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2. Moteurs petite puissance page 1Sminaire, 2008 by maxon motor ag, 2008

2. Moteurs puissance faible design, comportement

moteurs DC moteurs EC

Sminaire, maxon motor ag 2008

But de ce chapitre Quels ont les diffrences principales entre les moteurs

DC, EC et pas pas? Quand utiliser des balais en graphite ou en mtaux

prcieux? Qu'est-ce que c'est la commutation lectronique? Et

quelles sont les variantes? Que signifient les caractristiques moteur? Quelles sont

les tolrances?

But: Slection des moteurs.


Partie 1: moteurs DC moteur DC conventionnel moteur DC type maxon sans fer

programmes moteur DC maxon balais en graphite et mtaux prcieux

moteur DC conventionnelconnexions lectriques

carcasse (chemin magn.)

bobine

collecteursystme de balais

noyau en fer

aimant permanent(externe)


Moteur DC maxon sans fer: RE 30

connexions lectriques

bride

carcasse (chemin magn.)

disque collecteur

arbre

bobinage

balais en graphite

Permanent-aimant

collecteur

roulement billes

annaux de scurit

porte balais et couverture arrire

annaux de scurit

roulement billes

Avantage sans fer: aucune couple magntique rsiduel

ne pas de dents magntique, qui sont attirs par l'aimant permanent

rotation rgulire mme des petites vitesses

moins de vibrations et bruits

chaque position du rotor peut tre rgle facilement

sans non-linarits dans le rglage


Avantage sans fer: sans pertes de fer sans fer sans pertes de fer magntisation constante haut rendement, jusqu' plus de 90% faible courant vide, typique < 50 mA ne convient pas pour les moteurs EC

aucune saturation dans le noyau en fer possible Mme des courants levs le couple produit est

strictement proportionnel au courant moteur. aimants plus forts = moteurs plus forts

Avantage sans fer: inductivit faible moins de feu de balais

commutation: fermer et ouvrir un contact sur une charge inductive

dure de vie leve moins de perturbations lectromagntiques plus facile dcontaminer:

condensateur entre les contacts lectriques noyau en ferrite sur le cble

trs court temps de raction du courant problmatique pour une alimentation par impulsions

(self de lissage ncessaire)


Avantage sans fer: construction compacte construction efficace du circuit

magntique(mme si le "air gap" est plus grand) aimant compact au centre relation leve puissance par volume

faible inertie du rotor cylindre creux vs cylindre plain trs haute dynamique temps d'acclrations typiques: 5 50 ms

Familles moteur DC maxon programme RE

puissance optimis moteur DC de qualit avec aimant en NdFeB vitesses et couples levs

A-max rapport prix-puissance avantageuse moteur DC avec aimant en AlNiCo

RE-max performance entre RE et A-max

programme F, A moteurs d'ancienne construction

6 - 75mm

12 - 32mm

13 - 29mm


Systmes de commutations DC

mtaux prcieux idal pour des courants et des

tensions les plus faibles rsistance lectrique du balais

et du contact trs faible (50m) lubrification spciale CLL pour une dure de vie

augmente

graphite idal pour des courants levs balais avec cuivre pour rduire la rsistance

lectrique du balais et du contact graphite sert comme lubrifications systme de ressort pour la prcharge

Commutation DC: caractristiquesgraphite idal pour des courants levs et

des pics de courant idal pour l'opration start-stop pour des moteurs plus grands (

partir de 10W environ)

friction et courant vide plus hauts ne convient pas aux petits

courants plus de bruits missions lectromagntiques

leves plus coteux

mtaux prcieux idal pour des courants et des

tensions les plus faibles idal pour l'opration en continue pour des moteurs plus petits friction trs faible moins de bruit faible missions lectromagn. prix avantageux

ne convient pas aux courants levs et aux pics de courant

ne convient pas l'opration start-stop


Partie 2: Moteurs EC

moteur EC 2 plesrotor intrieur

moteur EC plat multiplerotor extrieur

commutation lectronique avec capteurs effet Hall sans capteur commutation sinusodale

