Les 20 ans du moteur LRK

Dellmotoren. Ceux-ci étaient eux aussi encore très présents. Et leurs produits n’étaient pas du tout dépassés, car il existait déjà des moteurs sans carter, dérivés de modèles de la NASA venus des États-Unis, qui avaient été modifiés et perfectionnés ici pour s’adapter aux modèles réduits. L’original s’appelait Aveox ; chez Robbe, on l’a rebaptisé Rovox. Ce moteur portait son contrôleur « sur le dos », une solution qui ne devait toutefois pas s’imposer. Très tôt, la société bavaroise Lehner (LMT) avait déjà développé un système de moteur sans balais hautement efficace, qui a ensuite également été adopté par Hacker. Kontronik a suivi un concept très similaire, proposant bien sûr toujours, en plus du moteur, un contrôleur adapté, déjà sans capteur à l’époque. Le moteur Plettenberg, très apprécié chez les concurrents, s’était lui aussi déjà « débarrassé » des gênantes balais de charbon. Les contrôleurs adaptés provenaient de Matthias Schulze. Tous ces moteurs étaient déjà plus petits, plus légers et plus efficaces que leurs prédécesseurs à commutation par charbon, mais présentaient encore l'inconvénient de voir leur puissan-

Esquisse de conception du moteur LRK intégré directement dans le cône d'hélice.

Déjà un peu agacé, Christian s'est finalement tourné vers moi, qui avais déjà publié quelques articles spécialisés sur les moteurs sans balais, pour me demander si je pourrais peut-être écrire quelque chose à ce sujet. Ce qu'il m'a exposé semblait en tout cas intéressant. J'ai rédigé un cahier des charges du point de vue d'un passionné d'aéromodélisme électrique, j'ai dessiné un plan de construction et nous avons convenu de tester le tout ensemble, dans un premier temps, sur deux exemplaires construits par nos soins. Pour cela, nous avons fait appel à Emil Kühfuss, un professionnel de l’usinage des métaux qui avait déjà souvent apporté la solution à des problèmes épineux. C’est à lui que fait référence la dernière lettre de l’acronyme.

Dans ce nouveau moteur, ce n’était plus l’arbre moteur qui tournait, mais l’ensemble du boîtier – un moteur à rotor externe, en somme. Son noyau statique était constitué d’un empilement de 12 tôles, comme on le

que l'on retrouvait comme rotor dans de nombreux moteurs électriques utilisés jusqu'alors. Nous avions démonté à cet effet un moteur Bühler, tel qu'on en trouvait à l'époque dans les outils sans fil.

Le petit plus, c’est qu’il ne fallait désormais enrouler qu’une dent sur deux, ce qui m’a spontanément incité à me porter volontaire pour cette tâche. Je ne l’ai pas regretté sur-le-champ, mais j’en ai tout de même gardé de profondes entailles aux doigts. Tous les débuts sont difficiles. Nous avons néanmoins réussi, tant bien que mal, à répartir le fil de cuivre émaillé de manière relativement uniforme sur les six espaces d’enroulement. Emil avait tourné la bague de fermeture périphérique et les coussinets de palier, tandis que les frères Köhler, qui expérimentaient déjà avec des moteurs à rotor externe (Newtor), ont fourni 14 bandes d’aimants en néodyme ainsi qu’un contrôleur adapté. Pour faire court : le moteur LRK, auquel j’avais entre-temps attribué l’initiale de mon propre nom en guise de lien consensuel, a démontré dès les premiers essais au banc d’essai qu’on ne m’avait pas fait de fausses promesses. Il développait un « couple énorme » avec un bon rendement, c’est pourquoi nous l’avons baptisé « Torquemax LRK » et l’avons comparé au TDi parmi les moteurs automobiles, une appellation qui, à l’époque, pouvait encore être considérée comme tout à fait honorable. Un modèle de canard appelé

« Tristar » (distribution Höllein) a eu l’honneur d’être le premier prototype. Il a volé de manière fulgurante. D'autres essais ont confirmé cette impression. Nous avons rapidement écarté l'idée de déposer un modèle d'utilité et de nous lancer nous-mêmes dans la production, et j'ai décidé de prendre la plume, ou plutôt de me mettre au clavier, pour publier le « code source ». Lors de l'annonce du projet « Construire soi-même un moteur sans balais » (hein ?), on pouvait même sentir au téléphone les rides profondes se former sur le front du rédacteur en chef, pourtant d'ordinaire très ouvert aux innovations. Mais les choses se sont passées autrement.

