple : pour un rotor de 12 encoches avec 2 pôles.

Pas polaire = = 6, sa moitié = 3

Y = décalage par rapport à la moitié du pas polaire

Y = 0	= = 4		Schéma incorrect, à moins de vouloir réaliser 3 voies d’enroulement, en parallèle.
Y = 1 ≈ Y’ = 5	= = 3		Schéma incorrect, à moins de vouloir réaliser 4 voies d’enroulement, en parallèle.
Y = 2 ≈ Y’ = 4	= = 2,4		Schéma correct. L’ensemble est homogène et la distribution des courants sera mieux répartie. Les inévitables inégalités seront mieux compensées. Toutes les encoches sont utilisées deux fois.
Y = 3	= = 2		Schéma incorrect, à moins de vouloir réaliser 4 voies d’enroulement, en parallèle.

Il faut vérifier si le bobinage est possible et comment il faut le réaliser. Pour cela, il faut commencer par placer les « chignons ».

Il faut faire les calculs préliminaires du nombre de bobines par voies d’enroulement. A savoir :

· Calculer le pas polaire =

· Calculer Z » =

· Il faut choisir « Y » tel que l’écart ne soit pas divisible. Généralement, des essais sont réalisés dans un tableau, ou grâce un fichier de calculs de type « Excel »

Y =	Combinaisons	Possible, oui, non ?
0
1
2
3

Exemple : Avec un rotor de 12 encoches. 2 pôles.

v Calculer le pas polaire = = = 6.

v « Z » = = = 3

Y =	Combinaisons	Possible, oui, non ?
0	4	Non ! sauf si 4 bobines suffisent par voie d’enroulement.
1	3	Non ! sauf si 3 bobines suffisent par voie d’enroulement.
2	2,4	Oui ! il suffit de tracer sans se tromper.
3	2	Non ! sauf si 1 bobine suffit par voie d’enroulement ???????
4, équivalent à 2 par la gauche	2,4	Oui ! il suffit de tracer sans se tromper.

· Il existe deux possibilités d’étapes graphiques pour visualiser le problème, pour tracer un schéma de bobinage, côté « chignons » en représentation frontale ou développée.

1. Représentation développée linéaire :

Comme il faut utiliser les encoches deux fois, il est possible de réaliser une représentation développée et panoramique représentative du double d’encoches du rotor.

La première encoche sera notée « 1 » et la dernière, du nombre d’encoches, fois 2. Cette dernière correspondra en fait à la première (à savoir : la «1 »)

Il suffira de placer sur la représentation un repère correspondant à un intervalle égal à « Z » + « Y » et le reporter le nombre de fois nécessaire de façon à terminer sur la dernière encoche.

Il est aussi possible, pour clarifier les choses, de faire une translation de nombres, lorsque l’on arrive à « la moitié du double » du nombre d’encoches.

Il sera possible d’attribuer un sens horaire, ou anti-horaire, à la numérotation.

Les sections, ou petites bobines, seront placées dans chaque intervalle « Y » + « Z »

Un exemple : Le moteur 12 encoches à 2 pôles.

· Il faut commencer par tracer 12 x 2 = 24 nombres.

· Eventuellement faire une translation à

2. Représentation frontale du côté chignons.

3. Représentation panoramique du côté chignon

Remarque précieuse : les cases numérotées ne représentent pas des lames du collecteur, mais les encoches…….

4. Représentation développée en escalier :

v Le principe de départ est globalement le même. Il faut connaître ou choisir « Y » et « Z »

v Il faut utiliser deux fois chaque encoche, pour une voie d’enroulement.

v Il faut commencer par la première encoche et se dire qu’il y a un faisceau « montant »

v Faire un écart et calculer le numéro d’encoches à « Y » + « Z » pour le faisceau « descendant »

L’emplacement des faisceaux se retrouve, en effectuant sur plusieurs lignes décalées des calculs de numéros d’encoches. Les retours à une valeur de numéro d’encoches existant s’effectuent au fur et à mesure de chaque « saut» en effectuant une soustraction avec le nombre d’encoches du rotor.

Les deux avantages de la méthode sont :

v Visuellement, c’est une nouvelle approche plus compréhensible pour certaines personnes.

v La présentation permet de vite créer un mini fichier de calcul informatique.(Si cet outil est maîtrisé)

Si le même exemple est repris : Le moteur 12 encoches à 2 pôles.

· Il faut commencer par la première encoche et se dire qu’il y a un faisceau « montant »

Faire un écart et calculer le numéro d’encoches à « Y » + « Z » = 5

· Il faudra faire une translation de valeurs à - 12, si le nombre calculé devient supérieur à 12

Les représentations frontales et panoramiques découleront de la recherche et seront identiques quelque soit la méthode utilisée.

· Représentation frontale du côté chignons.

· Représentation panoramique du côté chignon

Rappel précieux : les cases numérotées ne représentent pas des lames du collecteur, mais les encoches…….

Remarque pour les personnes qui récupèrent ce qu’elles peuvent :

Il est possible d’utiliser (ou de ré-utiliser un moteur de N encoches en le calculant comme s’il avait N/2 encoches. Il suffira par la suite d’attribuer une encoche à un des faisceaux, « montant » ou « descendant » et de tout exploiter. L’ensemble précédent deviendrait comme ci-dessous !

C. Le moment de réaliser le schéma de câblage au collecteur est arrivé !

Tout dépendra du type de bobinage choisi : imbriqué ou ondulé.

Si les bobines sont placées dans les encoches, le schéma panoramique est dessiné. Il faut regarder de gauche à droite. 

1. Imbriqué :

Ce type de bobinage se rencontre pour les génératrices, ou « dynamos », lorsqu’on veut privilégier la fourniture d’un maximum d’intensité. La section des fils sera importante.

Dans ce cas les liaisons inter-bobine, s’effectueront en remontant vers la gauche et en reliant la sortie d’une bobine avec l’entrée d’une autre. E-S-E-S-E-S- etc.

Les deux bobines concernées, seront décalées d’un nombre d’encoches, égale à « Y »

Le câblage respectera au début, le pas polaire. Mais certains faisceaux seront neutres. Ceci est normal. Les forces électro ou contre électromotrices se calculeront par la suite, par leur valeur moyenne.

Chaque liaison sera effectuée sur une lame du collecteur.

S’il y a plusieurs enroulements il faudra savoir quels seront les couplage choisis. Il y a plusieurs possibilités :

o Série pour les bobines d’un enroulements et parallèle pour les enroulements. Dans ce cas, il y aura un décalage constant permettant le bobinage des enroulements les uns à la suite des autres. Les charbons recouvriront un nombre d’encoches égale ou nombre d’enroulements.

o Série pour les bobines d’un enroulement et série pour les enroulements. Dans ce cas, il y aura un décalage constant permettant le bobinage des enroulements les uns à la suite des autres. Les charbons ne recouvriront un nombre d’encoches égale ou nombre d’enroulements. Il y aura une paire de charbon par enroulement. Ce seront eux qui réaliseront la connexion série.

2. Ondulé ou imbriqué réfléchi :

Ce type de bobinage se rencontre pour les génératrices multipolaires, lorsqu’on veut privilégier la fourniture d’un maximum de tension. La section des fils sera moindre qu’en imbriqué.

Dans ce cas les liaisons inter-bobines, s’effectueront en remontant vers la droite et en reliant la sortie d’une bobine avec l’entrée d’une autre. E-S-E-S-E-S- etc.

Les deux bobines concernées, seront décalées d’un nombre d’encoches, égale ou immédiatement supérieur au pas polaire « Z »

Lors d’un premier passage, les liaisons s’effectueront une bobine sur deux. Une bobine sera laissée « libre ».

Le câblage respectera au début, le pas polaire. Mais certains faisceaux seront neutres. Ceci est normal. Les forces électro ou contre électromotrices se calculeront par la suite, par leur valeur moyenne.

