Как работает синхронный бесщёточный двигатель

[on4ip]

У большинствоа же бесколлекторников с внешним кольцевым ротором, на котором установлены магниты, как мне кажется, количество полюсов равно количеству магнитов, т.к. второй полюс каждого магнита замыкается не на магнитные пути статора, а по кольцу ротора на два противоположных по знаку полюса соседних магнитов

магнитов может быть много а пар полюсов например 1, моторы есть где по 3 магнита на полюс. обычно в моторах количество магнитов =2р

[Blik86]

Да вы еще и провидец! Обсуждаете конструкцию моего основного устройства, даже не видя ее.
Плоский беззубый мотор обычно делается на печатных обмотках. Я делал такие моторы. А вы?

У нас делали инранер ватт на 300, обмотки примерно как тут:
https://www.youtube.com/watch?v=3DROuDdUuUI
Да не печатные, да не плоские и да даже без каркаса.
Погуглите slotless BLDC.  Их куча видов, не только плоские. Печатные просто самые технологичные.

По интересующей меня теме, касающейся электрических машин, ничего внятного вы не сказали. Уж извините за резкость.

Схема управления сложнее, лезут четные гармоники которые лечатся костылями или питанием горбатыми синусами...  или вам трех этажные формулы из учебников нужны?

[edw123]

у вас проблема в причинно следственными связями=)

Я думаю по другому. =) Если конкретно про время появления векторной - ничего не имею против.

[KIV]

У нас делали инранер ватт на 300, обмотки примерно как тут:
...
Да не печатные, да не плоские и да даже без каркаса.
Погуглите slotless BLDC.  Их куча видов, не только плоские. Печатные просто самые технологичные.

"У нас..." Это где и у кого? Я спросил лично вас: вы делали сами подобные моторы? Боюсь, что нет, ведь вы из критиков-теоретиков.   
Выше я написал, что делал такие моторы (и продолжаю этим заниматься), и чтобы не быть голословным, покажу несколько фото своих моторов. Это одна из первых моих конструкций (начало 2000-х годов):
На домашнем компе нет фото мотора в сборе, только заготовки. Было изготовлено больше десятка таких игрушек. Максимальная подводимая мощность достигала 1800 Вт. Разумеется, кратковременно. Магнитная редукция 7:1, при этом скорость вращения вала порядка 20000-30000 об/мин.

 

И штам для вырубки железа для этих моторов:



Все это делалось по моим чертежам в одной кроватной мастерской на востоке России. Магнитный редкозем, кстати, тоже не китайский, а наш, отечественный, с характеристиками гораздее, чем у магнитов из Поднебесной.

А вот одна из последних моих печатных четырехслойных обмоток для четырехфазного беззубого статора.  Диаметр плоского ротора ~120 мм.  Есть еще и 300-мм плоский беззубый мотор (скорее - модель-прообраз). Но там ПП двухслойная. Могу сделать фото, и покаать, если интересно.



Так что давайте дальше говорить только о том, что реально делали сами, или в чем уверены не понаслышке, начитавшись умных книжек, чаще всего - забугорных переводов. У меня их тоже есть.   

[Alex75]

Ну так и мы тут "чай не лаптем щи хлебаем, понимаем, что к чему..." И печатным методом могём, во много слоёв. Но печатным методом не интересно, много мощности не получить, и зависимость от материала... Другое дело - медь и эпоксидка:
Интересно, во сколько вам штамп обошёлся?

[KIV]

Ну так и мы тут "чай не лаптем щи хлебаем, понимаем, что к чему..." И печатным методом могём, во много слоёв. Но печатным методом не интересно, много мощности не получить, и зависимость от материала... Другое дело - медь и эпоксидка:
...
Интересно, во сколько вам штамп обошёлся?

