Louis FOURDAN

janvier 2005 Wissous

février 2006 AMCY

2LF

CONNAISSANCE DU BRUSHLESS

UN DINOSAURE

3LF

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

4LF

FAMILLES BRUSHLESS

• ROTOR INTERNE (Champ magnétique radial)

Inrunner

• ROTOR EXTERNE (Champ magnétique radial)

Outrunner

• ROTOR DISQUE (Champ magnétique axial)

5LF

Stator

Rotor

externe

tôles

roulements

aimantsrectangulaires

anneau fer

coupelle

tube stator

Kit BLDC sans bobinages

6

7LF

Inrunner PLETTENBERG

Stator externe 24 encoches Rotor interne 8 pôles

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

8LF ROTOR DISQUE (Champ magnétique axial)

UN PEU DE THÉORIE …

• FORCE DE LAPLACE (LORENTZ)

OU

• INTERACTIONS MAGNÉTIQUES

Rotor (aimants permanents)

Stator (Champ magnétique « tournant » )

9LF

http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/forcelaplace.html

FORCE DE LAPLACE (LORENTZ)

10LF

N

S

Main droite

FBI

F = B I dL

Fendt

http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/forcelaplace.html

BL à ROTOR EXTERNE

• Moteurs de CD-Rom (9 dents)

• LRK Outrunners (12 dents)

11

Stator 12 d

Stator 9 d

LF

PHYSIQUE STATOR

• Nombre de dents (teeth) ou encoches (slots)

• Diamètre (radial)

• Epaisseur (axiale)

1212 dents MFLY

Stator

LF

BOBINAGES STATOR

•Nombre de bobines (coils)

• Nombre de tours (windings)

• Diamètre du fil (gauge)

• Etoile ou triangle

13

12 dents 12 bobinesLRK 12 dents 6 bobines

LF

Brushless CD-Rom 9/ 9/ 12

9 encoches 9 bobines 12 pôles magnétiques

Schéma ABCABCABC

ou abcabcabc

14

Majuscule = CW

minuscule = CCW

N

A

C

B

A

C

B

Etoile

Triangle

LF

Brushless LRK 12/6/10-14

12 encoches 6 bobines 10 ou 14 pôles magnétiques

Schéma A-b-C-a-B-c-

15

Majuscule = CW

minuscule = CCW

= vide

LF

Brushless LRK 12/12/14

12 encoches 12 bobines 14 pôles magnétiques

Schéma AabBCcaABbcC

16

Majuscule = CW

minuscule = CCW

= vide

LF

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, axe17

14 aimants N.S.N.S.N.S...

Rotor

LF

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.de18LF

Principales configurationsN-C-P

3-3-2 ABC3-3-4 ABC6-6-4 ABCABC = (ABC)x26-6-8 (ABC)x29-9-6 (ABC)x39-9-8 AaABbBCcC9-9-12 (ABC)x312-6-10 A-b-C-a-B-c- (LRK SPS)12-6-14 A-b-C-a-B-c- (LRK SPS)12-12-8 (ABC)x412-12-10 AabBCcaABbcC (LRK distributed)12-12-14 AabBCcaABbcC (LRK distributed)15-15-10 (ABC)x518-9-12 (A-B-C-)x318-18-12 (ABC)x624-24-16 (ABC)x830-30-20 (ABC)x1036-36-20 (ABCbcaCABabcBCAcab)x2

ConventionsN = 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 minusculesEchanger 2 lettres, B et C (échanger b et c aussi) etc ..