Chaque liaison sera effectuée sur une lame du collecteur.

S’il y a plusieurs enroulements il faudra savoir quels seront les couplages choisis. Il y a plusieurs possibilités :

o Série pour les bobines d’un enroulements et parallèle pour les enroulements. Dans ce cas, il y aura un décalage constant permettant le bobinage des enroulements les uns à la suite des autres. Les charbons recouvriront un nombre d’encoches égale ou nombre d’enroulements.

o Il y aura une paire de charbon par enroulement. Ce seront eux qui réaliseront la connexion série.

VI. Récapitulatif de la méthode de recherche de schéma d’une machine à courant continu de type axiale.

Il faut concevoir son schéma dans sa globalité, à savoir :

1. Combien d’encoches sont disponibles, pour le rotor.

2. Que désire-t-on au niveau électrique ?

Si l’on veut beaucoup de tension.

Alors, le bobinage sera réalisé en ondulé.

Sinon, ce sera en imbriqué (ou ondulé réfléchi)

Une remarque : le fait de pouvoir disposer d’un nombre de pôle différent et supérieur à 2, prédispose à l’induction de tensions élevées.

Si l’on veut beaucoup d’intensité.

Alors, le bobinage sera surtout réalisé en imbriqué, avec plusieurs enroulements, en parallèle (par les charbons).

Il est aussi possible d’utiliser une encoche par faisceaux. Voir remarque dans « Comment concevoir son schéma »

Une remarque : il est possible de mélanger les genres, du moins sur le papier.

Un exemple : Demander beaucoup de tension et beaucoup de courant.

Ø Pour la tension, cela imposera un nombre pair de pôles, supérieur à 2 (4, 6, 8,.. ;) et/ou, un type d’enroulement ondulé.

Ø Pour l’intensité, plusieurs enroulements en parallèle seront nécessaires.

Un autre exemple : Demander une tension importante et beaucoup de courant.

Ø Pour la tension, un type d’enroulement imbriqué sera suffisant.

Ø Pour l’intensité, plusieurs enroulements en parallèle seront nécessaires et /ou, un nombre de pôles pairs supérieurs à 2. Les charbons effectueront 2 à 2, le couplage en parallèle.

3. Combien d’enroulements souhaite-t-on ?

Un charbon recouvrira autant de lames qu’il y aura d’enroulement.

S’il n’y a qu’un bobinage, il n’y aura qu’une lame du collecteur, occultée par un charbon.

S’il y en a deux bobinages, il y aura deux lames, etc.

Plus le nombre d’enroulement sera important, plus les conducteurs seront de sections relativement faibles. Le courant sera divisé par le nombre d’enroulement. Le bobinage sera plus « aisé » à réaliser.

Le calcul et la recherche du schéma se fera avec un nombre d’encoche divisé par le nombre d’enroulements.

Un exemple, un rotor se 66 encoches et avec trois enroulements se calculera comme un 66/3 = 22 encoches.

Les bobinages seront identiques mais décalés !

4. Combien de pôles seront disponibles sur les inducteurs.

Il y aura autant de charbons qu’il y aura de pôles.

5. Combien de volts seront disponibles ou imposés ?

Il faudra connaître le nombre de pôles, la vitesse qui sera imposée à la machine, le nombre d’enroulement parallèle et le nombre de voie d’enroulement.

Un rappel nécessaire :

· Un enroulement complet peut au minimum, présenter deux électromoteurs identiques, câblés naturellement en parallèle deux par deux, par le seul fait du bobinage. Ils fournissent une force électromotrice (E), pour les générateurs et contre-électromotrice (E’), pour les moteurs. La part du bobinage qui assure cette génération d’électromoteur prend le nom de « voie d’enroulement ».

· Il ne faut pas confondre enroulement d’un rotor de machines à courant continu et voies d’enroulement. Il peut y avoir un bobinage à faire avec 3 enroulements, constitués chacun par 4 voies d’enroulement.

· On commence par trouver le côté « chignons », puis l’on termine avec le côté « connections »

A. Comment concevoir le schéma, côté « chignons » ?

1) Il faut raisonner comme s’il n’y avait qu’un seul enroulement. Le nombre d’encoches à utiliser par enroulement, se calculera ainsi :

Nombre d’encoches à utiliser = .

2) Il faut de préférence utiliser toutes les encoches et avec deux faisceaux par encoches.

Remarque :

Une solution originale et élégante consistera à utiliser une encoche par faisceau.

o Si l’on veut utiliser beaucoup de courant, il faudra du gros fil. Les faisceaux seront peut-être difficiles à placer.

o On veut peut-être récupérer un rotor avec beaucoup trop d’encoches.

Dans ce cas, il faudra concevoir son schéma normalement, avec deux faisceaux par encoche, comme s’il n’y avait que la moitié des encoches disponibles.

Puis retour à la normale, les deux faisceaux imaginés seront disposés réellement, dans une seule encoche, pour chacun.

3) Il faut calculer le pas polaire comme suit.

Pas polaire =

4) Il faut choisir un écart d’encoches entre le faisceau « retour » d’une petite bobine et le faisceau « aller » d’une suivante.

Cet écart correspondra au , additionné d’un nombre nommé « Y » qui est à choisir .

Rappel : Chaque bobine devra être disposée de façon à chaque faisceau occupe deux encoches.

Ø Le premier faisceau, clairement sous un pôle.

Ø Il faudra commencer à compter les encoches, en commençant, par 1.

Ø Le second, décalé d’un demi pas polaire (au besoin de valeur arrondie), qui sera nommé « Z » mais décalé avec un nombre d’encoches « Y »

Ø

Exemple : Rotor 12 encoches, 2 pôles

Si le premier faisceau est compté « 1 », le faisceau retour de la section se trouvera à un écart correspondant à « Z » + « Y »

Si 1 + Z + Y < pas polaire, l’enroulement se calcule par la droite

Si Y est trop grand, il devient Y’.

1 + Z + Y’ > pas polaire, l’enroulement se calcule par la gauche car, « Y » se retrouve à gauche. A gauche comme à droite, cela est semblable, mais comme en politique, il faut se choisir un sens.

5) Le nombre de combinaisons de placement des sections ou petites bobines d’un enroulement, se calculera en effectuant le rapport :

6) « Y » devra être choisi avec soin, car il faudra absolument que le rapport  :

· ne soit pas divisible.

· Ne donne pas un nombre entier et qu’il n ‘existent pas de rapport direct entre les deux termes de l’opération !!!!!

7) Il existe deux possibilités d’étapes graphiques pour visualiser le problème, pour tracer un schéma de bobinage, côté « chignons » en représentation frontale ou développée.

Représentation développée linéaire :

Comme il faut utiliser les encoches deux fois, il est possible de réaliser une représentation développée et panoramique représentative du double d’encoches du rotor.

La première encoche sera notée « 1 » et la dernière, du nombre d’encoches, fois 2. Cette dernière correspondra en fait à la première (à savoir : la «1 »)

Il suffira de placer sur la représentation un repère correspondant à un intervalle égal à « Z » + « Y » et le reporter le nombre de fois nécessaire de façon à terminer sur la dernière encoche.

Il est aussi possible, pour clarifier les choses, de faire une translation de nombres, lorsque l’on arrive à « la moitiè du double » du nombre d’encoches.

Il sera possible d’attribuer un sens horaire, ou anti-horaire, à la numérotation.

Les sections, ou petites bobines, seront placées dans chaque intervalle « Y » + « Z »

Un exemple : Le moteur 12 encoches à 2 pôles.

· Il faut commencer par tracer 12 x 2 = 24 nombres.

· Eventuellement faire une translation à

Représentation frontale du côté chignons.

Représentation panoramique du côté chignon

Remarque précieuse : les cases numérotées ne représentent pas des lames du collecteur, mais les encoches…….