Ну, здесь можно только сказать "Респект и уважуха!"     Виден деловой подход.
По штампу и не скажу уже, давно это было... Да там и отношения были другие, часто все ограничивалось "литрой выпитой"  Но это не тот случай. Товарищь делал не электроискре, с последующей притиркой матрицы и пуансона. Кажется, я поделился магнитами для этих же моторов, тогда они еще были малодоступны даже на Али.
Что касается мощности, уже говорил - мощные моторы меня давно не интересуют. Более чем, когда 10-15 Вт на форсаже. В приоритете прецизионная плавность и стабильность скорости. Задачи такие.  Не транспортные.

P.S. А эпоксидку рекомендую заменить на кремне-огранические смолы. И рабочие температуры повыше (до 600С...1000С, и стабильность побасче, особо если с мелкодисперсными минералами замутить.
Эпоксидка при длительном нагреве плывет, а то и вовсе разрушается.

[i]

В приоритете прецизионная плавность и стабильность скорости.

В свое время делал нечто подобное на 200-шаговых моторах. Пришел к выводу, что прямой привод тут не подходит, так как вылезают особенности исполнения конкретного экземпляра мотора. Форму управляющих кривых приходилось подстраивать под мотор, и получались они далеко не синусные... но все равно полностью избавится от дрожания  не удалось (смотрел по лазерному зайчику на стене в 5 метрах).

Дорогие виниловые проигрыватели решают эту проблему большой редукцией,  мягким упругим ремнем и массивным диском. Правда там еще и с подшипниками нужно воевать, чтоб их высокочастотный шум не просачивался в динамики.

Короче, "прецизионность" чего-либо - удовольствие очень дорогое.

[KIV]

Форму управляющих кривых приходилось подстраивать под мотор, и получались они далеко не синусные... но все равно полностью избавится от дрожания  не удалось (смотрел по лазерному зайчику на стене в 5 метрах).

А без включения мотора "зайчик" смотрели? Мо-быть это были артефакты кривенького ротора? Ведь на 5 метровой дистанции "зайчик" от пращающейся отражающей поверхности с кривизной даже в 1-2 сотки будет прыгать на несколько мм.  Натыкался на подобное.
Про параметры маховика и подшипников в моей уонструкции я писал выше. Тут все ОК.

[i]

Мо-быть это были артефакты кривенького ротора?

Мо-быть.
Я про то и говорю, что не все решается фазами и электроникой. Иногда достаточно вовремя руки помыть. 

[Blik86]

Так что давайте дальше говорить только о том, что реально делали сами, или в чем уверены не понаслышке

Самолично у нас делают Главный конструктор и его замы, прям каждое изделие)) А все кто ниже срывают сроки и штаны просиживают.
У нас - это в отделе. Мотор делали в цехе, в том числе резали отечественные магниты, клеили в титановый ротор,  рисовали его конструктора, а наша группа всего навсего делала блок управления на "отечественных" ЭРИ и управляла.

Боюсь, что нет, ведь вы из критиков-теоретиков.

А вы не бойтесь, у нас это чуть ли не первая обязанность требующая соответствующих компетенций. Потому что регулярно нужно отговаривать начальство от решения "простеньких проектов". Объяснять заказчикам, что по их ТЗ им требуется сделать вечный двигатель. А еще слать лесом конструкторов с их чудо моторами, с асимметричными обмотками ради пары % КПД или током 150А вместо 50А...
Если привод не обеспечивает точность, быстродействие или момент - крайним будут не конструктора, а тот кто взялся их обеспечивать с непригодным для этого мотором.

А вот сейчас и проверим.

Призная неправоту, действительно "упорно не хочу признать что 4-фазников это 90 градусов, а у 8-фазников - 45". ))
А что бы перестало быть странно, нарисуйте график для 2х фазного мотора. Глядя на это

[KIV]

Самолично у нас делают Главный конструктор и его замы, прям каждое изделие)) А все кто ниже срывают сроки и штаны просиживают.

Так вы сроки срываете, или штаны просиживаете верхом на титановом роторе? 

