Probléme d'électromagnétisme (alternateur à flux axial). A l'aide!!

[Titou16]

Bonjour,

J'ai une question pour les balaises en électromagnétisme. Voilà, j'ai fabriqué recemment ce petit générateur à flux axial ci dessous que j'ai présenté en section "Divers". J'en avais fait un auparavant mais sans noyaux. Et on m'avait dit qu'il était judicieux de mettre des noyaux de fer. Donc j'ai conçu celui ci avec des noyaux. Comme j'ai pas trouvé de fer pur, j'ai mis de l'acier (probalement du S235 ou équivalent).

Il a un comportement très étrange et j'aimerais bien savoir si ça provient du fait que j'ai mis des noyaux en acier. Lors du tout premier essai juste après le montage, j'ai 40V à vide (tension redressée) pour 1300 tr/mn. Puis quelques minutes plus tard, y avait plus que 24V. Et à chaque fois, toujours moins jusqu'à tomber à moins de 6V!!!

-J'ai tout démonté, j'ai détruit le stator pour récupérer les bobines et les tester une par une. Elles sont toutes à 1,1 ohms comme lors du montage initial.
-J'ai cru à un moment à un problème d'entrainement des volants. Effectivement ils patinaient sur l'axe. Mais une fois bien solidaires de l'axe aucun changements.
-J'ai testé les aimants (comme j'ai pu car je n'ai pas d'appareil pour mesurer les magnétisme). Il semblent être OK également.

Il ne reste plus que les noyaux. L'acier s'est il magnétisé et ce magnétisme contrarie t'il celui des aimants? C'est ma seule explication. Quelqu'un pour m'éclairer?

Merci de votre attention

 

[serge 91]

Bonjour,
Oui, ça vient de l'acier,
Il faut utiliser soit du fer pur soit des aciers "spéciaux" type tôles de transfo. (Phénomène d’hystérésis).

 

[sergepol]

Voir "magnétisme rémanent " peut-être?? ou "saturation magnétique"??
Salutations

 

[Titou16]

Donc le problème vient bien de l'acier. Il faudrait trouver du fer doux mais où en trouver? J'ai bien vu des sites sur le net mais les prix sont délirants :

http://www.goodfellow.com/catalogue...katbDcfBpCw6&n=qMdmfpQrji5GlBJDELNNOAD8TkkwvF

Ou alors l'acier doux type XC18 conviendrait il?

 

[serge 91]

Bonjour,
Quelle forme doivent-ils avoir tes noyaux (et leurs dimensions)

 

[tyros]

faire une recherche avec :fer doux de forge, comme ici.

 

[serge 91]

Je ne suis pas sur de moi, mais je crois que ça ferait parfaitement l'affaire..
Chercher "noyau ferrite"

 

[tronix]

Bonjour,
attention, toutes les ferrites sont plutôt prévues pour les hautes fréquences, c'est ce que l'on trouve dans toutes les alimentations à découpage, et pour la BF, on reste dans les métaux plus traditionnels. Des spécialistes confirmeront ou corrigeront.

 

[sevictus]

Bonjour, sinon récupérer des armatures de transfo, par exemple sur un transfo de four micro-ondes.

 

[Titou16]

Pour ce générateur les noyaux font Ø10x7 mm.

J'ai déjà regardé à la ferrite mais si j'ai bien compris c'est pas compatible pour cet usage et puis ça s'usine difficilement. Enfin il y a plusieurs sortes de ferrite alors c'est pas sûr.

Le lien donné par Tyros est interessant : https://www.angele-shop.com/shop/fr/fer-doux?number=37200105.2.5
Je vais creuser cette piste.

Sinon, peux t'on imaginer faire des noyaux avec de la limaille de fer et un liant (époxy par exemple)?

https://www.amazon.fr/Poudre-qualit...ocphy=9056010&hvtargid=pla-363032290304&psc=1

Personne ne m'a répondu concernant le XC18 (ou XC10). J'ai lu que le terme fer doux englobait aussi l'acier doux.

 

[Jope004]

Bonjour,

Il faut faire très attention aux caractéristiques des ferrites. On trouve un large éventail d'applications, du transformateur linéaire, jusqu'à l'absorption de perturbations CEM, avec donc des caractéristiques très différentes.
La principale caractéristique des ferrites, c'est une bonne tenue aux hautes fréquences, mais avec une perméabilité magnétique bien inférieure à celle du fer doux.

