Мотор-колесо. Как работает.

[121]

А это неплохая идея!, пожалуй в новое колесо контроллер можно будет запихнуть, ротор сделан из тонкой стали ровно по центру и есть свободное место по бокам, может и влезет платка без корпуса! радиатор только приделать на транзисторы надо будет. Ну ладно это проверю. Наверно нужно со схемой "завязывать" осталось некоторые номеналы деталюшек уточнить, да! Ещё, сколько витков мотать для обмотки светодиодов (если их запитывать от преобразователя?

[i]

Витков 5 должно хватить...
Только зачем? Пусть питаются от датчиков, им надо не более 5mA и включаются они по очереди.

[121]

На светодиоде упадет примерно 1-1.5 вольта остальные 4-3.5 должны погаситься резистором. Если взять 2кОм то ток светодиода будет не более 2 мА. А если управляться это будет не переключателем, а микросхемой, то ток будет еще меньше.
Думаю нужно ставить не более 1кОм.

Прошу прощения, не внимательно я читал -" Пусть питаются от датчиков, им надо не более 5mA и включаются они по очереди.-" я подразумевал при питании от 14 В. Впрочем какая разница нагрузка на стабилизатор 14 В. таже будет при одинаковыом токе светодиодов. Принцип подсчёта мне понятен.
А вот какое сопротивление должно быть  у резистора в цепи фототранзистора, что бы при минимальном токе комутаций, полностью закрывался и октрывался полевой транзистор?

[i]

По нагрузке разницы, действительно, нет, а по работе светодиодов будет. Выход микросхемы даст высокий уровень не более 5в и если анод светодиода будет подключен к 14в, то останется еще 9 вольт, которые "подсветят" светодиод.
Резистор в цепи фототранзистора, выбирается из условия полного открытия нижнего транзистора (P-N-P). Если считать, что его коэф. усиления >= 20, то что бы обеспечить ток коллектора 100мА, ток базы должен быть 100/20=5мА, соответственно резистор, должен быть 14/5=2к8.
Так как у транзисторов к.у. обычно выше, думаю, можно поставить от 3к3 до 5к6.

[121]

Благодарю, понятно! А какой "Крен" поставить с 14в на 5 в.?
Думаю может по возможности подобрать детали в сборках. Например оптроны в одном корпусе, транзисторы (по парам, если такие бывают) для уменьшения количества деталей и большой простоты монтажа

[Viktorrr55]

Я конечно извиняюсь, т.к.  не являюсь крупным специалистом в области электроники, но вот хочу понять для чего огород то городится. Неужели проще разбивать гирлянду обмоток статора на 2 части, перематывая последние, осуществлять  коммутацию полученных обмоток отдельными ключами, запускать внутрь колеса дополнительные провода....? По-моему, ежели требуется регулировать крутящий момент, взять да в разрыв питания выходных силовых ключей поставить простейший чопер на одном полевике (управляемый автономным шимом) и просто регулировать напругу силовой части (читай крут. момент) переменным резистором или переключателем (с двумя постоянными резисторами).

[121]

Я конечно извиняюсь, т.к.  не являюсь крупным специалистом в области электроники, но вот хочу понять для чего огород то городится. Неужели проще разбивать гирлянду обмоток статора на 2 части, перематывая последние, осуществлять  коммутацию полученных обмоток отдельными ключами, запускать внутрь колеса дополнительные провода....? По-моему, ежели требуется регулировать крутящий момент, взять да в разрыв питания выходных силовых ключей поставить простейший чопер на одном полевике (управляемый автономным шимом) и просто регулировать напругу силовой части (читай крут. момент) переменным резистором или переключателем (с двумя постоянными резисторами).

