Электротранспорт

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Расширенный поиск    

Новости:

Страницы: 123 ... 5>>ВсеВниз

Автор Тема: Максимизация тяги на низких оборотах  (Прочитано 14488 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

zap

  • Администратор
  • Старожил
  • *
  • Репутация:
    +506/-17
  • :
    141
    1340
  • Сообщений: 11416
  • Санкт-Петербург
  • Оффлайн Оффлайн
    • electrotransport.ru
    • Награды
В наличии имеется два авиамодельных моторчика TURNIGY 50-65D 270kv Outrunner.
Моторчики, как можно заметить, небольшие - диаметр 5см, длина корпуса 6.5см, 14 полюсов, 11 магнитов (вроде, щас не помню точно).
Оптимальные обороты, как у всех авиадвигателей, очень высокие - в районе 6000.

Вопрос - можно ли как-то соптимизировать параметры обмотки с тем, чтобы получить приличный КПД и высокую тягу на относительно низких оборотах? Под низкими я имею в виду ну хотя бы 1000-1500 оборотов в минуту. Получать с них при этом хочется хотя бы ватт 200-300, можно больше :)

Или обмоткой тут ничего изменить нельзя, это всё конструктивные ограничения и с каким статором/ротором мотор родился, с такими параметрами ему и жить?

С уважением,
Андрей

nikvic

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +59/-3
  • :
    1
    52
  • Сообщений: 2933
  • Москва, ЮЗ.
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #1 : 20 Ноя 2011 в 10:13 »
""Оставь надежду всяк, сюда входящий :D

Всё, что можно сделать перемоткой,  можно сделать и напряжением.

На диаграмме  момент\обороты область приличных КПД - "облако" вокруг прямой М=а*обороты - М0.

Иными словами, уменьшив обороты в 6 раз и желая сохранить КПД , должно в 6 раз уменьшить ток - и в 36раз мощность.

zap

  • Администратор
  • Старожил
  • *
  • Репутация:
    +506/-17
  • :
    141
    1340
  • Сообщений: 11416
  • Санкт-Петербург
  • Оффлайн Оффлайн
    • electrotransport.ru
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #2 : 20 Ноя 2011 в 13:05 »
Ага, я где-то читал, что у этих двигателей мощность порядка 3 кВт, значит ~100 ватт на 1000 об/мин из них всë-таки можно вытянуть.

Не фонтан, да. Придëтся максимизировать коэффициент редуктора.

С уважением,
Андрей

aleks17121960

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +96/-15
  • :
    107
    160
  • Сообщений: 5472
  • Москва
  • Я люблю свою страну за то,что она моя!(Г.Степанян)
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #3 : 20 Ноя 2011 в 14:22 »
Судя по даташиту,моторчик 2кВт при 9000об/мин.(если КПД за 80% принять)

Делай,что должен,и будь,что будет...

zap

  • Администратор
  • Старожил
  • *
  • Репутация:
    +506/-17
  • :
    141
    1340
  • Сообщений: 11416
  • Санкт-Петербург
  • Оффлайн Оффлайн
    • electrotransport.ru
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #4 : 20 Ноя 2011 в 14:26 »
А где Вы даташит на него нашли? Я тоже хочу! :)

Что меня в его конструкции напрягает, так это то, что между магнитами у него довольно-таки значительное расстояние, в отличие от М-К, где магниты наклеены впритык. Видать, экономят магниты за счёт эффективности. Можно было бы наклеить магнитов в полтора-два раза больше.

P.S. Отвечу сам на свой вопрос: в каментах была ссылка на оригинал, с которого данный мотор передран:
http://www.scorpionsystem.com/catalog/motors/s40/s-4035-250KV/
Там же есть и даташит.

Stator Diameter40.0 mm (1.575 in)
Stator Thickness35.0 mm (1.024 in)
No. of Stator Arms12
Magnet Poles14
Motor Wind15 Turn Delta
Motor Wire19-Strand 0.25mm
Motor Kv250 RPM / Volt
No-Load Current (Io) @ 10 v0.69 Amps
Motor Resistance (Rm)0.037 Ohms
Max Continuous Current65 Amps
Max Continuous Power2700 Watts
Weight465 Grams (16.40 oz)
Outside Diameter48.9 mm (1.925 in)
Shaft Diameter7.98 mm (0.30 in)
Body Length63.3 mm (2.44 in)
Overall Shaft Length94.5 mm (3.65 in)
Max Lipo Cell12s
Motor Timing5deg
Drive Frequency8kHz

С уважением,
Андрей

tony16

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +43/-0
  • :
    21
    43
  • Сообщений: 1372
  • Minsk
  • Minsk
  • Оффлайн Оффлайн
    • my bike
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #5 : 20 Ноя 2011 в 14:52 »
В наличии имеется два авиамодельных моторчика TURNIGY 50-65D 270kv Outrunner.
Моторчики, как можно заметить, небольшие - диаметр 5см, длина корпуса 6.5см, 14 полюсов, 11 магнитов (вроде, щас не помню точно).
Оптимальные обороты, как у всех авиадвигателей, очень высокие - в районе 6000.