Pour un diagnostic plus précis de ce générateur, il faudra voir sa structure détaillée. Ce que ne permet pas la vidéo, qui met une pub intrusive dès que je fais un arrêt sur image.
Structure détaillée :
- géométrie de tout le circuit magnétique
- placement et polarité des aimants
- entrefers
- couplage (connexion) des bobines
- référence des diodes de redressement utilisées

Si la piste de la matière des noyaux est probablement la meilleure explication au phénomène décrit, il est possible qu'il y ait aussi autre chose qui cloche.

 

[Jope004]

le XC18 (ou XC10). J'ai lu que le terme fer doux englobait aussi l'acier doux

Apparemment les XC10 et XC18 contiennent du carbone en quantité définie. Ce n'est pas bon car il faudrait plutôt s'approcher de 0 % de carbone.

Je pense qu'avant de se pencher sur la matière, il faut mettre le défaut en évidence et ne pas rester sur des suppositions. Le fait que le phénomène soit très lent (quelques minutes) ne plaide pas en faveur d'un mauvais matériau. Si c'était le cas, je pense que le défaut apparaitrait dès les premiers tours.
Parmi les autres causes : entrefer qui augmente progressivement, aimants qui chauffent et s'approchent du point de Curie, diodes qui chauffent et ne fonctionnent plus correctement, ...

Il est aussi possible que la structure magnétique ne soit pas bonne pour un fonctionnement en générateur, et que effectivement les noyaux en acier s'aimantent progressivement. Mais dans ce cas, ça n'ira pas beaucoup mieux avec du fer doux.
Chaque noyau devrait voir alternativement un pôle nord et un pôle sud. S'il ne voit que des pôles de même polarité, il va s'aimanter progressivement et ne plus fonctionner.

 

[Titou16]

Tu peux voir tous les détails ici : https://www.thingiverse.com/thing:3324923

Quant au reste j'ai déjà tout vérifié comme je le disais plus haut. En complément, pour écarter un problème de pont de diode, je les ai viré et je mesure maintenant directement le courant entre phase en alternatif. Le phénomène s'est effectivement produit très rapidement. Je suis passé de 40V à 24 en quelques secondes seulement.

L'entrefer qui augmente, impossible. Échauffement des aimants, impossible également car l'alternateur n'a jamais tourné plus de quelques secondes et le PLA qui supporte les aimants perd déjà ses caractéristiques vers 60°C. Bien évidement, un noyau voit passer alternativement un nord puis un sud puis un nord, etc... et bien évidemment aussi, un nord fais face à un sud sur le volant opposé et réciproquement. Je pense que je vais faire un test sans noyaux...

 

[f6exb]

Pour un diagnostic plus précis de ce générateur, il faudra voir sa structure détaillée. Ce que ne permet pas la vidéo, qui met une pub intrusive dès que je fais un arrêt sur image.

Je suppose que tu parles de la bande en bas avec proposition d'autres vidéos ?
Clique sur la croix de fermeture en haut à droite et tu en sera débarrassé pour la durée de cette vidéo.

 

[Charly 57]

Bonjour
Modifie tes pièces pour avoir des noyaux parallélépipédiques que tu garniras avec des tôles de transfo recoupées à tes dimensions avec une cisaille manuelles (a froid) pour garder le vernis.
Tu auras ainsi le moins de pertes possibles.

Edit: Tu peux aussi utiliser de petites longueurs de fil de fer utilisé pour faire les ligatures des barres de béton armé. C'est du fer doux. Tu auras des pertes par courants de Foucault entre les morceaux de fils contigus.

 

[Jope004]

D'après la vidéo, il n'y a pas de circuit magnétique : le flux des aimants se referme dans l'air.
C'est donc une génératrice "didactique" pour laquelle il ne faut pas espérer un fonctionnement optimal.
Alors des noyaux massifs ou feuilletés, fer ou acier, ...
Mais cela n'explique pas la tension fluctuante.
Il est possible de voir si l'acier est en cause en vérifiant l'aimantation ou l'absence d'aimantation des noyaux après démontage.

