Бесколлекторный двигатель, с катушками расположенными раздельно, в группах

Pikers01 · 01 Сен. 2015 в 17:31

Механически, через любые типы приводов от стандартных моторов, включая разные виды зубчатых реек - вопрос решаемый. Есть стол с фрезой на ЧПУ размером 3х3м - можно любую звезду отфрезеровать. Тем более, что худо-бедно, система уже работает от двух стандартных моторов.

Я, хотел узнать, о пинципиальной возможности реализации предложенной схемы = узнал, старожилы форума подтвердили, что вопрос решаемый.

Теперь хочется определиться с трудо и деньго затратами на реализацию прототипа, именно по предложенной схеме.
Я, понимаю, что возможно преимущество будет за механикой, но, как часто бывает, не попробуешь - не узнаешь.
Буду рад, если кто-то поможет (не безвозмездно) первично с расчетом данной схемы и потом, если расчет покажет жизнеспособность шайтан-машины, с ее реализацией в виде настольного прототипа.

DIVAS · 01 Сен. 2015 в 17:52

[user]Pikers01[/user], Небольшой настольный макет, единственная задача которого - просто крутиться, без требований к массе и мощности, сделать нетрудно. Тут даже много ума для расчётов не нужно, достаточно лишь равномерно и правильно наклеить магниты, правильно расположить зубцы статора и не ошибиться с намоткой.

Для начала нужно определиться с габаритами, потом "на глазок" подобрать подходящие магниты, также "на глазок" начертить/изготовить ротор и статор, намотать обмотку (сначала пробную, чтобы узнать kV, потом по ней корректировать данные и мотать рабочую) - всё, электромагнитная часть двигателя готова.
Ну а с механикой, насколько я понимаю, помощь не нужна.

А дальше уже, если хочется выжать максимальную мощность и уменьшить габариты, нужно уже точно рассчитывать всю магнитную систему, чтобы выйти на максимальные удельные характеристики. Чтобы точно рассчитать двигатель с высокими удельными показателями, нужно немало расчётного опыта, которого у меня нет.

Если есть особые требования, например, при диаметре 800мм получить массу 150г и мощность 260Вт, то начинать нужно сразу с расчётов, т.к. "на глазок" такие показатели не будут достигнуты.

TOM · 01 Сен. 2015 в 20:08

Что-то все зациклились на магнитах в ободе. Можно попробовать обойтись без них. С помощью катушек создать бегущее магнитное поле, которое за счет наведенных токов будет вращать легкий алюминиевый обод. Такой себе аналог асинхронного двигателя. Не знаю, какой будет КПД, но конструкция может быть довольно легкой.

DIVAS · 01 Сен. 2015 в 22:16

Цитата: TOM от 01 Сен. 2015 в 20:08
Что-то все зациклились на магнитах в ободе. Можно попробовать обойтись без них. С помощью катушек создать бегущее магнитное поле, которое за счет наведенных токов будет вращать легкий алюминиевый обод. Такой себе аналог асинхронного двигателя. Не знаю, какой будет КПД, но конструкция может быть довольно легкой.

Ну так это не "аналог асинхронника", это самый обычный асинхронник и есть, только без стали в роторе.
И с ним возникает типичная проблема, которая возникает у всех желающих запитать от батареи маленький асинхронник - проблема "где взять контроллер". Если бы китайцы нашлёпали весь необходимый ассортимент дешёвых и эффективных асинхронных контроллеров от модельных до мощных велосипедных, то на асинхронники все давно бы уже пересели.

TOM · 01 Сен. 2015 в 22:42

для асинхронника не обязательно нужно точное управление с помощью контроллера. Достаточно двух- трех- четырехфазного генератора и соответствующего числа катушек, чтобы двигатель вращался. Для многих авиамоделей допустимо иметь всего два режима - взлетный и крейсерский. А это не такая и сложная задача.

DIVAS · 01 Сен. 2015 в 23:57

Цитата: TOM от 01 Сен. 2015 в 22:42
для асинхронника не обязательно нужно точное управление с помощью контроллера. Достаточно двух- трех- четырехфазного генератора и соответствующего числа катушек, чтобы двигатель вращался. Для многих авиамоделей допустимо иметь всего два режима - взлетный и крейсерский. А это не такая и сложная задача.

Ну вертеться-то оно как-то конечно будет на тупом 3-фазном генераторе при определённом наборе условий... А вот получить от асинхронника мощность в более-менее широком диапазоне скоростей без контроллера никак не получится.

clawham · 02 Сен. 2015 в 00:13

так так так подождите! куда вас несет-то?
в чем вообще проблема-то? нужно два мотора на одном огроменно-толстом валу на котором и вся остальная часть хвостовая удет висеть?

