FR2681484A1 - Boitier electronique de commande pour moteur a courant continu sans balais, a commutation electronique. - Google Patents

Boitier electronique de commande pour moteur a courant continu sans balais, a commutation electronique. Download PDF

Info

Publication number
FR2681484A1
FR2681484A1 FR9111783A FR9111783A FR2681484A1 FR 2681484 A1 FR2681484 A1 FR 2681484A1 FR 9111783 A FR9111783 A FR 9111783A FR 9111783 A FR9111783 A FR 9111783A FR 2681484 A1 FR2681484 A1 FR 2681484A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
motor
brushless
circuit
electronic
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9111783A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2681484B3 (fr
Inventor
De Rudnicki Vincent
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RUDNICKI VINCENT DE
Pellenc SAS
Original Assignee
RUDNICKI VINCENT DE
Pellenc et Motte SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RUDNICKI VINCENT DE, Pellenc et Motte SA filed Critical RUDNICKI VINCENT DE
Priority to FR9111783A priority Critical patent/FR2681484B3/fr
Publication of FR2681484A1 publication Critical patent/FR2681484A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2681484B3 publication Critical patent/FR2681484B3/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration

Abstract

Boîtier électronique de commande pour moteur à courant continu sans balais, à commutation électronique (moteur brushless), permettant de piloter le moteur en vitesse par variation de la tension d'alimentation tel un moteur à courant continu classique à balais, ainsi que de la façon particulière aux moteurs brushless, par variation d'un signal de commande sur le boîtier, ce dernier comprenant, de manière connue en soi, un circuit de contrôle des ordres de commutation (MC33035) et un circuit d'interface avec la puissance (MPM3003), caractérisé en ce que ce boîtier possède: - une protection constituée par une limitation en courant moyen à 5 ampères, pour le moteur; - une protection constituée par une limitation en courant crète à 9 ampères, pour la carte; - une protection en température limitant, par exemple, à 85 degrés C la température du boîtier; - et une protection contre L'inversion de polarité de la tension d'alimentation.