Peut-être aussi des aimants de mauvaise qualité qui perdent leur aimantation ? Il est possible de remplacer les aimants ?

 

[Titou16]

D'après la vidéo, il n'y a pas de circuit magnétique : le flux des aimants se referme dans l'air.
C'est donc une génératrice "didactique" pour laquelle il ne faut pas espérer un fonctionnement optimal.

Que veux tu dire par il n'y a pas de circuit magnetique. Il faudrait relier le coté extérieur des aimants avec des plaques métaliques afin qu'un nord reboucle sur le sud d'à coté, c'est ça? Si oui c'est envisageable et envisagé (car en fait on m'en avait déjà parlé lorsque j'ai présenté mon premier générateur).

C'est en effet didactique car c'est un alternateur que tout le monde doit pouvoir faire avec un minimum de matos et surtout pas d'usinage vu qu'on m'a beaucoup reproché que mon premier alternateur était usiné et qu'il n'était pas à la porté de tous. Par conséquent, c'est sûr qu'il aura pas un rendement hallucinant (j'ai prévu de la mesurer), mais c'est un alternateur artisanal, pas le dernier alternateur de Leroy Somer (ou Nidec maintenant). D'ailleurs il est interessant est didactique qu'il n'ait pas un très bon rendement au départ pour pouvoir améliorer le rendement par la suite et montrer les gains de certaines modifications.

Il est possible de voir si l'acier est en cause en vérifiant l'aimantation ou l'absence d'aimantation des noyaux après démontage.

Oui j'ai prévu de balader les noyaux au dessus de limaille pour voir. Je verrai ça demain soir.

Peut-être aussi des aimants de mauvaise qualité qui perdent leur aimantation ?

Je sais pas. J'ai pas l'impression qu'il ait perdu leur aimantation. Il viennent de chez Supermagete. J'en ai prix plusieurs fois et j'ai jamais eu de problèmes. J'ai plutôt l'impression que c'est pas de la mauvaise came :

https://www.supermagnete.fr/aimants...-hauteur-5mm-neodyme-n52-nickele_S-10-05-N52N

Il est possible de remplacer les aimants ?

Oui je vais pouvoir les remplacer. Enfin plus précisément j'ai fabriqué 2 nouveaux volants et 2 ensemble supports de bobine pour faire 2 autres stator. Je veux en faire un avec du fil plus gros.

Sinon ça, ça me parait parfait pour faire les noyaux non?
https://www.angele-shop.com/shop/fr/fer-pur?number=37210050.1.33

 

[Jope004]

Que veux tu dire par il n'y a pas de circuit magnetique. Il faudrait relier le coté extérieur des aimants avec des plaques métaliques afin qu'un nord reboucle sur le sud d'à coté, c'est ça? Si oui c'est envisageable et envisagé (car en fait on m'en avait déjà parlé lorsque j'ai présenté mon premier générateur).

=> Oui, c'est bien ça, et également derrière les bobines, si possible. Le mieux, c'est une couronne (sorte de rondelle) de fer doux qui relie tous les aimants.

C'est en effet didactique car c'est un alternateur que tout le monde doit pouvoir faire avec un minimum de matos et surtout pas d'usinage vu qu'on m'a beaucoup reproché que mon premier alternateur était usiné et qu'il n'était pas à la porté de tous. Par conséquent, c'est sûr qu'il aura pas un rendement hallucinant (j'ai prévu de la mesurer), mais c'est un alternateur artisanal, pas le dernier alternateur de Leroy Somer (ou Nidec maintenant). D'ailleurs il est interessant est didactique qu'il n'ait pas un très bon rendement au départ pour pouvoir améliorer le rendement par la suite et montrer les gains de certaines modifications.


Oui j'ai prévu de balader les noyaux au dessus de limaille pour voir. Je verrai ça demain soir.



Je sais pas. J'ai pas l'impression qu'il ait perdu leur aimantation. Il viennent de chez Supermagete. J'en ai prix plusieurs fois et j'ai jamais eu de problèmes. J'ai plutôt l'impression que c'est pas de la mauvaise came :

https://www.supermagnete.fr/aimants...-hauteur-5mm-neodyme-n52-nickele_S-10-05-N52N



Oui je vais pouvoir les remplacer. Enfin plus précisément j'ai fabriqué 2 nouveaux volants et 2 ensemble supports de bobine pour faire 2 autres stator. Je veux en faire un avec du fil plus gros.

