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Louis FOURDAN janvier 2005 Wissous février 2006 AMCY

CONNAISSANCE DU BRUSHLESS. Louis FOURDAN janvier 2005 Wissous février 2006 AMCY. LF. 2. UN DINOSAURE. LF. 3. BRUSHLESS ( contre BRUSHED ) Pas de balais ni de collecteur = MEILLEURE FIABILITÉ (Durée de vie)

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Louis FOURDAN janvier 2005 Wissous février 2006 AMCY

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  1. CONNAISSANCE DU BRUSHLESS Louis FOURDAN janvier 2005 Wissous février 2006 AMCY LF 2

  2. UN DINOSAURE LF 3

  3. BRUSHLESS ( contre BRUSHED ) • Pas de balais ni de collecteur = MEILLEURE FIABILITÉ • (Durée de vie) • Triphasé (Hexaphasé) = MEILLEUR RENDEMENT • (moins d’ondulation de couple) • Aimants puissants (NeFeB) , roulements à billes • KITS ou RÉCUPERATION (DIY) • Inconvénient : CONTROLEUR + CHER LF 4

  4. FAMILLES BRUSHLESS • ROTOR INTERNE (Champ magnétique radial) • Inrunner • ROTOR EXTERNE (Champ magnétique radial) • Outrunner • ROTOR DISQUE (Champ magnétique axial) LF 5

  5. Kit BLDC sans bobinages Stator coupelle anneau fer tube stator aimants rectangulaires Rotor externe tôles roulements 6

  6. Inrunner PLETTENBERG Stator externe 24 encoches Rotor interne 8 pôles (NN-SS-NN-SS-NN-SS-NN-SS-) LF 7

  7. ROTOR DISQUE (Champ magnétique axial) LF 8

  8. UN PEU DE THÉORIE … • FORCE DE LAPLACE (LORENTZ) • OU • INTERACTIONS MAGNÉTIQUES • Rotor (aimants permanents) • Stator (Champ magnétique « tournant » ) LF 9

  9. http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/forcelaplace.htmlhttp://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/forcelaplace.html FORCE DE LAPLACE (LORENTZ) F = BI dL N B F I Main droite S Fendt LF 10 http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/forcelaplace.html

  10. BL à ROTOR EXTERNE • Moteurs de CD-Rom (9 dents) • LRK Outrunners (12 dents) Stator 9 d Stator 12 d LF 11

  11. PHYSIQUE STATOR • Nombre de dents (teeth) ou encoches (slots) • Diamètre (radial) • Epaisseur (axiale) Stator LF 12 dents MFLY 12

  12. BOBINAGES STATOR • Nombre de bobines (coils) • Nombre de tours (windings) • Diamètre du fil (gauge) • Etoile ou triangle 12 dents 12 bobines LRK 12 dents 6 bobines LF 13

  13. Brushless CD-Rom 9/ 9/ 12 9 encoches 9 bobines 12 pôles magnétiques Schéma ABCABCABC ou abcabcabc Majuscule = CW minuscule = CCW Etoile N A A B B C C Triangle LF 14

  14. Majuscule = CW minuscule = CCW = vide Brushless LRK 12/6/10-14 12 encoches 6 bobines 10 ou 14 pôles magnétiques Schéma A-b-C-a-B-c- LF 15

  15. Majuscule = CW minuscule = CCW = vide Brushless LRK 12/12/14 12 encoches 12 bobines 14 pôles magnétiques Schéma AabBCcaABbcC LF 16

  16. PHYSIQUE ROTOR • Nombre de pôles magnétiques (pair) • Groupes d’aimants / pôle (1 ou +) • N.S.N.S ou NN.SS.NN.SS etc .. • Intervalles (gaps) • Anneau fer (ring) • Cloche (bell) • Diamètre, axe Rotor 14 aimants N.S.N.S.N.S... LF 17

  17. AIMANTS • Néodyme (NdFeB) • Poudre frittée + protection Nickel ou Or • Taille : exemple 10x4x2 mm (plat ou incurvé) • Grade .. N40, N45, N48, N50 • Magnétisation dans l’épaisseur • Gamme de température • www.supermagnete.de LF 18

  18. Principales configurations N-C-P 3-3-2 ABC 3-3-4 ABC 6-6-4 ABCABC = (ABC)x2 6-6-8 (ABC)x2 9-9-6 (ABC)x3 9-9-8 AaABbBCcC 9-9-12 (ABC)x3 12-6-10 A-b-C-a-B-c- (LRK SPS) 12-6-14 A-b-C-a-B-c- (LRK SPS) 12-12-8 (ABC)x4 12-12-10 AabBCcaABbcC (LRK distributed) 12-12-14 AabBCcaABbcC (LRK distributed) 15-15-10 (ABC)x5 18-9-12 (A-B-C-)x3 18-18-12 (ABC)x6 24-24-16 (ABC)x8 30-30-20 (ABC)x10 36-36-20 (ABCbcaCABabcBCAcab)x2 Conventions N = nuts(branches, encoches) C = Coils (bobines) P = Pôles magnétiques Majuscule = CW Minuscule = CCW ( motif ) x n motif répété n fois Isomorphismes (peut inverser le sens) Permuter majuscules et minuscules Echanger 2 lettres, B et C (échanger b et c aussi) etc .. voir le site www.powerditto.de 19