Description

Boîtier électronique de commande pour moteur à courant continu sans balais, à commutation électronique.
La présente invention concerne un boîtier électronique de commande particulier, destiné à piloter un moteur à courant continu sans balais (couramment appelé moteur brushless), de la meme façon qu'un moteur à courant continu classique (moteur DC), ainsi que de la manière propre aux moteurs brushless.
L'ensemble de cette commande associé à un moteur brushless peut remplacer avantageusement un moteur DC classique de puissance équivalente, dans quelque domaine d'application que ce soit, tels que la robotique, la machine outil ou toute autre commande d'objet ou d'axe en rotation.
Le but recherché est de permettre aux utilisateurs de moteurs DC classiques de remplacer facilement ceux-ci par des moteurs brushless pour bénéficier des avantages de ce type de moteur et ce à un moindre coût.
Les moteurs à courant continu sans balais (brushless) sont restés longtemps ignorés, mais ils font maintenant l'objet de nombreuses applications pratiques. Cet engouement est dû aux multiples avantages offerts par le moteur brushless : moins de perturbations électromagnétiques, une meilleure dissipation thermique, une plus grande vitesse de rotation donc un meilleur couple, ainsi qu'une plus grande fiabilité par rapport aux moteurs DC classiques.
Les moteurs à courant continu classiques sont constitués d'un stator à aimant permanent et d'un rotor formé par les enroulements du bobinage qui sont reliés un à un au collecteur. L'alimentation de ces enroulements se fait sur ce collecteur via des contacts appelés charbons". Cette technologie ne permet qu'une vitesse de rotation Limitée due aux frottements collecteur-charbons générant des arcs électriques, donc une usure rapide de ceux-ci, et nécessitant une maintenance régulière.
Les moteurs brushless sont, contrairement aux précédents, constitués d'un stator que forment les enroulements du bobinage (trois ou quatre) et d'un rotor à aimant permanent. Ainsi, l'alimentation du moteur est faite directement sur le bobinage sans aucune pièce mécanique intermédiaire. De ce fait, les moteurs brushless peuvent tourner plus vite et procurer une fiabilité extrême sans nécessité de maintenance.
Tandis que la commande des moteurs DC classiques requiert seulement un amplificateur à courant continu simple, la commande des moteurs brushless impose l'utilisation de plusieurs amplificateurs et d'un étage de décodage de trois signaux de contrôle pour commuter les phases. Le coût de la commande s'en trouve grandement augmenté.
On trouve aujourd'hui plusieurs types de commandes, mais elLes correspondent soit à des moteurs de très faible puissance, soit à des moteurs de très forte puissance, ou alors elles sont d'une complexité telle qu'elles engendrent un surcoût important inadéquat dans le cadre d'applications simples.
Pour les moteurs de faible puissance dont le courant nécessaire au moteur est inférieur à un ampère, la commande se résume à un monocomposant électronique intégrant tous les signaux de contrôle. La miniaturisation de ces moteurs les rend onéreux et ils ne sont concurrentiels par rapport aux moteurs DC classiques que dans le cadre d'applications spécifiques.
Pour les moteurs de forte puissance, qu'ils soient sans balais ou DC classiques, l'électronique de pilotage est nécessaire. Bien que celle du moteur brushless soit plus conséquente, les performances des moteurs brushless compensent bien le surcoût. On trouve donc de nombreuses réalisations répondant aux besoins des moteurs brushless de puissance.
Dans le cadre de L'invention, à savoir les moteurs de moyenne puissance dont le courant normal est de l'ordre de 5 ampères, il n'existe que des commandes complexes incluant
L'étage de pilotage, l'étage de puissance et un étage intelligent réalisant une boucle d'asservissement.
Ces commandes sont très onéreuses et, de ce fait, il devient tres difficile d'utiliser des moteurs brushless en lieu et place des moteurs DC classiques pour les applications simples. De plus, il n'est possible, avec ces commandes, de piloter les moteurs brushless que de la manière qui leur est spécifique et non comme un moteur DC classique.
La commande selon la présente invention, permet de remplacer un moteur DC classique par un moteur brushless, en conservant le même principe de pilotage par variation de la tension d'alimentation tout en gardant la possibilité de piloter de la façon spécifique au moteur brushless. Cette commande et le moteur brushless piloté par celle-ci, sont utilisables dans toutes applications où un moteur DC peut convenir.
Cette commande comporte en outre les caractéristiques suivantes - limitation en courant moyen à 5 ampères pour protéger le moteur ; - Limitation en courant crète à 9 ampères pour protéger la commande ; - protection contre l'inversion de tension d'alimentation ; - protection en température limitant, par exemple, à 85 degrés C, la température du boîtier.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et de l'unique figure du dessin annexé, laquelle représente le circuit électronique du boiter de commande pour moteur à courant continu sans balais, à commutation électronique, selon l'invention.
Le boîtier électronique de commande selon l'invention est composé de deux éléments principaux, à savoir : le circuit de contrôle des ordres de commutation, un MC33035 ou un montage équivalent architecturé de La même manière, et le circuit d'interface avec La puissance, un MPM3003 ou un montage équivalent architecturé de la même manière, ces circuits étant connus en soi.
L'utilisation de ces circuits qui intègrent tous le traitement des signaux nécessaires au pilotage des moteurs brushless permet de réduire la taille du boîtier.
Le pont de puissance MPM3003, ou le montage équivalent architecturé de la même manière, est constitué de six transistors Mosfets, les trois transistors de tête étant des canaux P tandis que les trois transistors de pieds sont des canaux N.