Призная неправоту, действительно "упорно не хочу признать что 4-фазников это 90 градусов, а у 8-фазников - 45". ))
...
А что бы перестало быть странно, нарисуйте график для 2х фазного мотора. Глядя на это

На вашей картинке показано два синуса (или косинуса, т.к. не указана точка отсчета времени), сдвинутые по фазе на 180 градусов. Но это не напряжение питания ЕДИНСТВЕННОЙ обмотки «чего-то там» (это может быть одна из обмоток статора, а может быть и электромагнитом клаксона). Хотя там что-то еще сказано и про вращающийся ротор. И прямо написано, что это противо эдс этой катушки, а не эпюры питающих фаз.

Это все, что я могу сказать про вашу картинку, и далее анализировать эту выжимку, вырванную из первоначального контекста, я не собираюсь, т.к. это не имеет никакого отношения в электромоторостроению.
Тем не менее потрачу немного времени, для того, чтобы разъяснить вам азы не только электротехники, но и элементарной физики.

В любом школьном или вузовском учебнике можно найти определение: "Фаза колебания (в электротехнике) — аргумент синусоидальной функции (напряжения, тока), (обычно) отсчитываемый от точки перехода значения через нуль к положительному значению". Приводить мат. формулы не буду, при желании сами найдете (хотя бы здесь: http://class-fizika.ru/11_19.html ), и посмотрите. Там же дается и определение термину «фаза» (в переводе с греческого «phasis» обозначает «появление»).
Соответственно, для косинусоидальной функции точкой отсчета (началом  появления/отсчета) будет переход через положительный экстремум функции от ее возрастания к уменьшению.
Разностью фаз двух гармонических колебаний одной частоты (на графике - "сдвиг по фазе") называется задержка по времени между точками отсчета времени каждой из функций. Эта разность будет неизменна в любой момент колебательного процесса.
Картинка ниже демонстрирует это (синий - косинус, красный - синус).



Если принять за точку отсчета времени экстремум косинуса (временнОй ноль фазы косинуса), то будет видно, что "сдвиг по фазе" между косинусом и синусом составляет пи/2, или 90 градусов. В остальном эти две функции (в электротехнике - "фазы") идентичны, так как обе описываются одной и той же формулой (см. ссылку выше) с маленькой оговоркой – в каждый момент времени эта функция имеет разную фазу. Таких эпюр на одном графике можно нарисовать бесконечное множество, главное, чтобы они «отставали» друг от друга на одно время (угол), и если это эпюры напряжения, нужно приложить это напряжение к разным обмоткам статора с соответствующей фазностью обмоток. Тогда в статоре возникнет вращающееся магнитное поле.

В классической промышленной электротехнике используются трехфазные напряжения (и токи), их точки отсчета сдвинуты между собой на 120 градусов (или на 2пи/3). Это видно из следующей картинки. Функция, при этом одна, но каждая имеет свою фазу (начальную точу отсчета). И каждая фаза течет по своему проводу (обмотке мотора). Про соединение звездой и треугольном я говорить не буду, т.к. это отдельная тема. Но сути моих рассуждений это не меняет.



А теперь посмотрим, как будет выглядеть четырехфазное и восьмифазное напряжение.
У четырехфазного напряжения ВСЕ фазы (точки начала отсчета) последовательно сдвинуты на 90 градусов. А четные и нечетные фазы попарно сдвинуты относительно друг друга на 180 градусов (синяя и зеленая пара и красная и желтая пара). Но при этом фазовый сдвиг между любыми соседними (смежными) фазами останется прежним – 90 градов, а каждая из фаз остается отдельной, так как в каждый момент времени, фазный ток каждой фазной обмотки течет по отдельному проводу, или в противоположных направлениях!



Да, четные и нечетные фазы (обмотки) мотора тоже можно соединить встречно-последовательно, но они и при такой коммутации статорных обмоток не перестанут быть ЧЕТЫРЬМЯ фазными обмотками, питаемыми ЧЕТЫРЬМЯ фазными напряжениями, и по ним будет протекать ЧЕТЫРЕ РАЗНЫХ фазных тока.