  19. PRINCIPALES MARQUES • ELECTRONIC MODEL (seul français) • MODEL MOTORS (AXI) • FLYWARE • TORCMAN • KONTRONIK • PLETTENBERG • MEGA MOTORS • MP-JET • ACTRO • MFLY • FreeAir • CEMECH • PJS • Potensky • HIMAX • HYPERION • FEIGAO , TOWER PRO • ALIGN Tchéquie, Allemagne, Chine 20

  20. PRINCIPAUX KITS • GO-BRUSHLESS EFLY-POWER SLOFLY • AirCraft World (Japon) • Brushless Kit (Allemagne) • Komodo-Hobby • Little Screamers • Strong RC Motors • Causemann • Batman 21 LF

  21. Du plus petit 5.8 gramme Jusqu’au plus gros > 1 kg 22 LF

  22. PARAMETRES DE BASE • Kv rpm/V coefficient de vitesse • Rm ohm résistance phase-phase • Io A courant à vide (@ tension V) • dIo / dV pente de Io fonction de V • (Kt mNm/A) coefficient de couple • Produit Kv Kt = CONSTANTE (environ 9500) 23 LF

  23. REGLE DE BASE N° 1 • Nbw = Nombre de tours par dent (conducteurs/encoche) • Plus Nbw est grand , plus il y a de couple • Plus la vitesse est faible. • Kv (rpm/V) plus petit • et lycée de versailles 24 LF

  24. Tension V Point de fonctionnement (couple) Puissance Eta max Vitesse rpm courant rendement I max Zone utile Couple résistant blocage 25 LF

  25. 3S LiPo 2S LiPo Pin = 64 W 3S 9x4 ou 9x5 REGLE DE BASE N° 2 Adapter la charge au courant « adequat » 26 LF

  26. REGLE N°3 • Essai de température T°C • Sur table, avec l’hélice .. Observer • et la consommation I (ampères) • Sachant qu’en vol ce sera moins dur • ( sauf « cochon pendu » maintenu ) T°C 27 LF

  27. ! Minimiser les résistances de contact !! Mesures Rm (résistance interne) ( Loi d’ohm ) Voltmètre 1 V par ex. Etoile – triangle ?? Le moteur ne tourne pas Alimentation stabilisée CC 2 A par ex. Brushless 0.5 ohm A B C 28 LF

  28. rpmo Tachymètre Voltmètre Alimentation stabilisée V Rotor ESC A Ampèremètre Io B C Brushless Servo tester Mesures Kv, Io rien On mesure Io et rpmo à vide f (V) 29 LF

  29. Mesures Kv, Io à vide • Tableau Io et rpmo @ V de 8 à 12 V • Kv = rpmo / ( V – Rm Io) alim Io A rpmo Kv rpm/V Eta max I Eta max V % A 8 0.210 3680 471 71.6 1.366 9 10 0.240 4600 470 72.8 1.633 11 12 0.260 5520 469 74 1.862 Rm = 0.9 ohm EXCEL pratique ou Logiciel 30 LF

  30. Mesures sur hélices rpmo Tachymètre Voltmètre Alimentation stabilisée V Rotor ESC A Ampèremètre Io B C Brushless Servo tester hélice BANC DYNAMOMETRIQUE @V conso (A) , vitesse(rpm) , traction statique(gf) , rendement LF 31

  31. BANC de TRACTION Support Wattmetre Balance LF 32

  32. BANC « Medusa Research» – liaison PC LF 33

  33. BANC DYNAMOMETRIQUE Mesure du couple sur boîtier moteur monté flottant sur roulements LF 34

  34. Simulation • MOTOCALC (brushed et brushless) • Perso • Complet (Batterie, Motorisation, Avion) • Version complete 1 mois gratuit • 35 US $ LF 35

  35. Gratuits !! LF 36

  36. LF 37 Gratuit !!

  37. Logiciel de configuration • Configurator • Torcman • Go Brushless • Perso LF 38

  38. CONTROLEURS DE VITESSE • Difficile à faire soi-même • Prix de 30 à 100 euros et + • MGM-ComPro • Castle Creation • Jeti • TowerPro Chine Programmation USB par câble LF 39

  39. ESC PIC, ATMEL .. 6 Mosfets Séquencement 6 switches A B C Décodage PPM a b c S 5 V S Détection Position Rotor Séquence 6x60° Ab , bC , Ca , aB , Bc , cA LF 40

  40. DIY - ESC • Frédéric BRAME • http://frederic.brame.free.fr/ • Mattias MISERA & Julian WINGERT • http://www.bldc.de/ • Groupes de discussion, forums LF 41

  41. Connecteurs MP-Jet Deans Power Pole LF 42

  42. Concept DIY = à faire soi-même LF 43

  43. Double stator 9S-9C-6P LF 44

  44. Mini turbine brushless LF 45

  45. DOCUMENTATION • GOOGLE « brushless », « outrunner » • Sites français (« Electrofly », « Le Gallou », « Jorge Nolla ») • Sites en anglais (Powerditto, ..) • Groupes de discussion, forums • Moteur perso, Electron-libre (base de données EXCEL) • LRK-Torquemax (Ron VAN SOMMEREN) • RC-Groups FIN LF 46

  46. Question subsidiaire D’ou vient ce stator, pour moteur à rotor externe ? • d’un vélo électrique • d’une machine à laver « all black » • d’une mini turbine pour éolienne LF 47

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