Бесколлекторный двигатель, с катушками расположенными раздельно, в группах

Автор Pikers01, 25 Авг. 2015 в 15:54

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

DIVAS

Цитата: Pikers01 от 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 15:09:06

Если бы были расчеты, тогда можно было прикинуть момент, а, так, методом научного тыка - лучше, чтобы первый прототип хотя бы закрутился.
Ну, 300-350г это уже проще.

Приблизительно рассчитать основные параметры двигателя, в принципе, можно. Но я имею лишь поверхностное представление о том, как это рассчитывать, и для того чтобы рассчитать, мне нужно потратить кучу времени и найти/вспомнить нужные формулы и справочные данные. Да и без практического опыта уверенности в результате все равно не будет. Честно говоря, нет желания сильно зарываться в справочники, т.к. это надолго, а целесообразность сомнительна.

Чтобы двигатель просто как-нибудь закрутился - достаточно самого малого - не наделать элементарных глупостей в чертежах статора и не накосячить при сборке. Если геометрия будет правильная, а магниты и начала обмоток не перепутаны - крутиться будет.

Кстати, DIAZ вон на коленке методом научного тыка делают двигатели по 20кВт, и те у них весьма хорошо работают.


Цитата: TOM от 02 Сен. 2015 в 16:05
На большой окружности редкоземельные магниты не нужны, там будут работать даже пластиковые магниты
А как связан тип магнитов и длина окружности?
Необходимая сила магнитов зависит от того, какую силу взаимодействия хочется от них получить, а не от длины окружности.

В целом, если опустить желание получить 260Вт и желать только чтобы оно как-нибудь крутилось, то пластиковые магниты конечно сгодятся.
Но вообще, когда нужно получить высокие удельные характеристики, пластиковые и ферритовые магниты не очень пригодны по причине низких их собственных удельных характеристик. Да и если так поискать, то неодимовые магниты нужных форм, размеров и направлений намагниченности сейчас найти проще, чем любые другие.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

TOM

Если диаметр двигателя, к примеру, увеличиваем в 20 раз, то для получения такого же момента магниты потребуются в 20 раз слабее.  Если диаметр двигателя 40 мм, для него потребуются мощные редкоземельные магниты, а если диаметр 800 мм, то в этом случае такой же момент обеспечат самые говняные магниты.

Pikers01

Все таки хочется получить максимальные характеристики с массы по этому лучше сразу использовать мощные магниты. А, если на первом образце получится приличный момент - будет задел на облегчение конструкции.

DIVAS

Цитата: TOM от 02 Сен. 2015 в 17:02
Если диаметр двигателя, к примеру, увеличиваем в 20 раз, то для получения такого же момента магниты потребуются в 20 раз слабее.  Если диаметр двигателя 40 мм, для него потребуются мощные редкоземельные магниты, а если диаметр 800 мм, то в этом случае такой же момент обеспечат самые говняные магниты.
Это всё понятно, но когда идёт счёт граммов массы, гораздо целесообразнее взять для получения тех же характеристик мелкие и лёгкие неодимовые магниты, чем большие и тяжёлые "самые г...яные".
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Pikers01

Исходя из сказанного ранее:

"На начальном этапе главное правильно рассчитать статор. Его можно набирать из скольки угодно групп, основное требование - каждая группа должна быть трёхфазной и в каждой группе должно быть число зубцов, кратное трём. (иначе будет разбаланс магнитных полей и перекос). Кроме того, для симметричной работы групп важно чтобы количество магнитов было чётным и делилось на количество групп без остатка."

Можно сделать 4 группы по 9 или 12 катушек, и магнитов выложить по ротору на пример 256 или 300шт?

1) При размере магнита 8х8мм какой диапазон на щели между магнитами (мин-макс)?

2) Сколько витков должно быть на каждой катушке? Как провода от каждой катушки должны быть связаны друг с другом?

3) Все катушки в группе должны быть намотаны на сердечники выполненные за цело, типа буквы Ш?

DIVAS

Цитата: Pikers01 от 02 Сен. 2015 в 21:19
Можно сделать 4 группы по 9 или 12 катушек, и магнитов выложить по ротору на пример 256 или 300шт?
1) При размере магнита 8х8мм какой диапазон на щели между магнитами (мин-макс)?
2) Сколько витков должно быть на каждой катушке? Как провода от каждой катушки должны быть связаны друг с другом?
3) Все катушки в группе должны быть намотаны на сердечники выполненные за цело, типа буквы Ш?
1. Количество катушек и магнитов никак не взаимосвязано. Катушек в группе может быть и 6, и 9, и 12, но чем больше - тем больше момента (а значит и мощности) можно будет получить от двигателя.
Магнитов кладётся столько, сколько влезет. При магнитах 8х8х1 я бы сделал щели не шире 50% ширины магнита.
Однако, если под магнитами не будет стального основания, то щели нужно уменьшать до нуля и даже в этом случае момент и КПД будет очень низкий.
Лучше использовать второй вариант магнитов, которые 5х2х20, либо любых понравившихся аналогичных с продольной намагниченностью. Они не требуют стального основания и при этом позволят получить в разы больший момент и КПД. Эти нужно лепить плотно, с минимальными зазорами.
В любом случае, критически важна равномерность распределения магнитов. Если равномерность будет нарушена, то двигатель будет дёргаться и крутиться неравномерно, если вообще будет.