Вопрос - можно ли как-то соптимизировать параметры обмотки с тем, чтобы получить приличный КПД и высокую тягу на относительно низких оборотах? Под низкими я имею в виду ну хотя бы 1000-1500 оборотов в минуту. Получать с них при этом хочется хотя бы ватт 200-300, можно больше :)

Или обмоткой тут ничего изменить нельзя, это всё конструктивные ограничения и с каким статором/ротором мотор родился, с такими параметрами ему и жить?
Давайте начнем с того что вероятнее всего эти движки как и все аутранеры изначально соединены в треугольник и простым переключением в звезду снижаем ток в 1.73 раза и его 270 kV вероятнее всего на такое же значение а то и вовсе в 2 раза.

О точно последнее сообщение не полностью прочитал
Motor Wind   15 Turn Delta

aleks17121960

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +96/-15
  • :
    107
    160
  • Сообщений: 5472
  • Москва
  • Я люблю свою страну за то,что она моя!(Г.Степанян)
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #6 : 20 Ноя 2011 в 15:04 »
Хитрые китаицы в даташите пишут мощность потребления,реально:-КПД.Можно пересчитать обмотки на в 7 раз большее индуктивное сопротивление,обороты упадут примерно в 2.6 раза при около 300Вт мощности,КПД возрастет немного(ток меньше) ;)

Делай,что должен,и будь,что будет...

zap

  • Администратор
  • Старожил
  • *
  • Репутация:
    +506/-17
  • :
    141
    1340
  • Сообщений: 11416
  • Санкт-Петербург
  • Оффлайн Оффлайн
    • electrotransport.ru
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #7 : 20 Ноя 2011 в 17:13 »
Обмотка сделана крайне халтурно, так что меня подмывает перемотать мотор хотя бы ради того, чтобы уложить витки более аккуратно.

Обмотка выполнена жгутом из 19 проводов диаметром 0.29мм (~1.25 мм^2), мне кажется, если взять провод потолще, например жгут из 4-х проводов диаметром 0.65мм (1.33 мм^2) получится, во-первых, аккуратнее всё уложить и, во-вторых, снизить сопротивление обмотки. И вообще, учитывая что мне надо максимум 3000 об/мин при питании 8S (29V), лучше увеличить количество витков до 40 на зубец (100 kV), а диаметр провода - уж сколько влезет.

Почему авиадвигатели мотают таким тонким проводом? Из-за высокой частоты вращения скин-эффект становится более выраженным? По идее, раз у меня обороты ниже, то ничего страшного в увеличении диаметра провода нет?

Кому интересно, ниже фотографии магнитов и статора, пока что через прорезь прицела :) Обратите внимание на расстояние между магнитами а также между зубцами статора. Не является ли это причиной снижения максимальной мощности двигателя, относительно его размера и веса?

И ещё непонятный вопрос, почему основная масса провода намотана ближе к центру двигателя, зубцы статора с обмоткой из-за этого даже имеют "грушеобразную" форму. Как мне кажется, наоборот надо основную массу провода располагать ближе к магнитам, именно там формируется поле, которое взаимодействует с магнитами.

С уважением,
Андрей

TRO

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +193/-49
  • :
    551
    885
  • Сообщений: 6170
  • Украина, г. Запорожье.
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #8 : 20 Ноя 2011 в 17:39 »
Намотано тонким, чтобы в толстом на малых радиусах изгиба лак не трескался.
А намотка не толще к центру (это кажется), а одинаково распределена по катушке.
Если мотать на краю больше, то на торцах медь подымется, и может начать чиркать об чашку( с окнами которая).