Représentation développée en escalier :

v Le principe de départ est globalement le même. Il faut connaître ou choisir « Y » et « Z »

v Il faut utiliser deux fois chaque encoche, pour une voie d’enroulement.

v Il faut commencer par la première encoche et se dire qu’il y a un faisceau « montant »

v Faire un écart et calculer le numéro d’encoches à « Y » + « Z » pour le faisceau « descendant »

L’emplacement des faisceaux se retrouve, en effectuant sur plusieurs lignes décalées des calculs de numéros d’encoches. Les retours à une valeur de numéro d’encoches existant s’effectuent au fur et à mesure de chaque « saut» en effectuant une soustraction avec le nombre d’encoches du rotor.

Les deux avantages de la méthode sont :

v Visuellement, c’est une nouvelle approche plus compréhensible pour certaines personnes.

v La présentation permet de vite créer un mini fichier de calcul informatique.(Si cet outil est maîtrisé)

Si le même exemple est repris : Le moteur 12 encoches à 2 pôles.

· Il faut commencer par la première encoche et se dire qu’il y a un faisceau « montant »

Faire un écart et calculer le numéro d’encoches à « Y » + « Z » = 5

· Il faudra faire une translation de valeurs, à - 12, si le nombre calculé devient supérieur à 12.

B. Quelques exemples de schémas de machines, sans les liaisons au collecteur.

1. Moteur à 2 pôles, 22 encoches, imbriqué.

Le moteur sera calculé comme un moteur de 11 encoches puis ramené à 22 en espaçant les faisceaux.

Pourquoi ?

• Si le moteur est calculé comme un moteur de 22 encoches, dont chacune serait traversé par un seul faisceau. (C’est agaçant, car le principe du cours impose de se servir deux fois de chacune des encoches)
• Chacune des bobines se suivent à l’encoche immédiatement voisine. L’écart est toujours le même.
• La numérotation commencera à 1, se terminera à 22, puis décalé par soustraction à 22, si l’écart devient < 22.
• L’écart ainsi obtenu sera au minimum d’une encoche après la frontière du pas polaire.
• Pas polaire = 22/2 encoches = 11 encoches/pôle.
• Il convient qu’au moins la première bobine, voit ses faisceaux traversés par un courant de sens contraire. Le « montant » sur l’encoche « 1 », le « descendant », sur l’encoche «12 », au minimum.
• Demi pas polaire = 11/2 = 5,5 = « Z »
• 1 + «Z»+ «Y» = 12
• «Z»+ «Y» = 11

• Le rapport du = 22/(5,5+Y) = 22/11 est entier, donc, le bobinage est impossible.

C’est ennuyeux car le moteur existe !

Si le moteur est calculé comme un moteur de 11 encoches puis ramené à 22.

• Chaque bobine sera utilisée deux fois. (C’est mieux !)

• Chacune des bobines se suivent avec deux faisceaux « montant et descendant » dans une même encoche. L’écart est toujours le même.
• La numérotation commencera à 1, se terminera à 11, puis décalé par soustraction à 11, si l’écart devient < 11.
• Il convient qu’au moins la première bobine, voit ses faisceaux traversés par un courant de sens contraire.
• L’écart ainsi obtenu sera au minimum d’une encoche après la frontière du pas polaire.
• Pas polaire = 11/2 encoches/pôle = 5,5 encoches/pôle
• Demi pas polaire = 5,5/2 = 2,75 = « Z »
• 1 + «Z»+ «Y» = 6
• «Z»+ «Y» = 5

• Le rapport du = 11/5 = n’est pas entier, donc, le bobinage est possible !

Il suffira par la suite «  d’écarter les faisceaux de façon à les faire s’installer dans les 22 encoches !

Ce qui donnera :

Représentation panoramique du « faux 11 encoches »

Remarque : il conviendra de soigner particulièrement, le positionnement et l’alternance des faisceaux « montants et descendants ».

Ce qui donnera enfin, ramené à 22 encoches :

Représentation frontale coté « chignons »

2. Moteur à 4 pôles, 22 encoches, imbriqué.

Dans ce cas deux possibilités se présentent :

· Le moteur peut se calculer directement avec deux faisceaux par encoches, en utilisant la totalité des encoches rotor.

· Le moteur peut aussi se calculer comme un moteur de 11 encoches puis ramené à 22 en espaçant les faisceaux. Dans cette optique le bobinage sera plus aéré mais les faisceaux comporteront plus de brins actifs.

Recherche directe avec 22 encoches.

· Si le moteur est calculé comme un moteur de 22 encoches, dont chacune serait traversé par un seul faisceau. (C’est agaçant, car le principe du cours impose de se servir deux fois de chacune des encoches)

· Chacune des bobines se suivent à l’encoche immédiatement voisine. L’écart est toujours le même.

· La numérotation commencera à 1, se terminera à 22, puis décalé par soustraction à 22, si l’écart devient < 22.

· L’écart ainsi obtenu sera au minimum d’une encoche après la frontière du pas polaire.

· Pas polaire = 22/4 encoches/pôles = 5,5 encoches/pôles.

· Il convient qu’au moins la première bobine, voit ses faisceaux traversés par un courant de sens contraire. Le « montant » sur l’encoche « 1 », le « descendant », sur l’encoche «6», au minimum.

· Demi pas polaire = 22/8 = 2,75 = « Z »

· 1 + «Z»+ «Y» = 6

· «Z»+ «Y» = 5

· Le rapport du = 22/5 = 4,4, n’est pas entier.

Donc, le bobinage est possible !

Ce qui donnera :

Représentation panoramique du « 22 encoches, à 4 pôles ».

Remarque : l’usage des couleurs peut aider dans la représentation panoramique, si l’on respecte strictement un ordre d’apparition et de motifs.

Représentation frontale coté « chignons »

Remarque :

Le montage est « plus aisé » à faire qu’à dessiner.

VII. Le raccord des sections et la position des charbons, sur le collecteur.

A. Rappels importants :

Pour les charbons

Ø Il y aura autant de charbons, qu’il y aura de pôles.

Ø Les charbons qui possèdent la même polarité électrique seront raccordés par un câble conducteur de façon à les positionner en parallèle.

Ø Les pôles seront généralement disposés de manière équidistante.

Ø Le « charbon » recouvrira un nombre d’encoches égal au nombre d’enroulements parallèles.

Ø La position optimale d’un charbon se trouvera, à l’endroit exact, où deux voies d’enroulement se rejoignent.

En principe, il y a une voie d’enroulement par pôle. (La voie d’enroulement est le terme utilisé par les bobineurs, pour désigner un ensemble de sections qui produisent une force (contre) électromotrice. Si le bobinage est correctement réalisé, toutes les voies d’enroulement produisent les mêmes f(c)ems.)

Il est mécaniquement possible de décaler la position globale des charbons pour modifier la force électromotrice induite, ou la vitesse, si l’on travaille en moteur. Ce type de réglage et d’asservissement n’est plus utilisé de nos jours, au profit de tous les régulateurs d’électronique de puissance qui existe aujourd’hui.

Ø Le pas polaire est le rapport entre le nombre d’encoches et le nombre de pôles. Dans le cas d’une machine à courant continu, ce rapport peut être fractionnaire.

Ø Chaque brin actif se trouvant dans une encoche, sous un pôle donné, sera traversée par un courant dont le signe dépendra de la polarité de l’inducteur. Dans le cas de machines continu, il se peut qu’une encoche se trouve, à un moment donné, dans une zone neutre. Ce n’est pas grave car toutes les valeurs se détermineront par des valeurs moyennes.

B. Pour les enroulements.

Ø Il existe deux types d’enroulements : les enroulements imbriqués et les ondulés.

Ø Dans les enroulements imbriqués, les raccords, se font en revenant en arrière du sens de lecture du schéma.

Ø Dans les enroulements ondulés, les raccords, se font en allant en avant, en suivant le sens de lecture du schéma.