Au cours des semaines suivantes, mon facteur a eu fort à faire, car les huit pages que « Elektromodell » m’avait généreusement accordées étaient loin de répondre à toutes les questions relatives à la construction artisanale. Néanmoins, un véritable engouement pour la construction artisanale de moteurs semblait se déclencher. Bien sûr, au début, les sources d’approvisionnement en matériaux de construction faisaient défaut. En collaboration avec Klaus « Battmann » Budion (malheureusement décédé depuis), un revendeur de batteries très dynamique à l’époque, j’ai mis en place un service de fourniture de tôles de stator et d’aimants, j’ai transmis des demandes aux fabricants de pièces tournées et j’en suis venu à la conclusion qu’il n’était nullement nécessaire d’avoir été attentif en cours de physique

pour oser se lancer dans la construction d’un moteur électrique. Je me souviens très bien, par exemple, de la commande d’un de mes contemporains qui voulait exactement 14 aimants : sept pôles nord et sept pôles sud ! La joie a dû être d’autant plus grande lorsque cela a tout de même fonctionné. Un autre a envoyé une photo montrant un moteur dont le noyau d’induit comportait, à la place des tôles de dynamo prévues, des vis cylindriques en fer M-10. Le constructeur a écrit que le moteur avait fonctionné du premier coup, mais qu’il chauffait déjà beaucoup au ralenti… ? Une fois, j’ai reçu un appel – c’était à l’époque où les numéros n’apparaissaient pas encore sur l’écran – au cours duquel je n’ai entendu, au bout du fil, qu’un profond soupir et un « Il tourne, il tourne » enroué. Non, ce n’était pas du harcèlement, mais une personne vraiment sympathique qui, après coup, a gentiment donné son nom et qui n’arrivait tout simplement pas à croire qu’elle aussi avait réussi à faire tourner cette machine.

Lorsque les premiers exemplaires ont commencé à fonctionner, une communauté de bricoleurs s’est formée et des rencontres LRK ont été organisées, souvent dans le cadre d’expositions de modèles réduits et de journées aériennes. On y discutait bien sûr aussi des problèmes, inévitables à l’aube de cette nouvelle génération de moteurs. Ainsi, au début, il était difficile de trouver un contrôleur adapté au LRK…

en effet, les variateurs triphasés disponibles sur le marché à l'époque étaient conçus pour des moteurs à rotor interne de 2 à 4 pôles à faible inductance et ne disposaient pas encore d'un calage réglable. De plus, le démarrage pouvait encore être qualifié de plutôt saccadé. Conclusion : il fallait de nouveaux variateurs.

Vers l'an 2000, c'était aussi l'époque où les forums Internet faisaient leurs premiers pas. C'est grâce à eux que, désormais, les actualités se propageaient comme une traînée de poudre. Bien sûr, cela a également donné lieu à la circulation de nombreuses absurdités agressives, auxquelles un auteur attaché à la presse écrite devait, pour le moins, s'habituer. Au bout de quelques mois, j’ai décidé de quitter ce monde parallèle pour me consacrer plutôt à la rédaction de deux articles complémentaires pour le magazine « Elektromodell ». Cela m’a également donné l’occasion de transmettre quelques connaissances de fond et d’effectuer les « réglages fins » nécessaires. Il s’était avéré que le moteur gagnait encore en performance lorsqu’on bobinait effectivement les 12 rainures du stator, qu’il était possible de fonctionner avec seulement 10 pôles et que le principe du moteur rotatif multipolaire pouvait être étendu à d’autres découpes de tôle. C’est ainsi que, très vite, de vieux lecteurs de CD et de streamers

ont été démontés, rebobinés selon les besoins et souvent équipés d’aimants innovants, afin de donner un nouveau souffle aux modèles de parc et d’intérieur. Peter Rother, malheureusement décédé depuis, avait consacré un site Internet dédié à ce domaine expérimental <https://www.aerodesign.de/peter/2001/LRK350/index.html> (encore accessible au moment de la rédaction de ce manuscrit), où, dans une « feuille de route » destinée aux novices en LRK, il donnait d’autres conseils de construction, expliquait les relations physiques et favorisait une meilleure compréhension grâce aux nouveaux moyens de l’animation visuelle. Né en Pologne, il a découvert par la suite qu’une publication sur un sujet similaire avait déjà vu le jour en 1991 dans le cadre d’une thèse de doctorat à l’université de Wrocław. Sur des sites nouvellement créés, tels que « Powercroco », on a beaucoup expérimenté et on a enroulé tout ce qui comportait plus de deux dents. Grâce à la publication d’une quantité infinie de valeurs de mesure issues de l’expérimentation de nombreuses variantes d’enroulement, une grande quantité d’informations instructives a été transmise à une communauté de fans grandissante. Parfois, on pouvait même avoir l’impression que la construction de moteurs d’avion avait pris, à certains endroits, un caractère de fin en soi.