Wahoo 2012 29er, +собран складной двухосис на раме"Land Rover" 69er с эл. мотором.

nikvic

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +59/-3
  • :
    1
    52
  • Сообщений: 2933
  • Москва, ЮЗ.
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #9 : 20 Ноя 2011 в 18:22 »
Обмотка должна рассеивать приличное тепло - отсюда и  одинаковая толщина. При переходе на мЕньшую мощность вполне можно занять почти всю площадь окна.
Распределение витков вдоль радиуса практического влияния на поле не оказывает.

zap

  • Администратор
  • Старожил
  • *
  • Репутация:
    +506/-17
  • :
    141
    1340
  • Сообщений: 11416
  • Санкт-Петербург
  • Оффлайн Оффлайн
    • electrotransport.ru
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #10 : 20 Ноя 2011 в 18:59 »
Намотано тонким, чтобы в толстом на малых радиусах изгиба лак не трескался.
Хм, возможно. Но я надеюсь, при аккуратной ручной намотке и лак толстого провода не потрескается. В М-К же мотают таким проводом, и ничего вроде. Я, правда, не смотрел ещё внутренности - может там углы скруглены, хотя вряд ли, там же пластинчатый статор.

А намотка не толще к центру (это кажется), а одинаково распределена по катушке.
Не, это у меня на фотках плохо видно, на самом деле есть пару зубцов наоборот намотанных, но в основном у всех "груша" сориентирована "пупком" к центру, есть и такие которые более-менее нормально распределены.
Во всяком случае, за счёт наружних проёмов явно можно больше меди в окно впихнуть.

Если мотать на краю больше, то на торцах медь подымется, и может начать чиркать об чашку( с окнами которая).
Не, там места до чашки почти сантиметр. Это из-за вспышки снимок таким плоским выглядит.

С уважением,
Андрей

zap

  • Администратор
  • Старожил
  • *
  • Репутация:
    +506/-17
  • :
    141
    1340
  • Сообщений: 11416
  • Санкт-Петербург
  • Оффлайн Оффлайн
    • electrotransport.ru
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #11 : 20 Ноя 2011 в 19:13 »
В общем, интуитивно я начал догадываться почему электромотор выдаёт не больше определённой мощности при данных оборотах. Я попробую изложить простыми, лоховскими понятиями, а вы поправьте если что.

Мощность это момент помноженный на угловую скорость (т.е. частоту вращения). Так как мне требуется максимизировать мощность на определённых оборотах, параметр угловой скорости фиксированный, значит остаётся варьировать только момент.

Момент в двигателе создаётся за счёт притягивания/отталкивания магнитов ротора и электромагнитов статора. Единственное, чем мы можем варьировать момент - это сила тока в обмотке. Представим, что мы заблокировали вал в положении, в котором протекающий по обмотке ток даёт максимальный момент силы. Начинаем увеличивать ток в обмотке, увеличиваем, статический момент растёт...

К сожалению, увеличивать ток до бесконечности мы не можем. При увеличении тока, начиная с какой-то точки железо статора начинает входить в насыщение, таким образом ток увеличивается, а момент уже не растёт. И, соответственно, КПД с этого момента начинает падать.

То есть, момент, создаваемый двигателем, конструктивно ограничен массой железа статора. И никакими обмотками тут ничего не поделаешь.

Я угадал?

P.S. Хмм... подумалось, а какой вклад в магнитную индукцию создаваемого поля вносит масса меди обмотки? Может за счёт увеличения массы меди можно на сколько-то там процентов увеличить максимальный момент?

С уважением,
Андрей

nikvic

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +59/-3
  • :
    1
    52
  • Сообщений: 2933
  • Москва, ЮЗ.
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #12 : 20 Ноя 2011 в 21:56 »
К сожалению, увеличивать ток до бесконечности мы не можем. При увеличении тока, начиная с какой-то точки железо статора начинает входить в насыщение, таким образом ток увеличивается, а момент уже не растёт. И, соответственно, КПД с этого момента начинает падать.
Момент продолжает расти, но медленнее. И КПД связан не столько с близостью к насыщению, сколько с квадратичной зависимостью тепловых потерь от тока. Ну а полезная мощность при данной скорости и не слишком близко к насыщению пропорциональна току...

Babylon4

Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #13 : 20 Ноя 2011 в 23:54 »
Почему авиадвигатели мотают таким тонким проводом?
  Не мотают авиамоделисты, мотают китайци, а тонкий провод по тому что проще с ним работать.
Цитата
Кому интересно, ниже фотографии магнитов и статора, пока что через прорезь прицела :) Обратите внимание на расстояние между магнитами а также между зубцами статора. Не является ли это причиной снижения максимальной мощности двигателя, относительно его размера и веса?
   Магниты в конкретном примере расположены нормально, нет смысла лепить их один к одному как это сделано в МК,Железо можно немного доработать, обмотку если есть большая потребность можно и перемотать.
Цитата
И ещё непонятный вопрос, почему основная масса провода намотана ближе к центру двигателя.

   А вы попробуйте намотать по быстрому!!! что будет? Можно предположить что моторчики мотают в ручную, и те кто мотает врядли будет забивать голову мыслями по этому поводу.
 