Ainsi, il est aisé de piloter les transistors directement par les étages de sortie du MC33035 en n'utilisant que de simples résistances (R3 à R11) limitant la tension Vgs des transistors de tête à 12 Volts. La tension Vgs des transistors de pieds est limitée à 12 Volts, directement par la tension d'alimentation du MC33035 qui est générée par le transistor T01 monté en ballast avec la résistance ROI et la diode Zener D02.
Le MC33035 gère les signaux issus des capteurs à effet
Hall et, d'après un décodage propre, génère les signaux de commande des trois phases. il fournit en outre La tension d'alimentation de ces capteurs à 6,2 Volts.
Le MC33035 permet de piloter le moteur en mode PWM à largeur d'impulsion variable mais si cette particularité n'est pas exploitée il est alors possible, en faisant varier la tension d'alimentation, de moduler la vitesse du moteur.
Pour utiliser le mode PWM, le circuit possède une horloge dont la fréquence est fixée par la résistance R02 et le condensateur C03 à environ 22kHz. Le signal triangulaire ainsi généré est comparé à une entrée analogique pouvant varier de 1,4 Volts à 4 Volts. Il en résulte un signal carré à rapport cyclique variable qui, appliqué dans un ordre correct sur les entrées du pont de puissance MPM3003, ou son équivalent, pilote le moteur en mode dit haché. L'inductance du moteur et les selfs accumulatrices L01, L02, L03, permettent de lisser le courant du moteur.
Le MC33035 possède différentes entrées exploitées dans la commande.
L'entrée "enable" (broche 10 du connecteur) permet de couper la commande du moteur et de le laisser en "roue libre". Sur cette entrée, est aussi connectée la protection en température formée autour du transistor T03, de la résistance R24, de la thermistance CTNO1 et du condensateur
C09. Quand la température augmente, la résistance de la thermistance de la CTNO1 diminue et lorsqu'elle est telle que la tension de base du transistor T03 dépasse 0,7 volts, celui-ci commute à la masse, et la sortie puissance est déconnectée.
L'entrée "Ena" (broche 10 du connecteur) permet de couper L'alimentation du moteur, ceci le rendant libre.
L'entrée "DIR" (broche 11 du connecteur) permet d'inverser le sens de rotation du moteur.
L'entrée "Speed" (broche 12 du connecteur) permet de faire varier la vitesse de rotation du moteur. Les entrées "Dir" et "Enable" sont protégées par des diodes D03 et D04 contre des tensions supérieures à 6,2 volts (ces entrées sont maintenues à ce niveau par des résistances de rappel internes au MC33035).
Le boîtier selon l'invention possède deux protections en courant, nécessaires pour commander de façon fiabLe les moteurs brush less.
Pour les deux protections, le courant est prélevé sur la résistance R20.
La première est formée autour de la résistance R19, du condensateur C05, des résistances R18, R17, et du condensateur C06. Elle permet de limiter le courant crète à 9 ampères et ainsi de protéger le MPM3003. En effet, à l'occasion de chaque commutation des phases, si le couple demandé au moteur est important, le rapport tension d'alimentation/résistance interne module + moteur ne doit pas dépasser la valeur maximum tôlérée par le MPM3003. Pour limiter cette valeur, la tension prélevée sur la résistance
R20, puis intégrée par la résistance R19 et le condensateur
C05, est comparée au seuil de tension fixé par les résistances R18 et R17. La constante d'intégration du courant crète est fixée à 2,2 micro-secondes pour éliminer les parasites de commutation tout en détectant les surintensités brèves.Le résultat de cette comparaison interne au MC33035 interrompt directement le signal PWM après un temps de 10 micro-secondes. Ainsi la limitation se fait pulse par pulse.
La seconde limitation est en courant moyen et permet de protéger le moteur contre un échauffement excessif. La détection faite sur la résistance R20 est intégrée fortement par la résistance R16 et par le condensateur C04 sur une durée de 10 millisecondes. Ce signal est amplifié par le quadruple ampli opérationnel IC02 avec un gain de 5, puis comparé à un seuil réglable par potentiomètre et la résistance R15. Quand le courant est dépassé, la sortie du comparateur bascule à 12 volts et alimente la boucle de rétroaction comprenant les résistances R14 et R13, qui diminue rapidement le rapport cyclique jusqu'à l'annuler si nécessaire. Cette limitation est réglable par le potentiomètre P01 et accessible de L'extérieur du boîtier.
La protection contre l'inversion de la polarité de la tension d'alimentation est assurée par la diode DOl.
On indique ci-après la nature des différents composants du circuit électronique illustré sur le dessin, en se reportant aux références figurant sur ce dernier C01 : CONDENSATEUR CHIMIQUE, 100MF/100V
C02 : CONDENSATEUR CHIMIQUE, IO!tF/60V
C03 : CONDENSATEUR CERAMIQUE, ?OnF
C04 : CONDENSATEUR CERAMIQUE, 100nF C05 : CONDENSATEUR CERAMIQUE, 100nF
C06 : CONDENSATEUR CERAMIQUE, 100nF
C07 : CONDENSATEUR CHIMIQUE, 470nF
C08 : CONDENSATEUR CHIMIQUE, 1MF/25V
C09 : CONDENSATEUR CERAMIQUE, 100nF R01 : RESISTANCE, 1 kOHMS 1/2W
R02 : RESISTANCE, 4.7 kOHMS 1/4W
R03 : RESISTANCE, 1.5 kOHMS 1/2W
R04 :RESISTANCE, 1.5 kOHMS 1/2W R05 : RESISTANCE, 1.5 kOHMS 1/2W
R06 : RESISTANCE, 470 OHMS 1/4W
R07 : RESISTANCE, 470 OHMS 1/4W R08 : RESISTANCE, 470 OHMS 1/4W
R09 : RESISTANCE, 1 kOHMS 1/2W
R10 : RESISTANCE, 1 kOHMS 1/2W Rll : RESISTANCE, 1 kOHMS 1/2W
R12 . RESISTANCE, 150 kOHMS 1/4W
R13 : RESISTANCE, 1 MOHMS 1/4W
R14 : RESISTANCE, 100 kOHMS 1/4W RIS : RESISTANCE, 27 kOHMS 1/4W
R16 : RESISTANCE, 100 kOHMS 1/4W
R17 : RESISTANCE, 10 kOHMS 1/4W
R18 : RESISTANCE, 100 kOHMS 1/4W
R19 : RESISTANCE, 22 OHMS 1/4W
R20 : RESISTANCE, 0.1 OHM 5W
R21 : RESISTANCE, 10 kOHMS
R22 : RESISTANCE, 47 kOHMS 1/4W
R23 : RESISTANCE, 1 MOHMS 1/4W
R24 : RESISTANCE, 100 OHMS 1/4W
R25 : RESISTANCE, 100 kOHMS 1/4W
R26 : RESISTANCE, 330 kOHMS 1/4W D01 : DIODE, BYW29-100
D02 : DIODE ZENER, BZX85C12
D03 : DIODE SIGNAL, BAS21
D04 : DIODE SIGNAL, BAS21 DII : DIODE SIGNAL, BAS21 POl : POTENTIOMETRE, 1OkOHMS
LOi : SELF DE CHOC, 100MH/3Amp
L02 : SELF DE CHOC, 100yH/3Amp
L03 : SELF DE CHOC, 100yH/3Amp
T01 : TRANSISTOR NPN, TIP29C
T02 : PONT MOSFETS N & , MPM3003 ou équivalent
T03 : TRANSISTOR NPN, BSR14
IC02 : QUADRUPLE AMPLI OPERATIONNEL LM324
ICO1 : CIRCUIT CONTROLE MOTEUR BRUSHLESS MC33035 CTNO1 : THERMISTANCE 10 kOHMS