C. Comment faire ?

1. Il faut calculer et imaginer le schéma du côté « chignons », sans se préoccuper des connections et des charbons.

2. Si l’on veut plusieurs enroulements parallèles, on n’en calcule qu’un, les autres seront identiques mais décalés.

3. Lorsque le schéma des bobines est trouvé, il faut disposer sur la zone des brins actifs, des flèches qui symboliseront le passage des courants induits, en fonction du pas polaire. Il faire en sorte, que les faisceaux des premières sections ne soient pas en contradiction avec le sens des flèches.

Une astuce : Il est parfois nécessaire de décaler les flèches, d’à peu près un demi-pas polaire. Cela simplifie la compréhension et le câblage du collecteur.

Si cela diverge de temps en temps, ce n’est pas grave, car cela va s’équilibrer. Il devrait y avoir une succession de voies d’enroulement, où le pas polaire sera à peu près ou totalement respecté.

Si c’est carrément impossible de placer, ne serait-ce, qu’une bobine, c’est qu’il y a eu erreur de conception.

D. En imbriqué, chaque bobine se verra raccordée à une précédente, décalée d’un nombre d’encoche fixe, par rapport à la précédente. La lame du collecteur servirait de liaison.

Il faut être rigoureux et respecter une logique (la sienne)

o A savoir, si l’on commence par le faisceau « montant » d’un section, on termine par le faisceau « descendant » !

o Si le faisceau montant se trouve à droite d’une encoche, en principe le faisceau «descendant » sera à gauche !

o Il faut s’y tenir, même s’il y a menace de contrôle fiscal !

1. Principe :

Il suffirait de commencer à la première encoche (1), là où se trouve un faisceau, puis de rajouter le nombre qui permet de revenir du côté « chignons », au deuxième faisceau constituant la section. (Appelons ce nombre « W », pourquoi ? Parce à ce moment de la rédaction, l’auteur avait envie d’un Whisky !)

W correspond au « pas avant », déjà cité et avec la dénomination « Y1 » ou (1+X) Voir la définition.

Pour le retour, il faut partir de la dernière valeur, puis de retrancher du nombre d’encoches, égale à la progression moins l’écart « e » désiré. Pour cet écart « e », le plus simple est de choisir : « 1 », lorsque l’on se décale d’un cran ; « 2 », si l’on choisit de se décaler de 2 crans ; etc. Par la suite, il faut rajouter le nombre « W » (ou « Y1 ») (ou 1+X)

Ce décalage correspond à ce qui s‘appelle le « pas résultant », déjà cité et noté « Y2 » ou « e » (personnellement je préfère « e », comme écart)

Le décalage « e », ne doit pas être supérieur au pas polaire, sous crainte de trouver des f(c)ems en opposition.

Si le résultat des opérations dépasse la valeur du nombre d’encoches, il faut faire un décalage, en retranchant au calcul le nombre d’encoches.

Si l’on revient à « 1 », OU que le calcul donne une valeur négative ET qu’il nous reste des faisceaux non traités, il faut continuer en utilisant le deuxième faisceau encore non utilisé, mais il faudra rajouter le nombre d’encoches ! Sinon le compte ne sera pas bon !

Par contre ; de nouveau, Si le résultat des opérations dépasse la valeur du nombre d’encoches, il faut faire un décalage, en retranchant au calcul le nombre d’encoches.

Les lames du collecteur seront dessinées de façon à réaliser un schéma le plus facile possible. C’est très subjectif, mais qu’il n’existe pas de conseils impératifs. Chacun voit !

Ce qui peut amener à créer une structure mathématique, ou il serait possible d’estimer le cheminement des raccords et la position des soudures sur le collecteur.

« e » ou « Y1 » correspond à un écart d’encoches constaté ou désiré entre deux bobines jointives. Ces bobines ne sont pas forcément reliées ensemble. Voir la définition.

Ø Personnellement je préfère « e » car plus proche du terme « écart »

Ø Au minimum « e » = 1 sauf si l’on ne place, qu’un seul faisceau par encoches

Ø Une encoche d’écart supplémentaire « e » = 2 (Il faut aimer le risque !!!!)

« X », à utiliser est la différence entre « Y » et 1, la 1^ère encoche.

Il faut réunir les sections en « revenant en arrière » avec un écart d’encoche, nommé « e »

On commence à 1,

De 1 à (1+X)

De (1+X) vers (1+X) - (X – e)

De (1+X) - (X – e) à (1+X) - (X – e) + X

Etc.

Ce qui entraine qu’en commençant sur l’encoche n°1 et en plaçant l’entrée de la première bobine :

Ø Il faudra d’abord ajouter, tantôt X, puis retrancher( X - e)

Ø La première encoche à utiliser sera la « 1 ». Ce sera une entrée de bobine !

Ø La prochaine encoche à utiliser sera une sortie de la bobine (ici, la première)

Ø Elle se calculera se calculera en ajoutant « X » au numéro d’encoche précédent.

Ø L’encoche suivante sera une entrée.

Ø Son numéro se calculera en Retranchant ( X- e ), au numéro d’encoche précédent.

Ø Et ainsi de suite…

2. Remarque :

Les valeurs numériques trouvées seront souvent supérieures au nombre d’encoche maximum du rotor. Ce nombre sera ramené à des valeurs utilisables, par retrait successif du nombre total d’encoche.

Si l’on retrouve la première encoche, OU que la valeur calculée négative, alors il faut « partir » en arrière et ajouter une fois, le nombre d’encoches.

Si l’on retrouve un numéro supérieur au nombre maximum d’encoches, alors on recommencera de retrancher comme précédemment.

3. Un exemple : Moteur 12 encoches X = 5 et e=1

On commence à 1

Y	Opération	Valeur obtenu par le calcul	Valeur réduite si dépassement à 12	SI valeur = 1, OU SI < 0 ET SI dépassement à 12	N°	Type
1	Rien	1	1		1	E
2	+ X	6	6		6	S
3	- (X-e)	4	4		4	E
4	+ X	9	9		9	S
5	- (X-e)	5	5		5	E
6	+ X	10	10		10	S
7	- (X-e)	6	6		6	E
8	+ X	11	11		11	S
9	- (X-e)	7	7		7	E
10	+ X	12	12	1	12	S
11	- (X-e)	8	8		8	E
12	+ X	13	13-12 =1	1+12	1	S
13	- (X-e)	9	1+ 12 - 4 = 9	1+ 12 - 4 = 9	9	E
14	+ X	14	2		2	S
15	- (X-e)	-2		-2+12 =10	10	E
Etc.	Etc.	Etc.	Etc.	….	….	….

Y = La qualification d’e l’encoche utilisée : La 1ère, la 2^ème, etc. Ce n’est pas le numéro de positionnement ! La seconde porte peut-être le numéro 6, ou 13, ou n’importe quel autre.

Cela amènera à créer une structure mathématique, ou il serait possible d’estimer le numéro des encoches, le cheminement des raccords et la position des soudures sur le collecteur.

Si vous aimez les formules celle-ci pourra être :

Avant la crise de nerfs, quelques explications :

X = différence au comptage des encoches entre l’entrée et la sortie d’une bobine.

e = écart choisi entre deux entrées de deux bobines.

Y = La qualification d’e l’encoche utilisée : La 1ère, la 2^ème, etc. Ce n’est pas le numéro de positionnement ! La seconde porte peut-être le numéro 6, ou 13, ou n’importe quel autre.

« Ip » est une formule de mon cru ! Elle passe à « 1 » si Y est impair, à « 0 » pour le contraire !

« Ip » =

« Pr » est une formule de mon cru ! Elle passe à « 1 » si Y est pair, à « 0 » pour le contraire !

« Pr » =

Vous pourrez l’utiliser plus facilement avec un logiciel tableur.

(J’ai eu assez de mal, à la modéliser !)

Voyons si cela est vrai, avec le même exemple.