Sinon ça, ça me parait parfait pour faire les noyaux non?
https://www.angele-shop.com/shop/fr/fer-pur?number=37210050.1.33

=> oui, ça paraît bien.

Il y a une chose qui m'a choqué lorsque j'ai vu la vidéo : il y a 8 aimants d'un côté et 6 bobines de l'autre. Mes cours de bobinage moteurs étant très loin dans le passé, je ne suis pas sûr de bien me rappeler, mais j'ai l'impression que ce n'est pas non plus optimum. Il me semble qu'il faudrait au maximum 4 aimants, quitte à les prendre plus gros.

 

[Titou16]

Ben non, dans tout ce que j'ai vu c'est plutôt l'inverse, plus y a de bobine et d'aimants (sachant que le nombre de bobines est un multiple de 3 et le nombre d'aimant un multiple de 4 par volant), mieux c'est.

Bon sinon je suis fixé. Les noyaux sont devenus des aimants la limaille se collent dessus sans problème. J'ai commandé du fer selon le lien que j'ai mis dans mon post d'hier. On verra bien ce que ça va donner.

 

[MRG-NK]

Fabriquer un alternateur : prendre un moteur triphasé, un moteur mono, moteur d'aspirateur par exemple. Les 2 bobines donnent le courant. Enlever le rotor. Le remplacer par un autre. Rotor : des aimants l'un face nord coté extérieur, son voisin face Sud....essayer avec le plus de paire d'aimants possible. La fréquense sera fonction du nombre de paires d'aimants et de la vitesse de rotation. Le fer des moteurs est prévu pour environ 50 Hz au dela de 200, est moins performant. Il faut aussi penser à équuilibrer le rotor : en grande vitesse les balourds vont endommager la machine. Si on a un moteur triphasé, on peut ajouter un pont de diiode... comme sur un alternateur de voiture. Si on veut régler la tension, il faut un rotor bobiné, donc un collecteur, comme le moteur d'aspirateur. MAIS il faut alimenter en courant le rotor. Tant qu'il n'y a pas d'aimantation, il n'y a pas de tension. En réalité, il reste un magnétisme résiduel, donc le moteur d'aspirateur, moteur série est un peu réversible en faible vitesse.

 

[Lapile01]

Ben non, dans tout ce que j'ai vu c'est plutôt l'inverse, plus y a de bobine et d'aimants (sachant que le nombre de bobines est un multiple de 3 et le nombre d'aimant un multiple de 4 par volant), mieux c'est.

Bon sinon je suis fixé. Les noyaux sont devenus des aimants la limaille se collent dessus sans problème. J'ai commandé du fer selon le lien que j'ai mis dans mon post d'hier. On verra bien ce que ça va donner.

Salut à tous,
Alors qu’en est-il ?

 

[MRG-NK]

Bonjour,
effectivement, la tension est proportionnelle au nombre de paires de poles, c'est à dire d'aimants.
Plus il y a de bobines, plus la fréquence après redressement (mais pas filtrage) sera élevée : plus on met de bobines en faisant 1 tour de rotor, plus on aura d'alternances.

Si on veut un bon rendement, il faudra que le circuit magnétique soit bien fermé, donc qu'il y ait une liaison entre les 2 faces externes de l'alternateur, les aimant étant au centre, au niveau du rotor.... ou pourra éventuellement mettre 1 bobine sur chaque face (rouge et rose sur mon dessin)
Pour réaliser, faire 1 disque en fer ; 1 noyau au cendre de la bobine ; 1 couronne en fer qui entoure le rotor
l'autre joue

Il faut avoir le moins de perte de magnétisme, l'entrefer inévitable est une source de pertes, mais il permet également d'éviter la saturation des circuits magnétiques.