2. Для начала нужно намотать витков 10 временно для пробы относительно тонким проводом, чтобы запустить и узнать kV мотора. Потом исходя из рабочего напряжения, скорости и полученного таким путём коэффициента kV/виток посчитать нужное количество витков. Для работы на небольших напряжениях количество витков на катушке будет не более 2-3 десятков.
Провода от катушек соединяются в лучшем случае последовательно, в худшем параллельно. Последовательное соединение прощает больше кривизны и ошибок. Но учитывая что это лишь макет без высоких требований, можно и параллельно. На каждую группу будет приходить по 6 проводов при последовательном соединении, либо по 3 провода при параллельном. Обмотки можно соединять как "звездой", так и "треугольником".

3. Да, магнитопровод в группе должен быть объединён. С изображением магнитопровода могу помочь, когда будет определённость с магнитами (в т.ч. подтверждена возможность приобретения). Вся геометрия статора полностью завязана на шаг магнитов.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Pikers01

А, есть какая-нибудь картинка с мотором на основе магнитов с продольной намагниченностью, посмотреть, как там статор относительно этих магнитов расположен?
Они же длинные, соответственно зазор будет большой, чтобы статор за ротор не задевал...

DIVAS

Цитата: Pikers01 от 02 Сен. 2015 в 22:49
А, есть какая-нибудь картинка с мотором на основе магнитов с продольной намагниченностью, посмотреть, как там статор относительно этих магнитов расположен?
Они же длинные, соответственно зазор будет большой, чтобы статор за ротор не задевал...
Конструкция там точно такая же, разница только в том как формируется чередование полюсов.
-NS-SN-NS-SN-NS-SN-
или
-NS-SN-NS-SN-
Зазор больше, да. Но учитывая диаметр 800мм, он будет очень незначительно больше. И несмотря на больший зазор, магнитных потерь в такой конфигурации будет меньше (навскидку, на порядок-полтора) чем с магнитами 8х8х1 без стальной основы, и соответственно выжать можно больше.

Проблема с 8х8х1 магнитами в том, что они без стальной основы будут висеть в воздухе, в том смысле, что их свободные внешние полюса не будут ничем замкнуты, кроме слабого взаимодействия через воздушный зазор. Для правильной и эффективной работы БДПТ нужны не просто магниты по периметру ротора, а чередующиеся по направлению магнитные поля. Используется та часть поля, которая направлена тангенциально. Для получения сильного тангенциального магнитного поля нужно расположить рядом на окружности ротора два разных полюса магнита. При использовании плоских магнитов с поперечной намагниченностью используется один полюс одного магнита, и другой полюс другого магнита, т.е. они, грубо говоря, соединены последовательно через стальное основание.
Свободно висящие магниты к железу статора конечно будут притягиваться хорошо, поскольку радиальная составляющая поля никуда не девается, но тангенциальная составляющая поля и следовательно взаимодействие с бегущим полем обмоток будет сильно ослаблено, потому что статор своим железом замкнёт рабочие полюса магнитов и при этом большая часть магнитного поля рассеется в пустоте между свободных полюсов магнитов. Если провести аналогию с чем-то более повседневным, то это похоже на соединение батареек через резистор - напряжение вроде и есть, а нагрузку не тянет.

С длинными магнитами с продольной намагниченностью в этом плане интереснее - каждый магнит уже содержит два полюса, которые при тангенциальном расположении вдоль окружности уже образуют поле, по большей части направленное тангенциально. Каждый магнит самодостаточен и не зависит от соседних магнитов, поэтому в такой конфигурации никакие свободные полюса замыкать не нужно. Хотя, конечно, заполнение щелей между магнитами магнитопроводящим компаундом (эпоксидка с железными опилками) может прибавить ещё несколько % момента.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

aleks17121960

Цитата: DIVAS от 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...
Так речь про пропеллер,или про мотор?800мм-диаметр мотора/фюзеляжа?Похоже,все же про мотор,и 80мм его диаметр должен быть.А это значит,что заменив у обычного низко-Кв-шного оутранера вал на 20мм трубу,все решаемо.Все тяги протянуть через нее,и все.Тем более,есть ЧПУ точное.Переточить крышки на другие подшипники не долго...
Делай,что должен,и будь,что будет...

DIVAS

Почитайте тему внимательно...
Если сам автор уже пересчитал магниты и написал, что 20мм магнитов в длину окружности влезает 114 штук, то как Вы думаете, какой диаметр - 80 или 800?

