Rotation ultra rapide - 100000 RPM !

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• Voilà notre première vidéo Bonus ! On a cherché à faire tourner un objet le plus vite possible et comme le résultat est assez impressionnant on a décidé de vous présenter notre système. Cette expérience n'a pas d'autre intérêt que de montrer le bruit et l'image d'un d'objet en rotation à ultra haute vitesse.

Cette expérience à première vue facile à réaliser nous a donné du fil à retordre. Elle est dangereuse, difficile à faire et il faut forcément posséder un ventilateur brushless de gros calibre. C'est pour ces raisons qu'on ne vous donne pas de détails sur la méthode à suivre pour la reproduire, cependant on a annoté la vidéo pour vous expliquer le plus clairement possible les étapes de la longue accélération du moteur.

Les objets que l'on peut faire tourner le plus vite sont des petits aimants en suspension soumis à de forts champs magnétiques. On a préféré utiliser un rotor de grande taille sur roulements à billes car le résultat est beaucoup plus impressionnant. On a récupéré le rotor et le stator de l'expérience dans un gros ventilateur brushless puis on a remplacé la bobine du stator par une de notre fabrication avec une section plus importante et une inductance bien plus faible.

Lorsqu'un courant électrique circule dans une bobine celle-ci génère un champ magnétique susceptible d'attirer un aiment. Dans notre stator la bobine est divisée en 4 parties, dans le rotor il y a 4 pôles magnétiques (2 "nord" et 2 "sud"), dès que la bobine est alimentée chaque partie attire un des 4 aiments : Le rotor fait un quart de tour. Pour faire plus d'un quart de tour il faut évidemment couper le courant pendant un instant : le temps que le rotor, sur sa lancée, s'éloigne de l'aiment et se rapproche d'un autre...
Pour que le rotor tourne, la position de ses aiments doit être parfaitement synchronisée avec le champ magnétique généré par les bobines : Le champ doit apparaître, attirer l'aiment et disparaître. Si le champ apparaît trop tard, par exemple, les aiments seront encore attirés alors que le rotor aura dépassé les bobines : il est ralenti au lieu d'être accéléré ! On ne peut donc pas non plus injecter directement des "pics" de courant à haute fréquence alors que le rotor ne tourne pas, il faut augmenter petit à petit la fréquence des "pics", étape dont on explique la démarche dans la vidéo.

Comme le rotor ne repose que sur un roulement à billes il y a très peu de frottements lors de sa rotation et on peut l'accélérer énormément. Au bout d'un moment il tourne tellement vite toute l'énergie qu'on lui apporte est compensée par des frottements (du roulement à billes mais aussi de l'air), on ne peut pas le faire tourner plus vite. A 107 000 tours par minutes l'extrémité du rotor de déplace plus de 2 fois plus vite qu'une Formule 1...

Extract of the description in English (electronic translator) :

When an electric current flows through a coil it generates a magnetic field that can attract a magnet. Our stator coil is divided into four parts in the rotor there are four magnetic poles (2 "north" and 2 "south"), when the coil is energized each party attracts the 4magnets : The rotor quarter turn. For more than a quarter turn you obviously cut the power for a moment: as long as the rotor, its momentum, approaches a new magnet. So that the rotor turns, the position his magnets be perfectly synchronized with the signal generated by the coils magnetic field : The field should appear, attract the magnet and disappear. If the field appears too late, for example, will still be attracted magnets while the rotor will exceed coils: it is slowed rather than accelerated ! So you can not directly inject "peaks" of high frequency current while the rotor is not turning, it must gradually increase the frequency of "peaks", which step the process is explained in the video.

• Autres titres : Haute vitesse / High speed motor / Moteur tourne très vite / Haute vitesse de rotation / Ventilateur rapide / High RMP fan motor / fast motor / Idée incroyable expérience TPE TIPE BAC S / vik95170 / expérience science Français.