Для формирования восьмифазного напряжения сначала создадим ЧЕТЫРЕ фазных напряжения, фазы которых сдвинуты относительно друг друга на 45 градусов. Это показано на следующем рисунке.



Заметили разницу между предыдущими четырьмя фазами, и этими?

А теперь добавим к первой четверке 45-градусных фаз еще четыре такие же, но инвертированные на 180 градусов. Они нарисованиы такими же, но менее насыщенными цветами.



Вуаля! Мы получили полноценное ВОСЬМИФАЗНОЕ напряжение для питания ВОСЬМИФАЗНОГО мотора. А тот факт, что и здесь все фазы с пятой по восьмую являются «зеркальными» по отношению к первой, второй, третьей и четвертой, позволяет применить встречно-последовательное питание первой-пятой, второй-шестой, третьей-седьмой и четвертой-восьмой фазных обмоток. А катушек в каждой фазной обмотке может быть сколь-угодно много.
Как-то так...
Если даже после этого вы не признаете свои заблуждения, и будете настаивать на том, что предлагаемая мной схема питания, и самого мотора не являются восьмифазной, то у меня больше не будет ни аргументов, ни желания объяснять азы, без которых вести подобные дискуссии бессмысленно.

[edw123]

что предлагаемая мной схема питания, и самого мотора не являются восьмифазной, то у меня больше не будет ни аргументов

С таким подходом число фаз надо считать равным числу зубов. Фаза, это вроде то место, в котором можно независимо менять, а не одновременно.

[on4ip]

В одном из проектов питание мотора обеспечивалось 24 Н мостами) интесно сколько там фаз было.

[KIV]

С таким подходом число фаз надо считать равным числу зубов. Фаза, это вроде то место, в котором можно независимо менять, а не одновременно.

У техфазного мотора может быть на статоре 3 зуба? А 6, 9, или 12 зубьев? Или это будут уже 3, 6, 9 и 12 фазные моторы? Нужно не зубья с катушками считать, а количество ОБМОТОК, даже если они состоят из нескольких, последовательно включенных катушек, расположенных на разных зубьях, коих может быть сколь-угодно много.

[KIV]

В одном из проектов питание мотора обеспечивалось 24 Н мостами) интесно сколько там фаз было.

Один Н-мост может коммутировать одну обмотку. Значит, 24 обмотки, если двигатель линейный, для трехфазного питания это 8 статорных групп.
Для "круглой" машины это может быть 3х8, 4х6, 6х4 или 8х3 фазно/катушечных групп. Вариантов не много.

[Blik86]

Но это не напряжение питания ЕДИНСТВЕННОЙ обмотки

Откройте глаза! Это напряжение на в точках V1 и V2. Это и ЕСТЬ питание ЕДИНСТВЕННОЙ обмотки, ее начала и конца!
Однофазный мотор не вращает поле, оно в нем просто пульсирует. Направление вращения и само вращение происходит за счет залипания магнитов к асимметричным зубьям.
В двух фазном моторе (большинство шаговых моторов) поле "вращается" фазами сдвинутыми на 90, и  это ровно то что вы называете 4-х фазным.

И каждая фаза течет по своему проводу (обмотке мотора). Про соединение звездой и треугольном я говорить не буду, т.к. это отдельная тема. Но сути моих рассуждений это не меняет.

Без соединения в звезду/треугольник - не может "каждая фаза течь по своему проводу". Ведь это 3 отдельные обмотки требующие 6 полумостов управления и по вашей терминологии это 6-и фазный мотор. После соединения обмоток у нас и остается только 3 точки для питания/подключения.

А четные и нечетные фазы попарно сдвинуты относительно друг друга на 180 градусов (синяя и зеленая пара и красная и желтая пара). Но при этом фазовый сдвиг между любыми соседними (смежными) фазами останется прежним – 90 градов, а каждая из фаз остается отдельной, так как в каждый момент времени, фазный ток каждой фазной обмотки течет по отдельному проводу, или в противоположных направлениях!

Вы понимаете что сдвинутые на 180 обмотки физически оказываются намотаны на один и тот же зуб?