Была также фотография имеющейся конструкции с механической трансмиссией на винт от модельного моторчика - он там смотрится очень маленьким на фоне остального. Впрочем, фотография была в ЛС.
[user]Pikers01[/user], добавьте пожалуйста ту фотографию сюда тоже для наглядности представления того, что должно получиться.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Pikers01


Я, в начале поместил эскиз с размерами - повторю еще раз...




Добавлено 03 Сен 2015 в 13:00:32

Набросал картинку с "длинными" магнитами...
Правильно ли я понял, что в этом случае на длинную сторону магнита должны приходиться два соленоида?



DIVAS

Цитата: Pikers01 от 03 Сен. 2015 в 12:58
Правильно ли я понял, что в этом случае на длинную сторону магнита должны приходиться два соленоида?
Не совсем.
В классическом явнополюсном БДПТ положения зубцов статора для трёхфазного двигателя должны соответствовать сдвигу магнитной фазы на 60°. В данном случае это означает, что на два магнита должно приходиться три зубца.

Вообще, ротор с этими магнитами можно рассматривать и как явнополюсный, и как неявнополюсный.
Спойлер

Для неявнополюсного варианта в данном случае подходит вариант с тремя зубцами статора на один магнит.
Но мне видится, что в данном случае первая (псевдо-явнополюсная) конструкция будет менее критична к зазорам и магнитам, и, соответственно, будет работать лучше.

При желании можно ещё сделать вместо трёх магнитных фаз 6 или 9 или ещё больше, а потом скоммутировать их в три электрических фазы - это способствует более плавному вращению и сглаживанию крутящего момента, но с этими магнитами не вижу в этом большого смысла.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Pikers01


DIVAS

Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

NUBITO

[user]Pikers01[/user], у вас уже есть модель, может прикинете её массу? Да и вообще весьма необычное и дорогостоящее решение. Вы рассматривали другие решения?

Pikers01

Да, рассматривал, разные варианты, включая привод при помощи зубчатой рейки.


Добавлено 03 Сен. 2015 в 15:56

Цитата: DIVAS от 03 Сен. 2015 в 14:52
Цитата: Pikers01 от 03 Сен. 2015 в 14:43
Т.е. будет лучшим вариантом - на два магнита 3 зубца?
В данном случае, да.

Примерно так?




DIVAS

Цитата: Pikers01 от 03 Сен. 2015 в 15:52
Примерно так?
Спойлер


Да, так.
Однако, кое-что нужно подправить.
Ширину зубцов сделать чуть поменьше (на 15-20%),
зазор между соседними башмаками (расширение зубца, которое смотрит на магниты) сделать порядка 2мм
ширину перемычки сзади между зубцами побольше раза в полтора-два -  её сечение должно быть примерно равно сечению зубца.

Навскидку как-то так. Думаю, момент получится очень неплохой.

Все зубцы статора мотать нужно одинаково, первая фаза мотается на 1, 4, 7 зубцы, вторая фаза на 2, 5, 8 зубцы, третья фаза на 3, 6, 9 зубцы. Всё мотается в одну сторону, все три катушки с каждой фазы одного сегмента ротора соединяются последовательно, а свободные концы выводятся для подключения. При соединении фаз в звезду или треугольник вторую фазу нужно подключать зеркально наоборот. Сегменты статора для начала можно соединить последовательно, потом в ходе экспериментов будет видно, как лучше.
Для пробной обмотки для определения kV можно ограничиться 10 витками на каждый зубец. Провод для намотки можно взять какой-нибудь обмоточный диаметром порядка 0.5мм. Перед намоткой необходимо обеспечить защиту изоляции провода от повреждения острыми кромками железа, иначе будет КЗ.
В конструкции нужно предусмотреть элементы жёсткости, не позволяющие сегментам статора взаимно смещаться. Также нужно обеспечить возможность небольшой подстройки положения сегментов статора, чтобы иметь возможность корректировать возникшие погрешности - всё-таки, 800мм диаметр немалый, а попасть нужно примерно +/-0.5мм. Изначально все сегменты нужно синхронизировать по магнитам, чтобы каждый первый зуб каждого сегмента смотрел строго на одно и то же место магнита напротив него. В идеале - чтобы это были ещё чётные магниты (расположенные полюсами в одну сторону). Но если по каким-то причинам не получится попасть одним из сегментов в нужный магнит, то это не проблема - реверсируем все три обмотки такого сегмента, и он точно также работает со смещением в 1 магнит. Для простоты настройки можно ослабить крепежи сегментов, проложить в магнитный зазор слой пластика от бутылки и подать на одну фазу небольшое напряжение (1..3В) - все сегменты сами синхронизируются и, если смогут, выставятся в нужные положения.

Да, кстати - первый запуск двигателя на пробной обмотке нужно осуществить без лопастей, т.е. без нагрузки - чтобы определить kV.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Pikers01

Спасибо! Буду пробовать.