Moteur DC brushless en bref noms: moteur EC, moteur DC brushless comportement comme moteur DC

construction similaire un moteur synchrone (3 phases du bobinage, aimant rotatif)

alimentation des phases selon la position du rotor avantages principales: dure de vie, hautes vitesses bobinage sans fer

avantages similaires come moteurs DC sans fer aucun couple magntique rsiduel peut de vibrations

devient de plus en plus attractif lectronique plus petite et moins coteuse


moteur EC maxon / moteur DC brushless

connexions lectriques bobinage et capteurs Hall

carcasse

print avec capteurs effet Hall

arbre

bobinage maxon 3 phases

aimant de contrle

chemin magntiquelamination en fer

rotor (aimant permanent)

annaux d'quilibrage

roulement billes prcharg

Moteurs EC: Ce qui est en commun connexions lectriques

3 bobinage, 5 capteurs effet Hall roulements

roulements billes prchargs aimant permanent tournant

aimant en NdFeB (rarement SmCo) bobinage au niveau stator

systmes de bobinages diffrents: standard, "knitted", avec noyau en fer


Familles des moteur EC maxon moteur EC maxon

vitesses et couples levs EC-max

rapport prix-puissance avantageux puissance non-optimis: relativement beaucoup

de couple vitesses jusqu' 12000 min-1 environ

EC-powermax puissance optimis: beaucoup de couple vitesses jusqu' 25000 min-1

EC moteur plat rapport prix-puissance trs avantageux vitesses jusqu' 12000 min-1 environ relativement beaucoup de couple

Pertes de fer Origine: Aimant permanent tournant pertes d'hystrse

magntisation permanente du chemin magntique pertes par courants de Foucault

produites par le champs magntique tournant mesures

chemin magntique lamin, matriels spciaux rsultat: chauffage additionnel

des vitesses leves moins de courant est disponible pour produire du couple

voir diagramme plage d'utilisation


Systmes de commutation lectronique

bloc sinus

avec capteur Hall

type comm.

position du rotor

lectronique externe

codeur (+ capt. Hall)sans capteurs

DEC famille DESAECS 35/3

EPOS

But en commun: appliquer le courant pour produire le couple max. orientation relative perpendiculaire des champs

- du rotor (aimant permanent)- et du stator (bobinage)

position du rotor vis--vis du bobinage ncessaire

Commutation en blocposition du rotor partir

des signaux des capteurs effet Hall

1 1 0 0 0 1 10 1 1 1 0 0 00 0 0 1 1 1 0

capteur effet Hall

aimant de commande

0 60 120 180 240 300 360angle de rotation


Commutation en bloc+

_

commutation lectronique

tage de puissance (MOSFET)

EC moteur (aimant, bobinage, capteur)

feedback position rotor

cH3

cH2

cH1

logi

que

de

com

mu

tatio

nphase 1

phase 2

phase 3

Moteur EC multipole: commutation

15


Commutation en bloc 1 1 0 0 0 1 10 1 1 1 0 0 00 0 0 1 1 1 0

0 60 120 180 240 300 360

moteur avec 1 paire de ple position prcis sur 60 commutation tous les 60

moteur avec n paires de ple position prcis sur 60/n commutation tous les 60/n

courants de phase en forme bloc ondulation de couple ondulation de vitesse vibrations

dtection de la position du rotor sans capteurs additionnels mesurer la tension induite (FEM)

point neutrepassage zro de la FEMretard de 30difficile des vitesses basses

Commutation en bloc sans capteurs

RR

R

FEM

0 60 120 180 240 300 360

FEM

impulsionrtrograde

commutation sans capteurs seulement pour opration en

continu des vitesses leves

dmarrage spcial comme les moteurs pas pas


point neutre virtuel point neutre virtuel dans l'lectronique couplage en toile ou en triangle

Commutation en bloc sans capteurs

FEM~1k

~1k

lectroniquecommutation sans capteurs

YYYY

RR

R

~1k

R

R

R

Commutation sinusodaleposition du rotor doit tre connue prcisment typiquement 2'000 points par tour codeur avec 500 impulsions

(capteur effet Hall pour le dmarrage: position absolue)

courant dans les phases sinusodale dcalage des phases: 120 similaire un moteur synchrone

avec frquence variable

Commutation sinusodale pour une vitesse homogne mme des vitesses faibles


Comparaison: moteurs DC et ECmoteur DC opration et commande

simples, mme sans lectronique

sans parts lectroniques dans le moteur

dure de vie limite par la commutation

vitesse limite par la commutation

moteur EC dure de vie et vitesses

leves roulements billes prchargs

sans tincelles

pertes de fer dans le chemin magntique

besoin d'lectronique plus de cbles, connexions plus cher

parts lectroniques au moteur (capteurs effet Hall)

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