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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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Presentation Transcript
slide2

CONNAISSANCE DU BRUSHLESS

Louis FOURDAN

janvier 2005 Wissous

février 2006 AMCY

LF

2

slide4

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

slide5

FAMILLES BRUSHLESS

  • ROTOR INTERNE (Champ magnétique radial)
  • Inrunner
  • ROTOR EXTERNE (Champ magnétique radial)
  • Outrunner
  • ROTOR DISQUE (Champ magnétique axial)

LF

5

slide6

Kit BLDC sans bobinages

Stator

coupelle

anneau fer

tube stator

aimants

rectangulaires

Rotor

externe

tôles

roulements

6

slide7

Inrunner PLETTENBERG

Stator externe 24 encoches

Rotor interne 8 pôles

(NN-SS-NN-SS-NN-SS-NN-SS-)

LF

7

slide9

UN PEU DE THÉORIE …

  • FORCE DE LAPLACE (LORENTZ)
  • OU
  • INTERACTIONS MAGNÉTIQUES
  • Rotor (aimants permanents)
  • Stator (Champ magnétique « tournant » )

LF

9

slide10

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

slide11

BL à ROTOR EXTERNE

  • Moteurs de CD-Rom (9 dents)
  • LRK Outrunners (12 dents)

Stator 9 d

Stator 12 d

LF

11

slide12

PHYSIQUE STATOR

  • Nombre de dents (teeth) ou encoches (slots)
  • Diamètre (radial)
  • Epaisseur (axiale)

Stator

LF

12 dents MFLY

12

slide13

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

slide14

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

slide15

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

slide16

Majuscule = CW

minuscule = CCW

= vide

Brushless LRK 12/12/14

12 encoches 12 bobines 14 pôles magnétiques

Schéma AabBCcaABbcC

LF

16

slide17

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

slide18

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

slide19

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

slide20

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

slide21

PRINCIPAUX KITS

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

21

LF

slide22

Du plus petit 5.8 gramme

Jusqu’au plus gros

> 1 kg

22

LF

slide23

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

slide24

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

slide25

Tension V

Point de fonctionnement (couple)

Puissance

Eta max

Vitesse rpm

courant

rendement

I max

Zone utile

Couple résistant

blocage

25

LF

slide26

3S LiPo

2S LiPo

Pin = 64 W

3S 9x4 ou 9x5

REGLE DE BASE N° 2

Adapter la charge au courant « adequat »

26

LF

slide27

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

slide28

!

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

slide29

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

slide30

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

slide31

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

slide32

BANC de TRACTION

Support

Wattmetre

Balance

LF

32

slide34

BANC DYNAMOMETRIQUE

Mesure du couple sur boîtier moteur

monté flottant sur roulements

LF

34

slide35

Simulation

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

LF

35

slide37

LF

37

Gratuit !!

slide38

Logiciel de configuration

  • Configurator
  • Torcman
  • Go Brushless
  • Perso

LF

38

slide39

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

slide40

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

slide41

DIY - ESC

  • Frédéric BRAME
  • http://frederic.brame.free.fr/
  • Mattias MISERA & Julian WINGERT
  • http://www.bldc.de/
  • Groupes de discussion, forums

LF

41

slide42

Connecteurs

MP-Jet

Deans

Power Pole

LF

42

slide46

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

slide47

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