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) Triphasé (Hexaphasé) = MEILLEUR RENDEMENT (moins d’ondulation de couple) Aimants puissants (NeFeB) , roulements à billes KITS ou RÉCUPERATION (DIY) Inconvénient : CONTROLEUR + CHER LF 4

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

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

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

ROTOR DISQUE (Champ magnétique axial) LF 8

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

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

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

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

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

9 encoches 9 bobines 12 pôles magnétiques Schéma ABCABCABC 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

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

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

PHYSIQUE ROTOR N.S.N.S ou NN.SS.NN.SS etc .. Intervalles (gaps) 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

AIMANTS Taille : exemple 10x4x2 mm (plat ou incurvé) 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

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

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

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

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

Kv rpm/V coefficient de vitesse Rm ohm résistance phase-phase 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

Plus la vitesse est faible. 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

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

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

Sur table, avec l’hélice .. Observer et la consommation I (ampères) 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

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

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

Tableau Io et rpmo @ V de 8 à 12 V Kv = rpmo / ( V – Rm Io) 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

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

BANC de TRACTION Support Wattmetre Balance LF 32

BANC « Medusa Research» – liaison PC LF 33

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

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

Gratuits !! LF 36

LF 37 Gratuit !!

Logiciel de configuration Configurator Torcman Go Brushless Perso LF 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

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

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

Connecteurs MP-Jet Deans Power Pole LF 42

Concept DIY = à faire soi-même LF 43

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

Mini turbine brushless LF 45

GOOGLE « brushless », « outrunner » 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

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