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Comment choisir un moteur DC sans balai

Jun 30, 2017

Aller à la longévité avec une technologie sans balais

Si une application nécessite une vitesse élevée, un fonctionnement silencieux, une faible EMI et une longévité, les moteurs à courant continu sans balai (BLDC) pourraient être ce que vous recherchez. Il existe de nombreux avantages pour la technologie des moteurs sans balai et la vitesse est l'une d'entre elles. Des vitesses plus élevées sont réalisables car il n'y a aucune limitation mécanique imposée par les pinceaux et le collecteur. Un autre avantage est l'élimination du problème actuel d'électroérosion d'érosion souvent rencontré avec des moteurs brossés. Les moteurs BLDC possèdent également une efficacité accrue et génèrent des EMI inférieures (ElectroMagnetic Interference), ce qui est excellent lorsqu'il est utilisé dans des applications RF (radiofréquence). Ils possèdent également des caractéristiques thermiques supérieures sur les moteurs brossés car les enroulements sont sur le stator. Le stator est connecté au boîtier, donc la dissipation thermique est beaucoup plus efficace. En conséquence, la maintenance sur un moteur sans balai est pratiquement inexistante.

Malheureusement, le coût de la construction réduit la technologie BLDC hors de portée pour de nombreuses applications. Vous pouvez facilement passer deux fois plus sur un système sans balais et perdre la simplicité d'un moteur brossé. N'oubliez pas d'économiser la place pour la commande et l'électronique de commande aussi. Vous devrez le monter quelque part s'il n'est pas intégré dans le moteur. Gardez à l'esprit que le moteur ne peut pas être monté trop loin du variateur car de longues courses de câbles ont tendance à introduire du bruit dans le système. Pour compenser, les fils de phase peuvent être tordus et protégés contre les fils de rétroaction sensibles afin de réduire le bruit. Comme pour les moteurs brossés, les moteurs à courant continu sans balais doivent également surmonter le frottement initial. Encore une fois, c'est la somme des pertes de couple qui ne dépend pas de la vitesse. Le frottement dynamique dépend de la vitesse. En fait, le frottement de couple dynamique est la seule chose qui définit des pertes de couple proportionnelles à la vitesse pour BLDC. Une fonction de la vitesse (par exemple en unités métriques de mNm / rpm), le frottement dynamique est dû au frottement visqueux des roulements à billes, ainsi qu'aux courants de Foucault du stator issus du champ magnétique rotatif de l'aimant.

Dans l'ensemble, vous pouvez vous attendre à ce que la courbe de vitesse-couple montre une excellente linéarité pour la technologie BLDC.

 

Conduite de micro-moteurs sans brosse

Contrairement aux moteurs à courant continu brossé (sans noyau), la technologie sans balais ne peut pas être actionnée en se connectant directement à une tension continue à ligne droite. Rappelez-vous, les moteurs brushless utilisent la commutation électronique et il n'y a pas de pinceaux en contact physique avec le collecteur. Le rotor à aimant permanent déclenche un mouvement en chassant un champ magnétique rotatif induit par le courant dans les enroulements du stator.

La création de ce mouvement se fait avec l'électronique et est généralement un signal d'activation / désactivation appelé modulation de largeur d'impulsion (PWM). Normalement fourni par un comparateur, le signal PWM est une tension générée à la suite d'un signal de commande sinusoïdal et d'une fréquence de porte dentaire ou de hacheur. Le signal PWM est activé ou désactivé et livré à un cycle de service régi par la fréquence de découpage. Le signal PWM sera élevé lorsque la commande est supérieure à celle du transporteur (hacheur ou fréquence de commutation). Plus la fréquence de découpage est basse, plus le temps doit gagner en amplitude. Le moteur continuera à accélérer et décélérer avec une augmentation de la densité de courant. Des changements aussi durs dans l'amplitude peuvent entraîner une plus grande ondulation dans la sortie ainsi qu'une durée de vie raccourcie du moteur, il est donc important que la fréquence de commutation soit suffisamment élevée. Les états discrets on / off sont contrôlés par 6 commutateurs à semi-conducteurs qui envoient de manière correspondante le courant amplifié par la phase correcte. Lorsque le courant est inversé par les commutateurs semi-conducteurs, les enroulements du stator sont utilisés de manière plus efficace car plus d'un enroulement sera alimenté.

Pour allumer et éteindre les phases au bon moment, le lecteur nécessite des commentaires. Cela aidera à maintenir l'angle de commutation autour d'un idéal de 90 degrés. Les moteurs brushless sont généralement en circuit fermé (servo) pour fonctionner correctement. Dans de nombreux cas, les effets Hall Hall sont utilisés pour fournir les commentaires requis et commuter les moteurs BLDC. Pour une opération plus fluide, des commutation sinusoïdale (effet Hall Hall) peuvent être utilisées.

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