On commence à 1

Y	Opération	Résultats bruts	Après réduction	Résultat	Type
1	Rien	1	1	1	E
2	+ X	1+X	1+X	6	S
3	- (X-e)	1+X-(X-e)	1+ e	4	E
4	+ X	1+X-(X-e)+X	1+X+ e	9	S
5	- (X-e)	1+X-(X-e)+X- (X-e)	1+ 2e	5	E
6	+ X	1+2e+ X	1+X+ 2e	10	S
7	- (X-e)	1+2e+ X- (X-e)	1+ 3e	6	E
8	+ X	1+2e+ X- (X-e)+ X	1+X+3e	11	S
9	- (X-e)	1+2e+ X- (X-e)+ X- (X-e)	1+ 4e	7	E
10	+ X	Etc.	Etc.	12	S

Y = La qualification d’e l’encoche utilisée : La 1ère, la 2^ème, etc. Ce n’est pas le numéro

A noter : L’alternance des deux séries pour les encoches paires ou impaires (d’où la difficulté à modéliser pour un non –matheux )

Rappel des remarques :

Les valeurs numériques trouvées seront souvent supérieures au nombre d’encoche maximum du rotor. Ce nombre sera ramené à des valeurs utilisables, par retrait successif du nombre total d’encoche.

Si l’on retrouve la première encoche, OU que la valeur calculée négative, alors il faut « partir » en arrière et ajouter une fois, le nombre d’encoches.

Si l’on retrouve un numéro supérieur au nombre maximum d’encoches, alors on recommencera de retrancher comme précédemment.

4. Pour les charbons :

Il faudra placer les « charbons » à l’endroit précis où, selon le principe du pas polaire, les courants vont se rejoindre (ou se séparer). Le lieu précis correspond à la jonction de deux voies d’enroulement.

5. Un exemple non contractuel :

o Il y à 12 encoches, le pas polaire est de 6 encoches par pôles.

o On commence à « 1 », la première bobine sera disposée entre l’encoche « 1 » et « 6 »

o Pour aller de « 1 » à « 6 », il faut rajouter « 5 ». c'est-à-dire ajouter un nombre « X »

o Pour revenir, si l’on fait au plus simple et l’on prend un écart de « 1 ». Il faudra retrancher « 5 » (6 – écart). Pour progresser, il faudra ajouter «X»,

o Si le nombre d’encoches est dépassé, il faut retrancher ce nombre.

o Si l’on revient au nombre « 1 », il faut calculer en sens inverse.

Ce qui donnera.

1 6 = 1+5

6-5+écart choisi =2

2 7= 2 + « W »= 2 + « Y1 »

7-5+1=3

3 8

8-5+1=4

4 9

9-5+1=5

5 10

10-5+1=6

6 11

11-5+1=7

7 12

12-5+1=8

8 13, donc13 -12 = 1 Ici, inversion de

sens, il faut rajouter le nombre d’encoches !

1 1+12-5 =8

8 8+12-5+1=16, donc 16-12 =4 (On rajoute +12,

Puisqu’on a

repassé « 1 »,

puis on décale

de « 1 » et enfin

on retranche de

l’écart choisi)

4 4+12-5+1=12

12 12+12-5+1=20, alors décalage, donc 20-12=8 Nous sommes obligé de

décaler.

8 8+12-5+1=16, donc 16-12 =4

4 etc.

En ondulé, chaque bobine se verra raccordée à une suivante.

o Il y a un écart d’une section entre deux liaisons sur le collecteur. Il y a un écart d’encoches égal ou supérieure au pas polaire, pour une section. Ce qui amène à pouvoir comptabiliser les encoches selon une procédure analogue à celle exprimée ci-dessous.

« e » ou « Y1 » correspond à un écart d’encoches constaté ou désiré entre deux bobines jointives. Ces bobines ne sont pas forcément reliées ensemble. Voir la définition.

Ø Personnellement je préfère « e » car plus proche du terme « écart »

Ø S’il y a deux faisceaux par encoches « e » = 0

Ø Un faisceau, par encoches « e » = 1

Ø Une encoche d’écart supplémentaire « e » = 2 (Il faut aimer le risque !!!!)

« Y » correspond à l’écart d’encoches, entre deux sections.

« X », à utiliser est la différence entre « Y » et 1, la 1^ère encoche.

Il faut réunir les sections en « sautant » une section sur deux !

De (1+X) à 1 + 2.X + 2.e

De 1+ 3X +2e à 1+4x +3.e

Etc.

Ce qui entraine qu’en commençant sur l’encoche n°1 et en plaçant l’entrée de la première bobine :

Ø Il faudra ajouter, tantôt X, tantôt (X+2 écart)

Ø La première encoche à utiliser sera la « 1 ». Ce sera une entrée de bobine !

Ø La prochaine encoche à utiliser sera une sortie de la bobine (ici, la première)

Ø Elle se calculera se calculera en ajoutant « X » au numéro d’encoche précédent.

Ø L’encoche suivante sera une entrée.

Ø Son numéro se calculera en ajoutant (X+2e) au numéro d’encoche précédent.

Ø Et ainsi de suite…

Remarque : Les valeurs numériques trouvées seront souvent supérieures au nombre d’encoche maximum du rotor. Ce nombre sera ramené à des valeurs utilisables, par retrait successif du nombre total d’encoche.

Un exemple : Moteur 22 encoches X = 5 et e = 1

On commence à 1

Y	Opération	Valeur obtenu par le calcul	Valeur réduite si dépassement à 22	Type
1	Rien	1	1	E
2	+ X	6	6	S
3	+ (X+2e)	13	13	E
4	+ X	18	18	S
5	+ (X+2e)	25	25-22 = 3	E
6	+ X	30	8	S
7	+ (X+2e)	37	15	E
8	+ X	42	20	S
Etc.	Etc.	Etc.	Etc.	….

Y = La qualification d’e l’encoche utilisée : La 1ère, la 2^ème, etc. Ce n’est pas le numéro de positionnement ! La seconde porte peut-être le numéro 6, ou 13, ou n’importe quel autre.

Cela amènera à créer une structure mathématique, ou il serait possible d’estimer le numéro des encoches, le cheminement des raccords et la position des soudures sur le collecteur.

Si vous aimez les formules, celle qui permettra de trouver les numéros d’encoches sera celle-ci :

Avant la crise de larmes, quelques explications :

X = différence au comptage des encoches entre l’entrée et la sortie d’une bobine.

e = écart entre deux bobines jointives.

Y = La qualification d’e l’encoche utilisée : La 1ère, la 2^ème, etc. Ce n’est pas le numéro de positionnement ! La seconde porte peut-être le numéro 6, ou 13, ou n’importe quel autre.

« Ip » est une formule de mon cru ! Elle passe à « 1 » si Y est impair, à « 0 » pour le contraire !

« Ip » =

« Pr » est une formule de mon cru ! Elle passe à « 1 » si Y est pair, à « 0 » pour le contraire !

« Pr » =

Vous pourrez l’utiliser plus facilement avec un logiciel tableur.

(J’ai eu assez de mal, à la modéliser !)

Voyons si cela est vrai, avec le même exemple.

Remarque : on saute de 2 e à chaque encoche impaire (d’où la difficulté à modéliser pour un non –matheux )

Numéro d’encoche	Opération	Valeur obtenu par le calcul	Valeur réduite si dépassement à 22	Type
1	Rien	1	1	E
2	1 + X	6	6	S
3	1+ X+2e	13	13	E
4	1+ 2 X+2e	18	18	S
5	1+ 3 X+4e	25	25-22 = 3	E
6	1+ 4 X+4e	30	8	S
7	1+ 5 X+6e	37	15	E
8	1+ 6 X+6e	42	20	S
Etc.	Etc.	Etc.	Etc.	….

Attention ! Si l’on choisit un écart >0, il y aura possibilité d’avoir plusieurs enroulements à placer par la suite en parallèle.

