самодельный BLDC из асинхронного мотора.

[AlexandrTk]

Здравствуйте! Собираю моторчик для самоката из асинхронного двигателя от советской стиральной машины (180Вт, 1350 об/мин). Конфигурация мотора 24S22P, напряжение питания 48В. Планируемая номинальная мощность 1 кВт, частота вращения не выше 2200 об/мин. Схема намотки следующая AaAabBbBCcCcaAaABbBbcCcC. Мотаю проводом ПЭТ-155 ф1мм два провода в параллель. Планировал наматывать по 8 витков на один зуб, но после пробной намотки понял, что в два слоя мотать не получится, а в один слой помещается всего 4-5 витков. Опасаюсь, что с таким количеством витков частота вращения получится выше необходимой (2200 об/мин). Может быть, есть способы определения частоты вращения до полной намотки мотора?

[thrush007]

Конфигурация мотора 24S22P, напряжение питания 48В. Планируемая номинальная мощность 1 кВт, частота вращения не выше 2200 об/мин.

Пробовал собирать генератор с таким же соотношением пазов-магнитов. При 7 витках на каждом зубе выпрямленное диодным мостом напряжение получалось около 50 В при 5000 об/мин. Напряжение зависит линейно от числа витков, скорость обратно пропорциональна количеству витков, поэтому, (как мне кажется), Вам следует намотать 7*5000/2200 витков для максимальной скорости 2200 при питании 50 В. Киловатт вряд ли получится, габариты маловаты и потери в железе будут большие, при 2000 об/мин частота перемагничивания будет около 400 Гц. Диаметр одной жилы провода лучше взять около 0.5 мм, потери в меди будут поменьше и наматывать удобнее. Пару раз все равно придется намотать. Попробуйте первый раз намотать в один провод, подцепить диоды, покрутить дрелью и померить напряжение на выходе при заданных оборотах. А второй раз уже пучком намотать с учетом корректировки витков.

[AlexandrTk]

[user]thrush007[/user], объясните, пожалуйста вот эту Вашу фразу:

Диаметр одной жилы провода лучше взять около 0.5 мм, потери в меди будут поменьше.

Решил все таки домотать одну фазу с 4-5 витками и подключить к осциллографу. Посчитаю kV, а дальше буду смотреть.

Киловатт вряд ли получится, габариты маловаты и потери в железе будут большие, при 2000 об/мин частота перемагничивания будет около 400 Гц.

По мощности ориентируюсь на Cyclone 1200W, он не намного больше. Для охлаждения сделал мотор герметичным, чтобы залить внутрь масло. Частота вращения мотора в 2200 об/мин была выбрана для того, чтобы не переступать порог в 400 Гц

[Alex75]

Тольщину магнитов имеет смысл брать не менее 4 мм. Тогда при зазоре 1 мм и внутр.диаметре статора 72 мм получаем: (72-8-2)*3,14/22=8,85 мм - приблизительная ширина магнитов. Ну а реальная - 7-8 мм. Вот здесь я тоже делал 24N16P: https://electrotransport.ru/index.php?msg=347820. Можно смело раскручивать до 3000 об/мин. К сожалению, сейчас сказать точные обороты при 6 витках не могу, т.к. не переточил ещё на этом двигателе ротор (у старого толщина стенки маловата).
Заливать внутрь масло - это извращение. Лучше озаботиться нормальным воздушным охлаждением.

[thrush007]

[user]thrush007[/user], объясните, пожалуйста вот эту Вашу фразу:

Диаметр одной жилы провода лучше взять около 0.5 мм, потери в меди будут поменьше.

Вы планировали намотать двойным проводом с диаметром 1 мм. Более толстый провод лучше распределяет тепло, но глубина проникновения высокочастотных токов при частоте ШИМ контроллера 16 кГц будет около 0.5 мм. А токи более низких частот пройдут по всему объему провода. Влияние скин-эффекта не сильно критично, но лично я остановился на намотке в 4 провода диаметром 0.45 мм.

