Moteur brushless Etude d'un ventilateur Superred modèle CHA8012B de Cheng Home Electronic CO.LTD. monté dans les alimentations PC ATX. Voir les "datasheets" de ce ventilateur en fin d'article. Suite à un article (Comment ça marche) d'Elektor d'avril 2007 (N°346) où la pauvreté des explications n'apporte rien sur la compréhension du fonctionnement d'un tel moteur, et après une recherche sur le Net, où je m'aperçois que ce n'est pas mieux; De plus, sur les forums, les réponses aux questions sur ce type de moteur restent imprécises, aussi je me décide à "autopsier", pour une étude pratique, un ventilateur du modèle précité. Seul un article de la revue 3EI de juin 2000 évoque d'une technique de "l'enroulement bifilaire", qui est justement utilisé sur le moteur du ventilateur. Description du moteur. De type "DC brushless motor" (moteur à courant continu sans balais), dans notre cas n'ont qu'un seul sens de rotation, sont monophasé et ont quatre pôles. - Le rotor : Le moteur intègre une structure à rotor extérieur en plastoferrite, doté de quatre pôles nord & sud juxtaposés et répartis sur sa circonférence. Ce rotor supporte les pales de ventilation. DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 1/8 - Le stator : Il se présente sous la forme de quatre "ancres" en croix, composées d'un empilage de huit tôles, et dotées de quatre bobines (E1 à E4) constituées par un enroulement bifilaire et présente une self-induction de 12.4mH et une résistance de 58.4 ohms par fil. Chaque bobine possède deux cents spires d'un double fil émaillé de 9/100 de mm Un des fils est de couleur or et l'autre est de couleur rouge. Le sens de l'enroulement est inversé pour chaque bobine, c'est à dire que les bobines E1 et E3 sont bobinées en sens horaire et les E2 et E4 sont en sens antihoraire. Le stator et l'électronique de commande sont soudés sur un circuit imprimé. DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 2/8 - La commande de l'enroulement bifilaire : Alimenté par un +12V cet enroulement bifilaire est commuté par deux "switchs" en série (Q2 & Q1). Le premier "switch" Q2 est lui-même commandé par un circuit intégré (IC1) en boîtier TO92UA possédant un capteur à effet Hall : CS3172X (voir les datasheets en fin d'article). Oscillogrammes relevés pendant la rotation du ventilateur : Trace du haut : canal 3 1V/c : sortie d'IC1 Trace du milieu : canal 1 10V/c : collecteur de Q2 Trace du bas : canal 2 10V/c : collecteur de Q1 Cette électronique génère un champ rotatif dans les quatre bobines. Afin de pouvoir démarrer, on utilise un positionnement par le couple de détente tel que le couple de démarrage soit non nul. Pour cela, on est obligé de « forcer » la nature, en effet, naturellement le couple de détente a tendance à arrêter le rotor dans une position de flux inducteur maximal, donc de couple synchrone nul, il faut donc changer cet équilibre, en créant une dissymétrie des pôles d’induit. Le couple de détente est faible et, si les paliers lisses sont grippés, le rotor n’atteint plus sa position de démarrage, c’est souvent la cause de panne de ces ventilateurs. DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 3/8 ::::::::: SUPERRED ::::::::: Page 1 of 2 DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 4/8 SUPERRED ::::::::: Page 2 of 2 Model CHA8012D CHA8012C CHA8012B CHA8012A 12 12 12 6~13.8 6~13.8 6~13.8 Rated Input W 3.60 2.04 1.44 1.20 Rated Current A 0.30 0.17 0.12 0.09 Operating Temperature oC -10~70 -10~70 -10~70 -10~70 Storage Temperature oC -40~70 -40~70 -40~70 -40~70 3600 3000 2500 ¡@ Rated voltage DCV Operating Voltage DCV Speed RPM Max, Air Flow M3 /MIN (CFM) 12 6~13.8 2100 1.25 (44.13) 1.05 (37.07) 0.86 (30.36) Max, Air Pressure mm H2O 4.0 3.20 2.7 1.80 Noise DB 37 32 27 23 Bearing ¡³ ¡´ ¡³ ¡´ ¡³ ¡´ ¡³ ¡´ APPROX.76 APPROX.76 APPROX.76 APPROX.76 Weight (g) ¡@ OPTION¡G12V OR 24V DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 0.71 (25.07) ¡³ ¡GSleeve bearing ¡´ ¡GBall bearing 5/8 HALL SENSORS 3172X Series High Sensitive Hall effect Switch IC 3172X Series High Sensitive Hall effect Switch IC are composed of a reverse protector, voltage regulator, Hall voltage generator, differential amplifier, Schmitt trigger and an open-collector output on a single silicon chip. ICs can convert the changeable magnetic field signal into digital voltage output. FEATURES ◆ High Sensitivity ◆ Resistant to Physical Stress ◆ Wide Supply Voltage Range ◆ Interfacing with All Kinds of Logic Circuits Directly TYPICAL APPLICATION ◆ High Sensitive Non-contact Switch ◆ DC Brushless Motor ◆ DC Brushless Fan Magnetic-Electrical Transfer Characteristics FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM 1、 Vcc VOUT REG VOH → ← 3、 VOUT ↑ BH ↓ VOL 2、 GND BRP 0 BOP → ← B ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Value Parameter Symbol Supply Voltage Vcc Magnetic Flux Density B unlimited unlimited mT Output Current Operating Temperature Range Storage Temperature Range Io - 25 MA TA -40 85 TS -65 150 Min 4.5V～24V http://www.zhongxu.com/english/index.asp DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 Max 6/8 Unit V HALL SENSORS ELECTRICAL CHARACTERISTICS Parameter Test Condition Symbol Supply Voltage Vcc=4.5V～24V Output Low Voltage Output Leakage Current Output Rise time Output Fall time Unit Min Typ Max VCC 4.5 - 24.0 V VOL - 0.2 0.4 V Vo=Vccmax B≤BRP IOH - 1.0 10.0 µA Vcc=Vccmax open-collector output Icc - 6.0 9.0 mA tr - 1.0 2.0 µS tf - 1.0 2.0 µS Vcc=4.5V RL=960Ω B≥BOP Supply Current Value Vcc=12V RL=820Ω CL=20pF Magnetic Characteristics (Unit: mT) Parameter Test condition Value Min Typ Max Operate Point (BOP) -20℃＜TA＜+90℃ - - 7 Release Point (BRP) -20℃＜TA＜+90℃ -7 - - Hysteresis (BH) -20℃＜TA＜+90℃ 4 - - DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 7/8 Unit mT HALL SENSORS 8 6 4 Vcc=12V 2 00 40 80 120 Ambient Temperature TA ( ) Output Low Voltage VS 300 Temperature IOUT=25mA Vcc=12V B>30mT 250 200 150 100 0 40 80 120 Ambient Temperature TA ( ) Package Outline Drawing (Unit: mm) DC brushless motor Fait à Metz par J.M le 22/04/07 8/8 BOP and BRP VS Temperature Magnetic Flux Density (mT) Supply Current VS Temperature Output Low Volatage VOL（ mV） Supply Current Icc(mA) Characteristics Curves 10 BOP 5 0 BRP -5 -100 40 80 120 Ambient Temperature TA ( )