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS 1. - Boîtier électronique de commande pour moteur à courant continu sans balais, à commutation électronique (moteur brushless), permettant de piloter le moteur en vitesse par variation de la tension d'alimentation tel un moteur à courant continu classique à balais, ainsi que de la façon particulière aux moteurs brushless, par variation d'un signal de commande sur Le boîtier, ce dernier comprenant, de manière connue en soi, un circuit de contrôle des ordres de commutation (MC33035) et un circuit d'interface avec la puissance (MPM3003), caractérisé en ce que ce boîtier possède : : - une protection constituée par une limitation en courant moyen à 5 ampères, pour le moteur ; - une protection constituée par une limitation en courant crète à 9 ampères, pour la carte ; - une protection en température limitant, par exemple, à 85 degrés C la température du boîtier ; - et une protection contre l'inversion de polarité de la tension d'alimentation.
  2. 2. - Boiter électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de contrôle des ordres de commutation (MC33035) possède une entrée (DIR) permettant d'inverser le sens de rotation du moteur.
  3. 3. - Boîtier électronique de commande suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que Le circuit de contrôle des ordres de commutation (MC33035) possède une entrée (ENABLE) permettant de couper l'alimentation du moteur et de mettre celui-ci en roue libre.
FR9111783A 1991-09-18 1991-09-18 Boitier electronique de commande pour moteur a courant continu sans balais, a commutation electronique. Expired - Lifetime FR2681484B3 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9111783A FR2681484B3 (fr) 1991-09-18 1991-09-18 Boitier electronique de commande pour moteur a courant continu sans balais, a commutation electronique.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9111783A FR2681484B3 (fr) 1991-09-18 1991-09-18 Boitier electronique de commande pour moteur a courant continu sans balais, a commutation electronique.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2681484A1 true FR2681484A1 (fr) 1993-03-19
FR2681484B3 FR2681484B3 (fr) 1994-03-11

Family

ID=9417267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9111783A Expired - Lifetime FR2681484B3 (fr) 1991-09-18 1991-09-18 Boitier electronique de commande pour moteur a courant continu sans balais, a commutation electronique.