En effet pour calculer les numéros d’encoches, il faudra ajouter, tantôt X, tantôt (X+2 écart)

Ø La première encoche à utiliser sera la « 1 ». Ce sera une entrée de bobine !

Ø La prochaine encoche à utiliser sera une sortie de la bobine (ici, la première)

Ø Elle se calculera se calculera en ajoutant « X » au numéro d’encoche précédent.

Ø L’encoche suivante sera une entrée.

Ø Son numéro se calculera en ajoutant (X+2e) au numéro d’encoche précédent.

Ø Et ainsi de suite…

Remarque : Les valeurs numériques trouvées seront souvent supérieures au nombre d’encoche maximum du rotor. Ce nombre sera ramené à des valeurs utilisables, par retrait successif du nombre total d’encoche.

Un constat :

Si l‘on retranche k fois le nombre d’encoche, il peut arriver que l’on retrouve la première encoche avant, que toutes les bobines soient exploitées !

Il n’est pas question de retrancher le nombre d’encoches totale, comme pour un enroulement imbriqué, car la philosophie de ce type de bobinage est « d’aller toujours en avant » et de jamais retourner. D’ailleurs cela coïnciderait à faire une liaison deux faisceaux dans une même encoche. (Après tout, pourquoi pas mais ce n’est pas très orthodoxe ! Cela mériterait d’être étudié !)

Heureusement, cela arrive à un quotient entier des encoches disponibles ! La moitié, le tiers, le quart….

Surtout la moitié, si e = 1, cela peut être le quart si e =2

Cela signifie que l’on a réalisé un enroulement avec la moitié des sections.

Si l’on duplique et l’on décale un nouvel enroulement, identique au premier, il sera possible d’obtenir un enroulement ondulé parallèle.

La liaison parallèle s’effectuera par la réunion de X lames = X enroulement distincts, sur le collecteur.

Il est possible de prévoir au delà de 2 enroulements. Cela tend aussi vers le délire ! Mais c’est possible !

Les avantages :

• Il y aura beaucoup de tension grâce au principe de l’enroulement ondulé.
• Il y aura beaucoup de fourniture d’intensité, grâce aux enroulements parallèles

Les inconvénients.

Il n’y en a pas à proprement parler, sauf, si l’on ne s’y attendait pas.

Il sera plus judicieux de réaliser un bobinage avec au départ le choix de réaliser X bobinage identiques, avec deux faisceaux par encoches, (écart = 0), chacun utilisant 1/X fois le nombre d’encoches, que de réaliser plusieurs bobinages « ondulés parallèle »

En effet il ne faut pas oublier que la principale liaison en parallèle s’effectue par les « charbons ». Plus il y aura des bobinages, plus les échanges d’intensité seront importants. L’effet joules et les arcs seront accentués.

On se limite généralement à deux demi enroulements !

Pour les charbons :

o Le raccordement entre bobine sera associé à une liaison directe vers une lame du collecteur.

o Il faudra placer les « charbons » à l’endroit précis où, selon le principe du pas polaire, les courants vont se rejoindre (ou se séparer). Le lieu précis correspond à la jonction de deux voies d’enroulement.

o S’il y a plus de deux voies d’enroulement, il faudra raccorder les «charbons » de même polarité, par des câbles conducteurs, afin de placer les électromoteurs en parallèle.

Il faut être rigoureux et respecter une logique (la sienne)

Rappel :

Ø A savoir, si l’on commence par le faisceau « montant » d’un section, on termine par le faisceau « descendant » !

Ø Si le faisceau montant se trouve à droite d’une encoche, en principe le faisceau «descendant » sera à gauche !

Il faut s’y tenir, même s’il y a menace d’arrivée de belle-mère !

Si le résultat des opérations dépasse la valeur du nombre d’encoches, il faut faire un décalage, en retranchant au calcul, le nombre d’encoches.

Si l’on revient à « 1 », et qu’il nous reste des faisceaux non traités, il faut continuer en utilisant le deuxième faisceau encore non utilisé, mais il faudra rajouter le nombre d’encoches ! Sinon le compte ne sera pas bon !

Les lames du collecteur seront dessinées de façon à réaliser un schéma le plus facile possible. Le mieux est de les disposer de façon à ce qu’il y en ait une, entre les deux faisceaux de la bobine du départ ! C'est encore très subjectif, mais, il n’existe pas de règles bien précises à ce sujet !

Un exemple non contractuel :

Rappel de la règle :

Il suffit de connaître où est la sortie de la 1^ère section, à savoir : « (1+X) »

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Etc.

o Il y à 12 encoches, le nombre d’encoches entre les deux faisceaux d’une section est de « 1+X » = 6 encoches. Il y a deux faisceaux par encoches, ce qui amène à « e » = 0 et « X » = 5

o On commence à « 1 », la première bobine sera disposée entre l’encoche « 1 » et « 6 » et (1 +X) = 6

o Pour continuer, il faudrait relier la prochaine section qui se trouve à «(X+2.e)» encoches, plus loin. C'est-à-dire qu’il faut ajouter « 5 » au dernier chiffre obtenu, car e = 0. L’entrée de la bobine suivante sera à l’encoches « 11 »

o Le faisceau de sortie sera à 11 + « X » = 16

o Pour continuer, il faudrait relier la prochaine section qui se trouve à «(X+2.e)» encoches, plus loin. C'est-à-dire qu’il faut ajouter « 5 » au dernier chiffre obtenu, car e = 0. L’entrée de la bobine suivante sera à l’encoches « 21 »

o Si l’on dépasse un nombre égal au nombre d’encoches, il faudra décaler en retranchant le nombre d’encoches. Donc faire 21 – 12 = 9

o Le faisceau de sortie sera à 9+ « X » = 14

o Etc, etc.

o Si l’on revient à « 1 », Soit, c’est fini, soit, il faut reproduire un autre bobinage identique sur les autre encoches (ondulé parallèle)

Ce qui donnera.

1 1+5 = 6

11 16, donc dépassement, et donc décalage, 16-12= 4

9 etc.

VIII. Des applications pratiques :

a) Le moteur 12 encoches 2 pôles. (Déjà étudié)

Ø On recherche le schéma, côté « chignons »

Ø On trace les flèches relatives au pas polaire. Celles-ci seront, si besoin est, décalées de façon à permettre la circulation des courants, pour les premières sections) On rappelle que l’on travaille avec des f(c)ems induites moyennes, tout va s’équilibrer par la suite.

Ø Le collecteur est positionné. Attention il y devra y avoir autant de lames que de faisceaux.

Ø On choisir un câblage ; ondulé, ou imbriqué.

Ø Selon le mode de câblage choisi, on raccorde deux à deux sur le collecteur, les sections.

Ø On positionne les charbons à la jonction de deux voies d’enroulement. Le premier est trouvé, le deuxième sera à ± 360°/2 pôles

En mode imbriqué, le retour se fait par « l’arrière ».

12 encoches, 2 pôles donnent un pas polaire de 6 encoches par pôles.

On avance de « 5 », L’écart choisi est de « 1 ». On retournera de 4 (= 5- écart choisi)

Ce qui donnera, en reprenant les calculs déjà effectués.

1 6 = 1+5

6-4 =2

2 7

7-4=3

3 8

8-4=4

4 9

9-4=5

5 10

10-4=6

6 11

11-4=7

7 12

12-4=8

8 13, donc13 -12 = 1 Ici, inversion de

sens, il faut rajouter le nombre d’encoches !

1 1+12-5 =8

8 8+12-4=16, donc 16-12 =4 (On rajoute +12,

Puisqu’on a

repassé « 1 »,

puis on décale

de « 1 » et enfin

on retranche de

l’écart choisi)

4 4+12-4=12

12 12+12-4=20, alors décalage, donc 20-12=8 Nous sommes

obligé de décaler.

8 8+12-4=16, donc 16-12 =4

4 etc.