[AlexandrTk]

Здравствуйте, [user]Alex75[/user]! С чтения Вашей темы я и начал работу со своим мотором . По Вашей конфигурации ротор сейчас тоже изготавливаю.

Толщину магнитов имеет смысл брать не менее 4 мм.

Магниты брал толщиной 5 мм и шириной 5 мм. Зазор оставил 2 мм. Коэффициент заполнения магнитами по наружному диаметру получился 51,4%. Минимальная толщина стенки 5 мм.

Заливать внутрь масло - это извращение. Лучше озаботиться нормальным воздушным охлаждением.

Почему извращение? Ротор после наклеивания бандажа почти круглый, сопротивление не должно быть большим.

Лучше озаботиться нормальным воздушным охлаждением.

А что Вы под этим подразумеваете? Подача воздуха под давлением? Или развитое наружное оребрение?

[thrush007]

По мощности ориентируюсь на Cyclone 1200W, он не намного больше.

А у Cyclone 1200W это долговременная мощность или пиковая? Возможно, у Вашего мотора пиковая мощность и побольше окажется, но в долговременном режиме могут поджариться магнитопровод и обмотка.
Добавлено 05 Апр. 2016 в 12:08

Заливать внутрь масло - это извращение. Лучше озаботиться нормальным воздушным охлаждением.

Мне тоже интересно, почему масло - это извращение Ведь тепло будет равномерно распределяться по всему объему и можно неплохо нагружать мотор.

[AlexandrTk]

[user]thrush007[/user], спасибо! Может у Вас есть источники где можно более подробно почитать о скин-эффекте?

Влияние скин-эффекта не сильно критично, но лично я остановился на намотке в 4 провода диаметром 0.45 мм.

В том то и дело, что хочется достоверно узнать критичность скин-эффекта . Суммарное сечение двойного провода диаметром 1 мм составляет 1,57 мм^2, а сечение жилы в 4 провода 0,45 составляет 0,64 мм^2.  Это почти в 2,5 раза меньше . Мне кажется, что потери на активном сопротивлении здесь будут иметь более важное значение.

А у Cyclone 1200W это долговременная мощность или пиковая?

Думаю, что долговременная. Сужу по вот этой картинке и отзывам на этом форуме.

[YTW200]

По охлаждению, чуть выше видно как я это реализовал. Наварил с торцов ротора по четыре лопасти чтоб лобные доли витков обдувались. Прекрасно справляются. Ток любые сварочные работы надо делать до наклейки магнитов - поле "сдувает" дугу хоть от полуавтомата, хоть от аргоновой сварки. Идея с маслом место быть имеет (приусы, эстимы, и тд) но необходима надёжность герметичности. Представь, что будет с мотором если в дороге потечёт сальник - мотор останется без охлаждения 1, чистый электротранспорт станет сродне бензиновому - весь в масле и каках 2.

[AlexandrTk]

[user]YTW200[/user], в моем моторе температура будет ограничена рабочей температурой магнитов (увы, 80гр). Изоляция статора и изоляция провода рассчитана на 155 гр и за них я беспокоюсь меньше. Герметичность будет обеспечена манжетами.

[Alex75]

Я вас приветствую, AlexandrTk!
Под охлаждением понимаю, примерно, вот это:

Так как наш двигатиль больше плоский, чем длинный, то оребрение боковых крышек играет большую роль. Можно боковые крышки сделать ребристыми, как радиатор пентиума, методом крестообразного пропила пилой с победитовой напайкой. Можно и так не заморачиваться, а сделать продувку сквозь двигатель внешней турбинкой как делал Чупа.
Хотите делать масляное охлаждение - воля ваша. По мне, так это не столько сложно, сколько грязно.
2мм зазор - маловато. Вообще, при используемой стали статора 0,5мм, при толщине магнитов 3 мм - зазор 0,5 мм, при 4 мм - зазор 1 мм(это относится к высокотемпературным магнитам, остальные зазоры - к обычным, до 80-ти град.), при 5мм - зазор 3 мм.

