Dyson aspirateurs 104 000 tr/min technologie CC sans balais

Dysona développé une technologie CC sans balais à 104 000 tr/min pour combiner efficacité et facilité de fabrication dans son dernier aspirateur à main.

"Parce qu'il est bipolaire, c'est très simple, et quand vous le faites fonctionner à grande vitesse, vous pouvez le rendre incroyablement petit", a déclaré Andy Clothier de Dyson à Electronics Weekly. "Il est efficace à 84 %, ce qui est élevé pour cette petite taille. À ce niveau de tension et de puissance, il est très difficile d'obtenir un moteur à balais aussi efficace. Notre ancien moteur était efficace à 40 %."

Dans l'ensemble, le moteur, baptisé DDM (moteur numérique Dyson) V2, mesure 55,8 mm de diamètre et pèse 139 g.

Notoirement difficile à démarrer de manière prévisible, le moteur utilise des pôles asymétriques. "Vous devez avoir suffisamment de saillance sur les poteaux pour que ça parte dans la bonne direction", a déclaré Clothier.

Avec les moteurs sans balais, vous avez le choix : avec capteur ou sans capteur - incorporez un capteur magnétique qui indique à l'électronique quand changer la polarité de la bobine, ou utilisez un processeur plus puissant et détectez la position du rotor à partir de la force contre-électromotrice.

"La façon dont nous l'avons conçu était d'intégrer l'électronique dans le moteur. C'est la façon la moins coûteuse de le faire", a déclaré Clothier. "Le PCB est exactement au bon endroit pour transporter un capteur Hall."

Le contrôle provient d'un simple microcontrôleur Microchip 8 bits, qui n'a pas de périphériques de contrôle de moteur spéciaux, a déclaré Clothier : « Nous avons utilisé notre propre technologie de contrôle de moteur. Pour obtenir le meilleur absolu, nous nous assurons que le moteur produit une puissance constante quelle que soit la vitesse et la tension de la batterie."

Le contrôle de la puissance est en grande partie en boucle ouverte - déterminé à partir d'une connaissance détaillée de la dynamique du moteur et de la roue, combinée à la vitesse du moteur dérivée du capteur Hall. Jusqu'à 3 300 réglages par seconde sont effectués.

La batterie est composée de six ou quatre cellules lithium-ion selon le modèle d'aspirateur : DC31 (photo) ou DC30 respectivement.

Jusqu'à 10 A à 20 V, et jusqu'à 13 A lorsque la tension de la batterie chute, est commuté dans le moteur par un pont en H de mosfets.

Pour que le courant change de direction assez rapidement avec une tension d'alimentation aussi basse, il faut des enroulements à faible inductance - dans ce cas, des bobines jumelles enroulées en parallèle.

L'ensemble du moteur, ainsi que son environnement mécanique et aérien, a été largement modélisé.

"C'est là que la majeure partie du travail a été effectuée : nous avons développé nos propres outils de simulation pour modéliser l'ensemble du moteur, y compris son électronique", a déclaré Clothier. "Nous avons également utilisé des logiciels d'éléments finis commerciaux pour des vérifications ponctuelles et des travaux détaillés, mais 90 % ont été conçus par notre propre logiciel."

La modélisation, par exemple, a montré que le rotor à aimant permanent en néodyme fritté était suffisamment petit pour ne pas avoir besoin d'un manchon en fibre de carbone pour l'empêcher de voler à pleine vitesse.

"C'est le genre de chose qui a l'air simple et qui nécessite beaucoup de travail", a déclaré Mathew Childe à Electronics Weekly. "Nous avons modélisé la dynamique du moteur et nous nous sommes assurés qu'il était stable contre les vibrations tout au long de sa plage d'accélération, avons vérifié le bruit acoustique et vérifié les résonances."

L'équipe a également construit des prototypes qui ont été testés à l'aide d'accéléromètres et d'instruments de déplacement laser, puis ont renvoyé les résultats. "Tout au long, vous apprenez à améliorer et à adapter le processus de modélisation", a déclaré Childe.

Une vitesse de rotation élevée signifie que la roue peut être petite, mais signifie qu'elle est soumise à des forces élevées. "La plupart des gens utiliseraient de l'aluminium", a déclaré Childe. "Grâce à la simulation, nous avons conçu autant de contraintes que possible et nous pouvons donc fabriquer la roue à aubes en polymère renforcé de fibres de carbone."

Une roue en plastique et un arbre en acier signifient que le soudage est hors de question. "Tout dans l'aspirateur dépend de la liaison", a déclaré Childe. "Nous avons un ingénieur qui travaille depuis deux ans sur les adhésifs pour le produit."

Le moteur a été baptisé DDM (moteur numérique Dyson) V2.

Ce qui était effectivement DDM V1 a en fait été doubléX020et est la réticence commutée conçue pour être utilisée dans le sèche-mains Airblade de la société.