Schéma final :

En mode ondulé, le retour se fait par « l’avant ».

Rappel de la règle :

Il suffit de connaître où est la sortie de la 1^ère section, à savoir : « (1+X) »

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Etc.

On ajoute toujours la même valeur, à savoir « 5 »

Ce qui donnera.

1 6 = 1+5

6 6+5=11

11 11+5=16, donc dépassement, et donc décalage, 16-12=4

4 4+5=9

9 9+5=14, donc >12, donc 12-5 =7

7 7+5=12

12 12+5=17, donc 17-12 =5

5 5+5=10

10 10+5 =15, 15-12=3

3 3+5=8

8 8+5=13, donc 13-12 =1

Ici, inversion de sens, il faut rajouter le nombre d’encoches ! et retrancher « V » = 5

1 1+12-5 =8

8 8+12-5=15, donc 15-12 =3 (On rajoute +12,

puisqu’on a repassé

« 1 », puis on décale

de « 1 » et enfin, il faut

retrancher de l’écart .

choisi)

3 4+12-5=11

11 11+12-5=19, alors décalage, 19-12=7 Nous sommes obligé

de décaler.

7 7+12-5=15, donc 15-12 =4

4 4+12-5=11

11+12-5 +18, donc 18-12=6

6 etc.

Schéma final :

b) Le moteur à 22 encoches deux pôles. (Déjà étudié)

Ø On recherche le schéma, côté « chignons »

Ø On trace les flèches relatives au pas polaire. Celles-ci seront, si besoin est, décalées de façon à permettre la circulation des courants, pour les premières sections. On rappelle que l’on travaille avec des f(c)ems induites moyennes, tout va s’équilibrer par la suite.

Ø Le collecteur est positionné. Attention il y devra y avoir autant de lames que de faisceaux.

Ø On choisir un câblage ; ondulé, ou imbriqué.

Ø Selon le mode de câblage choisi, on raccorde deux à deux sur le collecteur, les sections.

Ø On positionne les charbons à la jonction de deux voies d’enroulement. Le premier est trouvé, le deuxième sera à ± 360°/2 pôles.

1. En mode imbriqué, le retour se fait par « l’arrière ».

22 encoches, 2 pôles donnent un pas polaire de 11 encoches par pôles.

Le décalage de retour (Y) choisi sera de 2, pour changer. Mais il pourrait être de « 1 », 3,…..

On avance de « 11 », L’écart choisi est de « 2». On retournera de 9 (= 11- écart choisi)

Ce qui donnera, en reprenant les calculs déjà effectués.

1 12 = 1+11

12-9=3

3 14

14-9=5

5 16

16-9=7

7+11=18

18-9=9

9 20

20-9=11

11 22

22-9=13

13 24, donc il y a dépassement, et donc décalage,

24-22=2

2 13

13-9=4

4 15

15-9=6

6 17

17-9=8

8 19

19-9=10

10 21

21-9 =12

Etc.

Schéma final :

2. En mode ondulé, le retour se fait par « l’avant

Rappel de la règle :

Il suffit de connaître où est la sortie de la 1^ère section, à savoir : « (1+X) »

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Etc.

Moteur :

22 encoches, 2 pôles donnent un pas polaire de 11 encoches par pôles.

Donc « (1+X) » = 12, donc « X » = 11. On ajoute toujours la même valeur, à savoir (X+2.e) = «13»

Ce qui donnera, en reprenant les calculs déjà effectués.

12 (Sortie de la 1ère section)

12+(X+2e) =12+13=25 s’il y a dépassement, on retranche le nombre d’encoches.

25 -22 =3 (Entrée de la 2^ème section)

3+ X =14 (Sortie de la 2ème section)

14+(X+2e) = 14+13=27 (s’il y a dépassement, on retranche le nombre

27 - 22 = 5 d’encoches) (Entrée)

5+ X =16 (Sortie)

16+13=29 (Entrée)

29-22=7

7+11 =18

18+13=31 (Entrée)

31-22 =9

9+11=20 (Sortie)

20+13=33 (Entrée)

33-22=11

11+11=22(Sortie)

22+13=35 (Entrée)

35-22=13

13+11=24 (Sortie)

24+13=27(E)

15+11=26 (Sortie)

26-22=4

4+13=17 (Entrée)

17+11=28 (Sortie)

28-22=6

6+13=19 (Entrée)

19+11=30(Sortie)

30-22=8

8+13=21(Entrée)

21+11=32(Sortie)

32-22+13=23(Entrée)

23-22 = 1

Comme il n’y a plus de sections disponibles, les liaisons « côté connections » sont terminées.

Schéma final :

Attention !!!!!!

Lorsque l’on réalise le schéma, ou bien que l’on essaye de deviner le câblage, en regardant le rotor d’un moteur bobiné ainsi, il est très facile (très, très !) de le confondre avec un moteur, à enroulement imbriqué !

L’auteur en sait quelque chose…… de déplaisant !

c) Le moteur à 22 encoches quatre pôles. (Déjà étudié)

Ø On recherche le schéma, côté « chignons »

Ø On trace les flèches relatives au pas polaire. Celles-ci seront, si besoin est, décalées de façon à permettre la circulation des courants, pour les premières sections. On rappelle que l’on travaille avec des f(c)ems induites moyennes, tout va s’équilibrer par la suite.

Ø Le collecteur est positionné. Attention il y devra y avoir autant de lames que de faisceaux.

Ø On choisir un câblage ; ondulé, ou imbriqué.

Ø Selon le mode de câblage choisi, on raccorde deux à deux sur le collecteur, les sections.

Ø On positionne les charbons à la jonction de deux voies d’enroulement. Le premier est trouvé, le deuxième sera à ± 360°/4 pôles. Les deux derniers seront décalés de la même manière.

Ø Pour un bobinage, les voies d’enroulements seront naturellement disposées en parallèle par paires séparées. Il conviendra de réunir par les charbons les zones de polarité identique.

1. En mode imbriqué, le retour se fait par « l’arrière ».

22 encoches, 4 pôles donnent un pas polaire de 5,5 encoches par pôles.

Le décalage de retour (Y) choisi sera de1, mais il pourrait être de « 2 », 3,…..

On avance de «5 », L’écart choisi est de «1». On retournera de 4 (= 5 - écart choisi)

Si le numéro d’encoches dépasse 22, on décalera cette valeur de 22 en retranchant.

Il faut partir de l’encoche « 1 » et revenir à celle-ci.

Ce qui donnera, en reprenant les calculs déjà effectués.

1 6

2 7

3 8

4 9

5 10

6 11

7 12

8 13

9 14

10 15

11 16

12 17

13 18

14 19

15 20

16 21

17 22

18 23-22=1

19 24-22=2

20 25-22=3

21 26-22=4

22 27-22=5

23-22 = 1 6

Schéma final :

2. En mode ondulé, le retour se fait par « l’avant

Rappel de la règle :

Il suffit de connaître où est la sortie de la 1^ère section, à savoir : « (1+X) »

Ici, 1 + X = 6, donc X = 5

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

Prenons un écart : e = 1

L’entrée de la bobine suivante sera à 5+2 =7

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Il faut relier à la bobine suivante à (X+2.e) encoches plus loin.

La sortie sera à une distance d’encoches égale à « X »

Etc.

Il faut partir de l’encoche « 1 » et revenir à celle-ci.

Moteur :

22 encoches, 4 pôles donnent un pas polaire de 5,5 encoches par pôles.

Donc « (1+X) » = 6, donc « X » = 5.

Les sorties sont à + 5

Pour les entrées, on ajoute toujours la même valeur, à savoir (X+2.e) = «7»

S’il y a dépassement, on retranche le nombre d’encoches.

Ce qui donnera, en reprenant les calculs déjà effectués.