Поверьте! не от того что нам больше делать нечего, "городился весь этот огород" Разобрав по косточкам этот двигатель стол ясен принцип его работы в деталях, а так же работа контроллера (в нём как раз и используеться регулирование тока по средством Широтно Импульной Модуляцией, по мимо своей основной работы подачи и снятия напряжения в нужное время на обмотки и создавая тем вращяющее магнитное поле)
Можно повысить крутящий момент (и на заводской обмотке) величив величину тока, которую ограничивает контроллер, но при этом увеличивается общая мощность потребления (аккумуляторы и так быстро "сдыхают")
Поэтому и появилась идея преобразование одной мощности "1"- в тягу, для преодоления горок с низкой скорость, "2"-стандартная обмотка-средняя скорость  "3" и повышенная скорость. Кстати 3-я скорость позволит разивать до 40 км/ч при стандартной обмотке без повышения напряжения вообще не возможно добится выше 32км/ч  т.к. после 35км/ч Мотор-Колесо превращяется в генератор и начинает наоборот тормозить. Сдесь уже ничего не поделаеш, ЭДС двигателя начинает превышать напряжение питания ИМХО.
В принципе я повторяюсь, об этом говорилось выше, а так-же полезно почитать и ветку " Мотор-колесо обмотки статора" и станет понятно для чего всё это затевалось.

[i]

Попробуем разобраться на более привычном примере.
Представте себе, что на вашей машине отсутствует коробка передач, т.е. коленвал напрямую соединен карданным валом. Такая машина очень трудно будет стартовать, но уж если разгонится, то поедет быстро. Это я проходил на собственном опыте.
Купил "горбатый" запорожец, практически убитый. У него был большой люфт рычага переключения передач и, в итоге, вместо первой передачи у него включалась третья, а вместо второй - четвертая. Первая попытка прокатиться на своей (  ) машине меня, мягко говоря, удивила. Чтобы просто стронуться с места пришлось довести мотор "до воя" и, тихонько отпускать сцепление. "Машина" тронулась.... не только с места, но и с ума - въехала в соседский штакетник и собрала его в кучку. 
Разобравшись в причине (и с соседом :az:), я отремонтировал рычаг и зауважал коробку передач. Этот тяжеленный ящик с шестеренками позволяет преобразовывать крутящий момент двигателя и его обороты в нужный мне крутящий момент (за счет оборотов) и нужные мне обороты (за счет момента). Мощность одна, а тяга разная.
Что бы добиться такого-же эффекта на велосипедах, их оснащают своей "коробкой передач", в виде набора звездочек, механизма переключения, тросика и манетки (или как там называется эта фиговина на руле?).
С электровелосипедом, в принципе, поступают так-же: мотор-цепь-звездочки. Это если мотор отдельно от колеса. С мотор-колесом этот фокус не пройдет, встроить механическую коробку передач в него - это подвиг .

ruma оказался скромнее и "просто" изобрел электрическую "коробку передач". пост.
121 заменил реле на транзисторы (пост), а я лишь слегка "подогрел" все это.

Так что: непонятно - спрашивайте, не согласны - спорьте, есть идеи - предлагайте.

[VladimirA]

Привет! Сайт затих, но идея то интересная!
Мне кажется коммутацию будет проще сделать так:

Легко подсчитать, что при упрашении, моменты 2-й передачи останутся, как и задумывалось.
Хороше бы завести переключение по датчику скорости.

[i]

Да нет, сайт не затих, просто взят тайм-аут на реализацию.
Ваша схема проще, но требует переключателей вместо замыкателей. На реле это действительно проще, но реле само по себе не очень подходит для встраивания в колесо.
Вот, кстати, вариант Вашей схемы для 3-х скоростного (и более) режима.
Мне не кажется он проще, чем исходный вариант от Ruma.
В любом случае прав будет тот, кто сделает.
Удачи.

[TRO]

Есть такое понятие как "плотность тока" в окне сердечника, она пропорциональна тяге. Превышать определённый уровень плотности тока нельзя (жарим мотор). Выкорачивая часть обмотки мы теряем в плотности тока, так как часть обмотки просто занимает место и не работает. А значит на максимальной скорости имеем потерю мощности. Если коммутацию обмотки вы называете  "электрической коробкой передач", то ШИМ будет более продвинутым вариантом "электрический вариатор".  ШИМ с контролем фазного тока, при меньшем потреблении от батареи на старте , даст бОльшую тягу чем на крейсерской скорости (аналог вариатора в чистом виде).

[i]

...ШИМ с контролем фазного тока, при меньшем потреблении от батареи на старте , даст бОльшую тягу чем на крейсерской скорости (аналог вариатора в чистом виде).