Après s'être déjà aventurée dans le concept de moteur à rotor externe, elle a progressivement augmenté le nombre de pôles de ses moteurs, jusqu'à aboutir finalement au principe LRK. Rolf Strecker a rapidement lancé des petites séries fabriquées à la main pour des clients ayant des demandes spécifiques. Scorpion, aujourd’hui leader incontesté du marché chinois, a fondé l’ensemble de son modèle économique sur le principe LRK. Aux États-Unis en revanche, où j’ai rendu visite à la célèbre entreprise Neu Motors à San Diego, on considérait encore en 2005 le moteur à rotor externe comme une « idée allemande stupide ». Il n’en allait pas de même en Chine ! L’Empire du Milieu s’apprêtait alors, dans un élan d’innocence et grâce à un yuan renminbi systématiquement sous-évalué, à devenir l’atelier du monde occidental. Le quasi-monopole de la fabrication…

On disposait déjà d'une source d'approvisionnement pour les nombreux aimants SE nécessaires. Il était donc logique que des moteurs prêts à l'emploi en provenance d'Extrême-Orient arrivent bientôt ici, à un prix qui ne permettait même pas d'acheter les pièces détachées sur place. Désormais, même les grandes entreprises allemandes de modélisme (à l'époque encore) n'avaient plus d'autre choix. Hacker, Graupner, Jamara, Multiplex, Robbe ainsi que quelques grands distributeurs ont intégré le moteur à rotor externe à leur gamme, chacun dans la couleur d’anodisation de son choix et avec un design de rayons personnalisé. Le fabricant de Shenzhen, dans le sud de la Chine, répondait à toutes les demandes de personnalisation, à condition que le volume de commande soit suffisamment important. Ce dernier a encore été considérablement stimulé lorsque, des années plus tard, les multicoptères sont devenus à la mode ; enfin

Il en fallait au moins quatre par appareil. Des entreprises spécialisées telles que Kontro-nik, Lehner, Plettenberg, etc. ont rapidement emboîté le pas, certaines d’entre elles parvenant à démontrer que même ce qui est déjà bon mérite d’être encore amélioré. L'essor des hélicoptères de voltige au début des années 2010 n'était pas seulement lié au stabilisateur en V, mais aussi à des moteurs à rotor externe à la fois très performants et abordables, car en réalité, et il faut bien le dire, il n’y a absolument rien de compliqué dans un moteur LRK.

Selon une estimation prudente, les dérivés des moteurs LRK ont conquis à ce jour une part de marché de 80 à 90 % dans le domaine des moteurs de modèles réduits. On les trouve, légers comme un gramme, dans le nez en polystyrène des modèles d'intérieur, et pesant plusieurs kilos sous le capot des bolides de voltige, où ils entraînent directement, avec une puissance brutale, des hélices pouvant atteindre près de 30 pouces de diamètre. Les multicoptères, du drone photo amateur au taxi capable de transporter un passager, doivent leur portance à des hordes entières de moteurs multipolaires. J’ai vu des moteurs LRK dans des bateaux de plaisance, des remorqueurs sous-marins, des vélos électriques, des ventilateurs de puissance de voitures de course, et même comme éléments d’entraînement de machines à découper le textile. Au fil de leur évolution, de nombreuses « mutations » utiles ont été intégrées. Le degré élevé de diffusion...

Les moteurs doivent toutefois leur succès non seulement à leur déploiement de puissance adapté à la pratique, car à bas régime, mais aussi au fait que les changements de vitesse se font de manière conventionnelle…

que les moteurs existants pouvaient être réutilisés, qu'ils sont faciles à bobiner et que le reste peut être fabriqué à moindre coût. Mais n'est-ce pas là une évidence pour un moteur de bricoleur… ?