Цитата
   
   В общем, интуитивно я начал догадываться почему электромотор выдаёт не больше определённой мощности при данных оборотах
  Мощность это момент помноженный на угловую скорость
   Вы совершенно правы, для конкретного конструктива, момент не сильно зависит от оборотов, но мощность являясь их произведением сильно страдает...

   В отношению КПД, хочу привести показательный пример, немци сделали двигатель для парлана 10Квт KV 47 утверждают что КПД равно 93% ... Но если по приведённому имиже графику пощитать мощность на валу при 1000об/мин составляет 2300вт а потребляемая 5000вт Какой КПД?. Даю ссылку на ПДФку и ролик
   http://www.geigerengineering.de/fileadmin/templates/PDF/Motordaten_HPD10.pdf http://www.youtube.com/watch?v=PXI5d0Aws0Y&feature=player_embedded

av-master

  • Гость
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #14 : 21 Ноя 2011 в 02:08 »
немогу найти удельный момент для такого типа движков (bldc) , кто нить знает ?

zap

  • Администратор
  • Старожил
  • *
  • Репутация:
    +506/-17
  • :
    141
    1340
  • Сообщений: 11416
  • Санкт-Петербург
  • Оффлайн Оффлайн
    • electrotransport.ru
    • Награды
Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #15 : 21 Ноя 2011 в 02:43 »
Магниты в конкретном примере расположены нормально, нет смысла лепить их один к одному как это сделано в МК,Железо можно немного доработать, обмотку если есть большая потребность можно и перемотать.
Почему же нет смысла, смысл как раз есть - чем ближе магниты, тем меньше пульсации момента, тем выше средний момент и, соответственно, мощность.

В отношению КПД, хочу привести показательный пример, немци сделали двигатель для парлана 10Квт KV 47 утверждают что КПД равно 93% ... Но если по приведённому имиже графику пощитать мощность на валу при 1000об/мин составляет 2300вт а потребляемая 5000вт Какой КПД?. Даю ссылку на ПДФку и ролик
Я поначалу тоже неверно посчитал и у меня КПД получилось 45% :) Но дело в том, что обороты - это синий график, а он до 1000 нигде не падает :) Так что при 21.9 Н*м скорость вращения примерно 2125 об/мин, значит КПД = 5000/(21.9*(2125*2*pi/60)) = 102.6%. Скромненько так... :D

С уважением,
Андрей

ShurikenA

Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #16 : 21 Ноя 2011 в 03:14 »
Кому интересно, ниже фотографии магнитов и статора, пока что через прорезь прицела :) Обратите внимание на расстояние между магнитами а также между зубцами статора. Не является ли это причиной снижения максимальной мощности двигателя, относительно его размера и веса?
Вдоволь наигравшись в программе моделирования БК-моторов могу сказать следующее, что момент повышается при:
- уменьшении зазора между магнитами, однако при этом нужно корректно подбирать ширину "шляпки" зуба статора;
- уменьшении воздушного зазора, но меньше 0,1 мм делать смысла практически нет;
- увеличении толщины магнитов, для неодимовых оптимально 4-5 мм;
- увеличении толщины зуба статора;
- увеличении толщины железа ротора (куда клеятся магниты), оптимально должно быть равно толщине магнитов;
- уменьшении толщины пластин статора и изоляции между пластинами, правильный подбор материала статора;
- увеличении магнитной индукции (N48H дадут больше, чем N35SH)
- количество полюсов ротора должно быть больше количества полюсов статора (+1/+2 и кратно двум).
Увеличение количества полюсов не ведет к увеличению момента в двигателе того же объема (при той же массе железа, меди, магнитов).
Если грамотно спроектировать и культурно собрать мотор, то с того же объема можно получить примерно в 1,5 раза больший момент при том же КПД, чем у обычных авиамодельных аутраннеров.

ShurikenA

Re: Максимизация тяги на низких оборотах
« Ответ #17 : 21 Ноя 2011 в 03:23 »
Я поначалу тоже неверно посчитал и у меня КПД получилось 45% :) Но дело в том, что обороты - это синий график, а он до 1000 нигде не падает :) Так что при 21.9 Н*м скорость вращения примерно 2125 об/мин, значит КПД = 5000/(21.9*(2125*2*pi/60)) = 102.6%. Скромненько так... :D
Ну все правильно. Там график левой ногой нарисован, вот у вас и погрешность вышла. Это вы отдаваемую мощность посчитали, а потребляемая будет 5000/КПД.

Страницы: 123 ... 5>>ВсеВверх