Si on choisit de refermer le circuit magnétique avec 2 aimants cote à cote, dans la mesure où ils font un angle, il faudrait usiner des pièces pour avoir une bonne continuité du circuit magnétique.
voir le dessin du bas

Remarque : on peut avoir 5 bobines : on aura du 5 phases.
Si le but est d'avoir du courant continu, après redressement, c'est mieux que du triphasé 3 bobines.
Mais 12 bobines, c'est mieux que 5 : plus on a de phases, moins on a d'ondulation.

Si on choisit le montage avec 2 groupes de bobines, on peut faire point milieu le "neutre".... disons le MOINS sortie bobine 1 diode.
On fait alors un redressement mono alternance par "demi bobine double". Ca permet d'avoir une chute de tension de 0,7V au lieu de 1.4V avec un double alternance classique.
Au final, on a bien un redressement double alternance. Si on prend des diodes faible chute de tension, on n'a que 0.3V de perte.

On peut aussi faire une alimentation en + 0 - : une alim positive, une négative avec un double alternance et 2 bobines : une sur chaque joue : les faces externes.

On peut aussi coupler en série les 2 bobines pour une tension double ; quadruple en couplant avec les 2 bobines symétriques par rapport à l'axe. Donc possible pour un montage 6 ; 10 ; 12... nombre paire de groupe de bobines.

Pour illustrer, un dessin
Nota les point milieu bobine (en vert) à moitié de tension ne sert pas ; j'ai représenté un système 4 groupes de bobines, montage en + ; 0 ; -
Le but est avoir la tension la plus élevée.... on aurait pu faire plus simple.

Par exemple, relier tous les points milieu ensemble ; ça donne le 0V tous les + ensemble ; tus les + ensemble et on a un alim + ; 0 ; - ma tension divisée par 2 par rapport au dessin

Pour une alim simple : 1 seule tension : relier tous les points milieu ensemble ; toutes les sorties Orange ensemble.
Reste à filtrer avec condensateur, comme une alim classique avec transfo.
Plus on tourne vite, plus on mente en fréquence, après redressement, on a une tension plus stable

 

[MRG-NK]

Bonjour à tous
Autre possibilité Autre projet
Un rotor ayant des aimants longs, puis puissant que des courts : les lignes magnétiques bouclent autrement.
On peut mettre 2 ou 3 aimants pour avoir la bonne longueur.
Les aimants noyés dans une résine, formant une pastille cylindrique, bords arrondis pour limiter les turbulences de l'air.
Face lisse de la pastille pour limiter les frottements de l'air,
On pourra mettre 14 aimants, ou tout autre nombre pair, alternance des pôles N et S sur une face.
On pourra mettre 17 bobines, même si 3 ; 12 ; 16 est plus conventionnel,

Les bobines : des moteurs de ventilateur, tourne disque...
Moteur mono à spire de Frager, qu'on enlèvera.
Les bobines sont placées à l'extérieur du cylindre, et pas en face... ce qui est ma novation.

Le circuit magnétique est déjà fourni, adapté !
Il faudra avoir des moteurs de même modèle.
L'épaisseur du rotor correspond à l'espace disponible dans l'entrefer des moteurs..

Avantage : on dispose de plus d'espace, on pourra rebobiner avec du gros fil pour un courant élevé.
Le circuit magnétique est bien fermé, meilleur rendement que le modèle proposé à circuit ouvert.

Chaque bobine aura en sortie un pont de diode : redressement double alternance.
Un filtrage par condensateur en sortie.

On pourra mettre tous les modules redressés en // courant élevé, moins d'ondulation.
On pourra en mettre en série : tension plus élevée

Le circuit magnétique est déjà fait.

L'appareil est constitué d'éléments identiques, donc prix de revient faible, que l'on trouve facilement : moteurs, aimants, vis, diodes, condensateurs.

Divers couplages pour choisir tension – courant.

Facilité d'assemblage.
Les flasques qui supportent l'axe pourront être une tôle d'alu, un plexiglas, du contreplaque en bois

Modèle adaptable à diverses dimensions : 4 bobines pour un petit diamètre de rotor... à un grand nombre pour un grand diamètre !

Permet un rebobinage aisé pour choisir de grandes sections de fil, donc courant élevé.
Bon rendement car circuit magnétique fermé

Pour comprendre : une vue de face qui montre un "moteur" modifié ; une vue de coté qui montre le positionnement des bobines autour du rotor, les tôles en forme de C, les aimants