Нет.
Я делал расчёты, которые показали, что ШИМ не даёт экономии энергии при разгоне, а электронная коробка даёт экономию пропорционально числу передач. Фокус в том, что тягу даёт не столько ток, сколько ампер-витки, если варьировать и то и другое, можно получить выигрышные режимы разгона.
Про "лишние" витки я не расстраиваюсь, как и Вы по поводу "лишних" шестерёнок в автомобильной коробке передач. Они выполняют свою работу, тогда когда это нужно.

[andreym]

...ШИМ с контролем фазного тока, при меньшем потреблении от батареи на старте , даст бОльшую тягу чем на крейсерской скорости (аналог вариатора в чистом виде).

Нет.
Я делал расчёты, которые показали, что ШИМ не даёт экономии энергии при разгоне, а электронная коробка даёт экономию пропорционально числу передач. Фокус в том, что тягу даёт не столько ток, сколько ампер-витки, если варьировать и то и другое, можно получить выигрышные режимы разгона.
Про "лишние" витки я не расстраиваюсь, как и Вы по поводу "лишних" шестерёнок в автомобильной коробке передач. Они выполняют свою работу, тогда когда это нужно.

при токах в 10-20ампер возможно такая схема и будет работать, но только потому, что мк имеет Очень большой запас прочности,
но вот выкидывать из работы бОльшую часть обмоток на большой скорости, когда для подержания этой скорости или разгона нужна практически вся доступная мощность, обмотки просто поплавятся.
поскольку выкинув, к примеру, половину обмоток из работы, вы уменьшаете максимальную мощность которую может выдать мк, а оставшаяся половина при тех же токах начинает греться в 4 раза сильнее(сопротивление растет в 2 раза - рассеиваемая мощность в 4 при том же токе) = ну и где тут ЭКОНОМИЯ?
вот если, например, сделать перекоммутацию или 2 половины обмоток в параллель или эти же 2 половины последовательно, тогда кпд при разгоне действительно повысится, но и обмотки в этом случае будут использоваться на 100%!

[Alex_Soroka]

при токах в 10-20ампер возможно такая схема и будет работать, но только потому, что мк имеет Очень большой запас прочности,
но вот выкидывать из работы бОльшую часть обмоток на большой скорости, когда для подержания этой скорости или разгона нужна практически вся доступная мощность, обмотки просто поплавятся.
поскольку выкинув, к примеру, половину обмоток из работы, вы уменьшаете максимальную мощность которую может выдать мк, а оставшаяся половина при тех же токах начинает греться в 4 раза сильнее

вы не правы...
на больших скоростях как раз большие "крут.моменты" и не нужны - потому ШИМ справится и перегрева не будет.
зато будет "ослабление магн.потока" что и даст нам "расширение числа оборотов" - то что нам и надо.
Так что "электронный вариатор" - это 

только вот я лично - против полумер...
Кто мешает раз уж так вот "электронно" то вообще уйти от реле ???
контроллер в МК внутри - плата, с управлением КЛЮЧАМИ-полевиками чуть не каждой обмотки !
Красиво - компактно - ПРОСТО!

[andreym]

при токах в 10-20ампер возможно такая схема и будет работать, но только потому, что мк имеет Очень большой запас прочности,
но вот выкидывать из работы бОльшую часть обмоток на большой скорости, когда для подержания этой скорости или разгона нужна практически вся доступная мощность, обмотки просто поплавятся.
поскольку выкинув, к примеру, половину обмоток из работы, вы уменьшаете максимальную мощность которую может выдать мк, а оставшаяся половина при тех же токах начинает греться в 4 раза сильнее

вы не правы...
на больших скоростях как раз большие "крут.моменты" и не нужны - потому ШИМ справится и перегрева не будет.
зато будет "ослабление магн.потока" что и даст нам "расширение числа оборотов" - то что нам и надо.
Так что "электронный вариатор" - это 

только вот я лично - против полумер...
Кто мешает раз уж так вот "электронно" то вообще уйти от реле ???
контроллер в МК внутри - плата, с управлением КЛЮЧАМИ-полевиками чуть не каждой обмотки !
Красиво - компактно - ПРОСТО!