Вуаля! Мы получили полноценное ВОСЬМИФАЗНОЕ напряжение для питания ВОСЬМИФАЗНОГО мотора.

Вы получили 8 обмоток на 4 зубьях! И накой то х... обмотки намотанные на одном зубе начинаете хз как включать!!

[KIV]

Откройте глаза! Это напряжение на в точках V1 и V2. Это и ЕСТЬ питание ЕДИНСТВЕННОЙ обмотки, ее начала и конца!
Однофазный мотор не вращает поле, оно в нем просто пульсирует. Направление вращения и само вращение происходит за счет залипания магнитов к асимметричным зубьям.
В двух фазном моторе (большинство шаговых моторов) поле "вращается" фазами сдвинутыми на 90, и  это ровно то что вы называете 4-х фазным.

Да нет, Blik86, это вы откройте глаза. Хотя бы на то, что сами пишите. Сначала вы показываете противофазные графики противо эдс, и схему Н-моста,  и называете это двухфазным мотором. За тем тут же изрекаете, что одной фазой крутить поле нельзя (впрочем, выше и я кажется говорил об этом), а в заключение вспоминаете шаговые двигатели с двухфазным питанием, но со сдвигом фаз в 90 градусов.

График двухфазного напряжения показан на первом графике предыдущего моего поста, адресованного вам, и смысл которого вы с маниакальной настойчивостью пытаетесь переиначить, не желая разобраться с азами электротехники. А именно таким напряжением и питается большинство шаговых моторов. Фаза - это не число питающих проводов, количество катушек или обмоток, и даже не число зубьев, на каждый из которых вы от моего имени пытаетесь намотать по несколько противофазных катушек. В электротехнике и тем более - в электромоторостроении, фаза это прежде всего НАПРЯЖЕНИЕ, и ТОК, который возникает в результате подачи этого напряжения в нагрузку (катушку, обмотку). А фазный ток (как и любой другой) возникает только в замкнутой цепи, для которой, как известно, требуется два провода, соединяющие источник переменного напряжения с этой самой нагрузкой. Посмотрите клемную колодку любого промышленного трехфазного асинхронника. Там шесть клемм, по две клеммы на каждую фазную обмотку.  ШЕСТЬ!!! А уж как их присоединить к  генератору напряжения, дело второе. Треугольник, звезда... Да хоть тяни от генератора сразу шесть проводов, по два на каждую фазу мотора. И сеть, и мотор от этого не станут шестифазными. Но мудрый Тесла предложил по одному концу трех фазных обмоток генератора соединить вместе, в итоге все трехфазные промсети стали ЧЕТЫРЕХПРОВОДНЫМИ. Но оказалось, что при таком включении генератор-симметричная_нагрузка можно обойтись и без четвертого (зануляющего) провода. Но его оставили исходя из того, что нагрузка может быть и не симметричной по фазам.  Разновидности типов нагрузок я вам рассказывать не буду. Смысла не вижу. Вы считаете правильным только одно мнение - собственное. 

Чехарда фаз в вашей голове меня окончательно утомила. Давайте закончим этот балаган. Вы мне больше не интересны.

P.S. Последнее. Любой двухфазный шаговик питается по ЧЕТЫРЕМ проводам. А то и по пяти. Сможете нарисовать схему пятипроводного питания двухфазного шагового мотора? Впрочем, о чем это я...

[Blik86]

Хотя бы на то, что сами пишите. Сначала вы показываете противофазные графики противо эдс, и схему Н-моста,  и называете это двухфазным мотором.

Я это называю ОДНОФАЗНЫМ мотором! Это же НАПИСАНО НА КАРТИНКЕ!! И просил нарисовать тоже самое для двухфазного мотора!!!
Вы же начинаете непонятно что и зачем мне втирать.

а в заключение вспоминаете шаговые двигатели с двухфазным питанием, но со сдвигом фаз в 90 градусов.

А за тем что у вас сдвиг фаз 90 почему то у 4-х фазных моторов!