1 (Entrée de la 1ère section)

6 (Sortie de la 1ère section)

6+7=13 (Entrée de la 2^ème section)

13+5=18 (Sortie de la 2ème section)

18+7-22=3 Entrée (On retranche 22, car il y a eu dépassement)

8 Sortie

15 Entrée

20 Sortie

27-22=5 Entrée

10 Sortie

17 Entrée

22 Sortie

29-22=7 Entrée

12 Sortie

19 Entrée

24-22=2 Sortie

9 Entrée

14 Sortie

21 Entrée

26 Sortie

33-22=11 Entrée

16 Sortie

23=22=1 Entrée

Remarque : comme il faut toujours aller « vers l’avant » le bobinage est terminé. Mais il reste la moitié des bobines totales. Il y aura donc un second bobinage, identique au premier. Les deux seront réunis en parallèle, Par les charbons.

Schéma final :

Remarques :

· Le schéma de bobinage a d’abord été réalisé une 1^ère fois en dessinant le premier enroulement avec un côté chignons « en gras ». Le deuxième bobinage est en traits fins et en violet.

· Les deux enroulements sont disposés en parallèle grâce au recouvrement de 2 encoches par la largeur des charbons.

· Si l’on veut mettre les deux enroulements en série, par polarités opposées, pour favoriser la tension, les charbons seront de taille plus restreinte de façon à ne recouvrir, qu’une encoche.

· Pour un bobinage, les voies d’enroulements seront naturellement disposées en parallèle par paires séparées. Il conviendra de réunir par les charbons les zones de polarité identique.

IX. Le calcul des force électromotrices (ou contre- électromotrice)

A. Quelques rappels :

· Tous les enroulements sont constitués de bobines identiques, reliés entre elles, par des connections séries ou parallèles.

· Un groupe de bobines câblées de façon à assurer seul, le bon fonctionnement de la machine prend le nom d’enroulement.

· Un enroulement complet présente, par paire de pôles, deux électromoteurs identiques, câblés naturellement en parallèle deux par deux, par le seul fait du bobinage. Ils fournissent une force électromotrice (E), pour les générateurs et contre-électromotrice (E’), pour les moteurs. La part du bobinage qui assure cette génération d’électromoteur prend le nom de « voie d’enroulement ».

Exemple : un moteur à 4 pôles à simple bobinage possède 2 fois 2 voies d’enroulements en parallèles.

Ø Il conviendra de réunir par les charbons les zones de polarité identique.

· Il ne faut pas confondre enroulement d’un rotor de machines à courant continu et voies d’enroulement. Il peut y avoir un bobinage à faire avec 3 enroulements, constitués chacun par 4 voies d’enroulement.

· Les différents enroulements s’il existe pourront être réunis en parallèle ou en série (le cas est moins fréquent).

· Les bobines sont disposées, en partie, dans les encoches du rotor du moteur. Une grosse partie se trouve hors des encoches et doivent être correctement disposées de façon à déséquilibrer le moins possible, le rotor. Comme pour un pneu de voiture il sera nécessaire de vérifier, voire de rectifier l’équilibrage du rotor.

· 2 portions d’une seule et même bobine, utilisent 2 encoches distinctes. Le groupe de fils d’une bobine, présents dans une encoche prend le nom de « faisceaux »

· Les fils constituant un faisceau prennent le nom de « brins actifs », car c’est une des seules parties d’une bobine, à générer une force ou à induire une force électromotrice.

B. Pour calculer la f(cem) d’un générateur, ou moteur.

Les formules ne seront pas expliquées ici, comme nous nous trouvons dans un ouvrage d’explication de pratiques et de tours de mains. Elles se trouvent dans tous bons ouvrages traitant d’électrotechnique.

Ø Il faudra savoir au préalable, combien de pôles, donc de voies d’enroulement sont présents dans le moteur.

Ø Quel sera le flux magnétique embrassé par une section ?

Ø Quel est le nombre de brins actifs au total pour une voie d’enroulement ?

Ø S’il y a plusieurs enroulements, comment sont-ils réunis, en série ou en parallèle ?

E moyen correspondra à la force électromotrice ou contre électromotrice de la machines. Nous aurons des Volts.

Le terme moyen est utilisé car quelque soit la qualité du bobinage utilisé, il y aura des ondulations.

Celles-ci sont causées par l’addition, toujours pas toujours harmonieuses de tensions dont la forme est celle d’alternances positives de sinusoïdes décalées.

En plus, la friction des charbons et du collecteur, provoque des étincelles.

L’ensemble ne sera pas donc parfait !

K correspondra au coefficient de coulage :

v K = 1 si tous les enroulements sont en parallèle.

v K = 2 s’il y a 2 enroulements distincts, identiques et en série.

v K = 3 s’il y a 3 enroulements distincts, identiques et en série.

v Etc.

P = nombre de paires de pôles. Toujours pairs et décomposable en puissance de 2 (2, 4, 8 etc), ou non décomposable en nombre premiers (2 x 3 ; 2 x 5 ; etc.)

« n » est la vitesse de rotation imposée, ou attendu pour la machine. « n » doit être en tours / secondes.

Le flux magnétique maximum se calculera en effectuant le produit

Φ = B maximum en saturation magnétique X fois la surface occupée par une section en m²

C’est le plus dur, il faut connaître l’induction maximale dans le rotor. Pour cela, il faut passer par une manipulation utilisant l’alternatif.

Le descriptif de cette méthode est précisée dans le site « Mistershoeélec »

http://perso.orange.fr/alain-nol.soulier/Electrobobinage/bmax/connaitrebmax.htm

Une précision :

Les machines à courant continu travaillent en saturation, surtout pour les générateurs.

Il faut connaître la zone d’induction en saturation, pour un moteur, avec un châssis donné.

X. Quelques compléments pour les vicieux !

J’appelle vicieux, ceux qui aurait entrevu une solution, pour augmenter les f(c) ems, par câblage des voies d’enroulements, pour les machines multipolaires.

En effet, il est théoriquement et pratiquement possible de réaliser des raccordements sur le collecteur, de manière à coupler en série, des groupes de voies d’enroulement.

Je ne cautionne pas ce genre de pratique, car elle est pratiquement difficile et dangereuse à réaliser pour un bobinier débutant. Je préférerais la solution utilisant des enroulements indépendants.

Je donne quand même le principe, en laissant toute la responsabilité de leurs actes, à ceux qui veulent faire l’expérience !

Rappels (encore)

Si l’on réalise un schéma classique :

Ø Dans une machine multipolaire, il y a autant de voies qu’il y a de pôles.

Ø Les voies d’enroulements sont naturellement couplées en parallèle par paire. Chaque paire, réalise ce que j’appelle un groupe et chaque groupe est en série

Ø Le dernier groupe est réuni avec la première. C’est ce que j’appelle, une « série bouclée »

Voici l’exemple pris :

A chaque position neutre de trouve un charbon, qui est le lieu de convergence des courants.

Cela se traduit grosso modo par le schéma ci-dessus

Le principe :

Il suffit de déconnecter (ou de ne pas connecter) lors de la réalisation du « côté connections » d’un fil d’entrée ou de sortie d’une groupe de voies d’enroulements. De supprimer deux charbons et, bien de ne pas effectuer la liaison parallèle sur ceux-ci. Puis de raccorder, par un « strapp » caché dans les chignons du rotor, les liaisons absentes. Ceci permettra de réaliser un groupement série, parallèle

Résultats :

Ø Pour l’exemple choisi, la différence de potentiel égale 2 fois, celle qui aurait été présente avec un groupement strictement parallèle.

Ø Il faut un collecteur avec deux lames de moins, que prévu. Ou bien accepter un saut, dans la fourniture ou la réception de l’énergie. (Ce qui serait étonnant)

Le risque majeur est de se tromper de section, surtout s’il y a plusieurs enroulements indépendants, ou bien de voies d’enroulements et de faire un court-circuit. De toutes façons, cela se vérifiera à la vue des étincelles produites.

A voir, avec prudence !