а ну ка попробуйте разогнать велосипед с наездником до 60кмч и я посмотрю как вам хватит половины мощности киловатного мотора на поддержание этой скорости (для справки у меня потребление на максималке колеблется от 1.2 до 2.5 киловат в зависимоси от рельефа и ветрна - попутного или встечного)
а до скоростей в 50кмч и контроллер вполне справляется с задачей и имхо не нужно городить огород.

[nikvic]

Я делал расчёты, которые показали, что ШИМ не даёт экономии энергии при разгоне, а электронная коробка даёт экономию пропорционально числу передач. Фокус в том, что тягу даёт не столько ток, сколько ампер-витки, если варьировать и то и другое, можно получить выигрышные режимы разгона.
Про "лишние" витки я не расстраиваюсь, как и Вы по поводу "лишних" шестерёнок в автомобильной коробке передач. Они выполняют свою работу, тогда когда это нужно.

Давайте разбираться - давно у меня вызывало сомнение это место.
В первом приближении мотор характеризуется моторным коэф-м К и сопротивлением "катушки" R. Эти величины получаются из характеристик мотора без обмоток К0 и R0 и числа витков n: K=K0*n, R=R0*n^2. Иными словами, при плотной намотке сохраняется неизменной величина R/K^2 = R0/K0^2. Эти R0, K0 имеют простой физ. смысл - ровно один виток 

Факт в том, что для данного "железа" тепловая мощность Q полностью определяется требуемым моментом: Q=R*I^2 = R* (M/K)^2 = M^2 * R/K^2. Ну а полезная мощность, понятно, есть произведение Р=омега*М...

Так что переход на малое число витков не приводит к "тяговитости". Ровно те же момент-мощность-расход можно получить для тонкого провода (при достаточном напряжении батареи). Особенно это ясно, если оперировать не током, а плотностью тока - сразу видно, что число витков  несущественно. 

[i]

Давайте разбираться - .... 

Давайте.
Сила приводящая в движение мотор F=B*L*I*N, где B - характеристика магнитного поля, L- длина проводника в этом поле, I- ток в этом проводнике, N- число этих проводников. Закон Ампера.
Так или иначе, но эта сила в конце концов попадает на колесо.
Мне встречались четыре способа регулирования этой силы:
1) F_k=F*K (где К- коэффициент регулирования) это редуктор, вариатор или мультипликатор, т.е. механическое регулирование;
2) F_k=B*L*(I*K)*N - изменение тока в обмотках, это типовой ШИМ;
3) F_k=B*L*I*(N*K) - изменение витков;
4) F_k=(B*L*K)*I*N - вывод обмоток из магнитного поля, так сделал кто-то в Японии (или Китае).
1 и 2 способ широко используется на транспорте, 4 электро-механический слишком сложный для меня. Выбрал третий.

Ниже приведёны графики скорости и тока по времени, для случая регулирования по току. Нужно выяснить как соотносятся электроэнергии (Q=I*t) Q1 и Q2, при разгоне на номинальном токе I₁ и увеличенном токе I₂.
Решение:
F=m*a; a=F/m; a=B*L*I*N/m
F_k=m*a_k; a_k=B*L*(I*K)*N/m;
V=a*t; => t₁=V_max/a₁; a₁=B*L*(I*1)*N/m;
                t₂=V_max/a₂; a₂=B*L*(I*K)*N/m;
или  t₂= t₁/K

Q=I*t; => Q₁=I₁*t₁
               Q₂=I₂*t₂
заменим I₂ на I₁*K  => Q₂=I₁*K*t₂, но  t₂= t₁/K ,
следовательно Q₂=I₁*K*t₁/K=I₁*t₁=Q₁
окончательно имеем: Q₂=Q₁

Позже выложу выкладки для еКПП.

[nikvic]

3) F_k=B*L*I*(N*K) - изменение витков;
окончательно имеем: Q₂=Q₁

Это - то же, что и у меня, оба мы знаем закон Ампера.
Обычная КПП из точки М (момент), РПМ и Р (расходуемая мощность) "делает", при уполовинивании передачи,  точку 2*М, РПМ/2 при той же Р.
Изменение числа витков вовсе не "двигает" эту точку - расходуемая мощность и РПМ однозначно определяют момент - независимо от числа витков.

Никакого еКПП не получается.