ну дак давайте к примеру возьмём обычное моторколесо? ну вот взяли, боковые крышки открутили и что мы видим? 90% внутреннего пространства -это фиксированный статор. спиливаем спицы - получили пакет железа с обмотками и круглой дыркой в середине. отлично - делаем ещё раз такую ще операцию со вторым мотором. ок - два пакета мотора и два обруча с магнитами.

теперь идём в магазин модшипников и ищем огромные кольцевые подшипники. такие чтоб были внешним диаметром меньше диаметра магнитов обруча а внутренним - больше дырки оставшейся после спила спиц. покупаем таких 4 подшипника. идём к токарю и говорим - вот бро тебе обруч - выточи на него боковую крышку-трубу которой он с одной стороны вместо старой крышки в мотор вставится а с другой стороны в него войдёт наружный диаметр подшипников.

он точит таких 4 крышки, прикручиваете их к обручу с магнитами, дальше вставляем туда подшипники и ставим рядом - что мы видим - в центре у нас огроменная дырамаха - внутренняя обойма подшипника - остатки от спиленных спиц - второй подшипник обруча - первый подшипник второго обруча - остатки от спиц второго мотора - последний подшипник. опять идём к нашему токарю и просим выточить такую фигурную трубу чтоб на ней были 4 посадочные площадки под подшипники и 2 посадочных под остатки спиц. скорее всего оно будет из двух деталей и скручиваемое. итого - крутили насадили подключили работает.

если таких огромный тонких подшипников не найти - вместо них можно в трубе сделать окна и вставить 4-6 подшипников по кругу а на выточеной импровизации боковых крышек - сделать для этих подшипников канавку.

естественно это все можно перенести в масштаб необходимый вам.

DIVAS · 02 Сен. 2015 в 00:47

[user]clawham[/user], Дык о том и речь, что идеологических проблем тут нету - МК оно и есть МК, оно же БДПТ, хоть как его выверни, хоть как обрежь - в данном случае это большой МК без центральной части и боковых крышек и с порезанным на куски статором.

Проблемы есть с практической реализацией - выжать из 800мм ротора 260Вт и уложиться в массу 150грамм. Тут уж мега-подшипники от танковой башни точно не покатят.

aleks17121960 · 02 Сен. 2015 в 01:58

Цитата: DIVAS от 02 Сен. 2015 в 00:47
[user]clawham[/user], Дык о том и речь, что идеологических проблем тут нету - МК оно и есть МК, оно же БДПТ, хоть как его выверни, хоть как обрежь - в данном случае это большой МК без центральной части и боковых крышек и с порезанным на куски статором.

Проблемы есть с практической реализацией - выжать из 800мм ротора 260Вт и уложиться в массу 150грамм. Тут уж мега-подшипники от танковой башни точно не покатят.

Я дико извиняюсь,но наверное все же 80мм мотор?800мм-это на настоящем самолете полететь можно...

TOM · 02 Сен. 2015 в 09:43

[user]aleks17121960[/user], при 60-300 об/мин 80миллиметрового пропеллера будет мало

DIVAS · 02 Сен. 2015 в 10:12

Цитата: aleks17121960 от 02 Сен. 2015 в 01:58
Я дико извиняюсь,но наверное все же 80мм мотор?800мм-это на настоящем самолете полететь можно...

Если бы 80мм, было бы проще...

А полететь на 800мм и 260Вт - это вряд ли...

TOM · 02 Сен. 2015 в 10:23

Для самолета такой мощности мало, а для модели может быть вполне достаточно. На небольших оборотах КПД пропеллера довольно высокий.

Pikers01 · 02 Сен. 2015 в 11:16

Вся и печаль в том, что нужно именно d800мм обеспечить с приемлемой массой.
А, где начинается токарь с металлами - про массу можно уже забыть.
Зазор между магнитами и катушками будет обеспечиваться локальной группой роликов.
Предполагается, что на роторе магниты будут единственным материалом с высокой плотностью, остальное - поликарбонат и бальза.
Кстати, нашел вот такой интересный ролик на "трубе": http://www.youtube.com/watch?v=eg-7qVLBf4A

DIVAS · 02 Сен. 2015 в 12:08

Цитата: Pikers01 от 02 Сен. 2015 в 11:16
Предполагается, что на роторе магниты будут единственным материалом с высокой плотностью, остальное - поликарбонат и бальза.