19

voir le sitewww.powerditto.de

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 20

Tchéquie, Allemagne,Chine

PRINCIPAUX KITS

• GO-BRUSHLESS EFLY-POWER SLOFLY

• AirCraft World (Japon)

• Brushless Kit (Allemagne)

• Komodo-Hobby

• Little Screamers

• Strong RC Motors

• Causemann

• Batman

21LF

22LF

Du plus petit 5.8 gramme

Jusqu’au plus gros

> 1 kg

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)

23LF

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

24LF

25LF

Vitesse rpm

Puissance

rendementcourant

Point de fonctionnement (couple)

Couple résistant blocage

I max

Tension V

Eta max

Zone utile

REGLE DE BASE N° 2

Adapter la charge au courant « adequat »

26LF

2S LiPo

3S 9x4 ou 9x5

3S LiPo

Pin = 64 W

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 )

27LF

T°C

Alimentation stabilisée CC

2 A par ex.

Brushless

0.5 ohm

Voltmètre

1 V par ex.

Le moteur ne tourne pas

A

B

C

Etoile – triangle ??

Mesures Rm (résistance interne)( Loi d’ohm )

28

Minimiser les résistances de contact !!!

LF

Mesures Kv, Io

29LF

On mesure Io et rpmo à vide f (V)

A

B

C

Alimentation stabilisée

VoltmètreTachymètre

Brushless

RotorESC

Servo tester

Ampèremètre

V

Io

rpmo

rien

Mesures Kv, Io à vide

• Tableau Io et rpmo @ V de 8 à 12 V

• Kv = rpmo / ( V – Rm Io)

30LF

V

Io

A

rpmo Kv

rpm/V 8 9101112

Eta max I Eta max

Rm = 0.9 ohm EXCEL pratique ou Logiciel

0.210 3680 471

0.240 4600 470

0.260 5520 469

% A

alim

71.6

72.8

74

1.366

1.633

1.862

Mesures sur hélices

31LF

A

B

C

Alimentation stabilisée

VoltmètreTachymètre

Brushless

RotorESC

Servo tester

Ampèremètre

V

Io

rpmo

hélice

@V conso (A) , vitesse(rpm) , traction statique(gf) , rendement

BANC DYNAMOMETRIQUE

32LFBalance

Wattmetre

Support

BANC de TRACTION

33LF

BANC « Medusa Research» – liaison PC

34LF

BANC DYNAMOMETRIQUE

Mesure du couple sur boîtier moteur

monté flottant sur roulements

Simulation

• MOTOCALC (brushed et brushless)

• Perso

35LF

• Complet (Batterie, Motorisation, Avion)

• Version complete 1 mois gratuit

• 35 US $

36LF

Gratuits !!

37LF Gratuit !!

Logiciel de configurationConfigurator

• Torcman

• Go Brushless

• Perso

38LF

CONTROLEURS DE VITESSE

• Difficile à faire soi-même

• Prix de 30 à 100 euros et +

• MGM-ComPro

• Castle Creation

• Jeti

• TowerPro Chine

39LFProgrammation USB par câble

40LF

5 V

S Détection Position Rotor

Séquencement

6 switches

Séquence 6x60° Ab , bC , Ca , aB , Bc , cA

a

A

b

B

c

C

6 MosfetsPIC, ATMEL ..

S

Décodage PPM

ESC

41LF

DIY - ESC

• Frédéric BRAME

http://frederic.brame.free.fr/

• Mattias MISERA & Julian WINGERT

http://www.bldc.de/

• Groupes de discussion, forums

Connecteurs

42LF

MP-Jet

Deans

Power Pole

43LF Concept DIY = à faire soi-même

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

45LF Mini turbine brushless

FIN46LF

Moteur perso, Electron-libre (base de données EXCEL)

• LRK-Torquemax (Ron VAN SOMMEREN)

•RC-Groups

DOCUMENTATION

• GOOGLE « brushless », « outrunner »

• Sites français (« Electrofly », « Le Gallou », « Jorge Nolla »)

• Sites en anglais (Powerditto, ..)

• Groupes de discussion, forums

Question subsidiaire

47LF

D’ou vient ce stator, pour moteur à rotor externe ?

A) d’un vélo électrique

B) d’une machine à laver « all black »

C) d’une mini turbine pour éolienne