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2681484B3 (fr)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000038311A1 (fr) * 1998-12-23 2000-06-29 Stryker Corporation Circuit de commande pour reguler un moteur a courant continu
CN102638209A (zh) * 2012-03-31 2012-08-15 苏州大一装备科技有限公司 中压高转速无刷直流电机驱动器
CN102751927A (zh) * 2012-08-01 2012-10-24 遵义天义利威机电有限责任公司 串励有刷直流电机控制器
CN106787639A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 贵州航天林泉电机有限公司 一种电机自举启动电路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000038311A1 (fr) * 1998-12-23 2000-06-29 Stryker Corporation Circuit de commande pour reguler un moteur a courant continu
CN102638209A (zh) * 2012-03-31 2012-08-15 苏州大一装备科技有限公司 中压高转速无刷直流电机驱动器
CN102751927A (zh) * 2012-08-01 2012-10-24 遵义天义利威机电有限责任公司 串励有刷直流电机控制器
CN106787639A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 贵州航天林泉电机有限公司 一种电机自举启动电路

Also Published As

Publication number Publication date
FR2681484B3 (fr) 1994-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2635154B1 (fr) Sèche-cheveux léger et performant
CA2639391C (fr) Dispositif de freinage electrique securitaire avec moteur a aimants permanents et regulation du couple de freinage
FR2803700A3 (fr) Ventilateur a moteur a courant continu sans balai alimente par une source d'energie en courant alternatif
EP1436878B1 (fr) Alternateur a pont de redressement, notamment pour vehicule automobile
EP0245415B1 (fr) Dispositif limiteur du courant d'alimentation pour un moteur electrique a courant continu
EP0783201B1 (fr) Moteur électrique de type synchrone à aimants permanents et véhicule comportant un tel moteur
EP0445015B1 (fr) Dispositif de commutation de vitesse pour moteur électrique
EP0194921A1 (fr) Moteur électrique comportant un dispositif de protection à thermistances contre les surintensités
FR2681484A1 (fr) Boitier electronique de commande pour moteur a courant continu sans balais, a commutation electronique.
EP0018904A1 (fr) Moteur à courant continu sans collecteur
FR2517899A1 (fr) Moteur a courant continu sans balai
WO2013132182A1 (fr) Procede de pilotage d'un pont de puissance, dispositif de pilotage, pont de puissance et systeme de machine electrique tournante correspondants
EP3900187B1 (fr) Systeme d'interrupteur comprenant un dispositif de limitation de courant
EP0670628B1 (fr) Dispositif d'alimentation pour moteur électrique à courant alternatif
FR2747431A1 (fr) Pompe turbomoleculaire a paliers magnetiques actifs
EP2179501B1 (fr) Dispositif d'alimentation d'un actionneur domotique et procede de fonctionnement d'un tel dispositif
EP0366521B1 (fr) Dispositif d'alimentation d'un moteur électrique à courant continu, notamment pour toît ouvrant de véhicule automobile
EP0911957B1 (fr) Moteur asynchrome monophasé à deux enroulements
FR2779586A1 (fr) Dispositif pour le reglage de la vitesse de rotation d'un moteur a commutateur a excitation serie ou a excitation shunt
FR3059856B1 (fr) Demarreur adaptatif pour moteur a combustion interne
JP3814061B2 (ja) モータ制御回路
FR2458933A1 (fr) Moteur a courant continu sans contact glissant
FR2687257A1 (fr) Moteur a courant continu a collecteur electronique.
EP1496607B1 (fr) Dispositif comportant un moteur électrique et un variateur de vitesse.
WO2022223756A1 (fr) Convertisseur de tension comprenant un dispositif de protection