Я бы для начала попробовал сделать маленький двигатель, чтобы прикинуть технологические возможности - на какую точность можно выйти, какие зазоры получить и т.п.

Для того чтобы уложиться в 150 грамм на 800мм, придётся использовать предельно мелкие магниты. А для того чтобы от них что-то получить, нужно обеспечить минимально возможные магнитные зазоры (менее 0.5мм) и если не замыкать внешние полюса хотя бы жестяной полоской, то скорее всего придётся использовать дисковую конструкцию ротора с двумя статорами с двух сторон от диска ротора.

Диаметр 800мм - это длина окружности 2512мм. Всю эту длину окружности нужно заполнить магнитами в один ряд.
Чем меньше магнитов - тем больше об/мин можно получить.
Чем плотнее и крупнее магниты - тем больше момент можно получить.
Какие магниты брать и как лепить - есть варианты.
Можно взять такие магниты:
http://magnet-prof.ru/index.php/Plastina-Prizma/Magnit-N45-8x8x1mm/flypage.tpl.html
и налепить их 300 штук как в велосипедном МК - чередуя полюса. -^N_S-^S_N-^N_S-^S_N-^N_S-^S_N-
Но под них нужно либо стальное основание (хотя бы жестяное кольцо), либо дисковая конструкция с двумя слоями статора.

А можно взять вот такие магниты с продольным намагничиванием:
http://magnet-prof.ru/index.php/Plastina-Prizma/Magnit-N52-20x5x2mm/flypage.tpl.html
и налепить их 120 штук вдоль окружности -NS-SN-NS-SN-, получая таким образом не рвано-ступенчатый градиент поля, а плавный. Это позволит меньше париться с зазорами и избавляет от необходимости замыкать внешние полюса (поскольку их и нету). Кроме того, это позволит получить почти втрое большую частоту вращения.

Вопрос только в том, сколько всё это будет весить... А также сколько весит контроллер и сколько допустимого веса остаётся на статор. Если на статор грамм 100 останется, то может даже влезет.

Цитата: Pikers01 от 02 Сен. 2015 в 11:16
Кстати, нашел вот такой интересный ролик на "трубе":
Спойлер
http://www.youtube.com/watch?v=eg-7qVLBf4A

Ну да, обычный линейный двигатель... Только совсем маленький.

Pikers01 · 02 Сен. 2015 в 13:59

Для первых магнитов на окружность можно уложить 246шт при указанных размерах 8х8х1 и плотности 7,499 (гр./см3) вес будет 118г, что более-менее приемлемо.
Для вторых, при габаритах 20х5х2 влезет 114штук, вес будет 170г, что тоже не страшно.
Изобразил на картинке, как эти магниты будут выглядеть на роторе...

Теперь вопрос к количеству катушек в роторе и их габаритам - как я понял, сторона сердечника катушки, обращенная к магниту должна быть примерно такой же, как грань этого магнита?
Сколько витков должно быть и какая толщина провода?
Как между собой должны быть связаны сердечники?
Толщина и материал пластин сердечников?

В высокомоментных оутраннерах, которые сейчас стоят на модели, магниты имеют размеры: 5,5х5,5х1 мм диамерт ротора 45мм.

DIVAS · 02 Сен. 2015 в 14:39

Цитата: Pikers01 от 02 Сен. 2015 в 13:59
Для вторых, при габаритах 20х5х2 влезет 114штук, вес будет 170г, что тоже не страшно.

Уточните пожалуйста насчёт массы. То Вы пишете про максимально допустимую общую массу 150г, то вдруг 170г одних лишь магнитов - не страшно.
Если 170г магнитов не страшно, то это сильно упрощает задачу, но какова тогда допустимая масса статора? (контроллер будет использоваться тот же что и для Ваших модельных двигателей, его масса Вам известна)

Pikers01 · 02 Сен. 2015 в 15:06

Думаю, можно, для прототипа массу раздуть до 300-350г. Чтобы проверить работоспособность.
Если момент будет достаточный - можно пойти на понижение массы и попробовать магниты 5х5х1 - масса их уложенных на ротор будет 84г.

Добавлено 02 Сен. 2015 в 15:09

Если бы были расчеты, тогда можно было прикинуть момент, а, так, методом научного тыка - лучше, чтобы первый прототип хотя бы закрутился.

TOM · 02 Сен. 2015 в 16:05

На большой окружности редкоземельные магниты не нужны, там будут работать даже пластиковые магниты