Высокотемпературные магниты имеют меньшую коэрцитивную силу, сответсвенно, для них нужны меньшие зазоры. В идеале, и это надо учитывать.
На ротор с магнитами надо предусмотреть тонкую токопроводящую немагнитную оболочку, например алюминиевый скотч, а потом - бандаж. Наверное, можно и наоборот. Есть данные, что магниты на роторе греются. От чего? Думаю - от высокочастотных токов. Поэтому токопроводящая оболочка работает как экран. В модельных мелких движках аутраннерах такого не встречал. Возможно, в маломощных двигателях это проявляется незначительно. Но, например, японцы на свои двигатели такие экраны из нержавейки ставят.

[YTW200]

У меня магниты тоже 80° и лопасти гоняющие воздух легко справляются с охлаждением всего мотора но!, это есть единоразовое решение без варианта поломки и отказа на весь срок службы мотора. С масляным охлаждением надо использовать самое жидкое от АКПП авто, сальники имеют свойства течь через энное время но решать в итоге только тебе. Мало будет залить масла, надо будет делать либо окошко смотровое либо пробку со щупом. В столь ответственном месте не контролировать уровень масла будет глупо.
Второй довод за воздушное охлаждение - почитай принцип работы вискомуфт в полноприводных авто или принцип работы гидротрансформатора. В вискомуфтах к примеру ровненькие гладкие группы дисков , когда задние или передние колёса начинают буксовать, диски начинают вращаться с разными оборотами и гоняемое малсо меж ними принимает супер вязкость прекращая букс. Суть, на оборотах оно будет давать тебе оч хорошее торможение не смотря на гладкий ротор. У тех же гибридо тойот масляное охлаждение работает не особо тормозя потому что там и статорная обмотка залита вместе с самим статором ну и мощностя там несколько иные (от 18 до 50 киловат) с такими мощностями можно закрыть глаза на сопротивление масла учтя что оно всё равно необходимо там для смазки всех остальных механизмов в коробке или редукторе.
В твоём случае просто моторчика да и ещё киловатного... потеряешь от 1/3 до половины мощности.
Добавлено 05 Апр. 2016 в 12:51
Народ, у меня ротор грелся именно тогда когда поверх магнитов была обойма из токопроводящего немагнитного материала (нержавейка) нагревался ротор за две минуты холостого хода. Когда её выкинул и обклеил тремя слоями стеклоткини, нагревы исцезли. Совсем. Только общий нагрев двигателя под приличными долгими нагрузками.

[Alex75]

 Уж лучше тогда водянку замутить. Но Чупа замутил принудительное воздушное охлаждение и, тем самым, поднял мощность с 500 ватт до 4500 ватт. Дёшево и сердито.
Добавлено 05 Апр 2016 в 12:56:28
Толщина нержавейки какая? Небось, миллиметра 1,5 - 2. А у японцев - нержавейка 0,25 мм. Ваш нержавеющий бандаж работает как короткозамыкающий контур. Наверное, когда убрали его, то и токи на х.х. уменьшились.

[AlexandrTk]

Можно боковые крышки сделать ребристыми, как радиатор пентиума.

Спасибо, крышки уже изготовил, но думаю, что прикрутить к ним радиатор через теплопроводную пасту никогда не поздно

На ротор с магнитами надо предусмотреть тонкую токопроводящую немагнитную оболочку, например алюминиевый скотч, а потом - бандаж. Наверное, можно и наоборот. Есть данные, что магниты на роторе греются. От чего? Думаю - от высокочастотных токов. Поэтому токопроводящая оболочка работает как экран. В модельных мелких движках аутраннерах такого не встречал. Возможно, в маломощных двигателях это проявляется незначительно. Но, например, японцы на свои двигатели такие алюминиевые экраны ставят.

Ценное замечание, сделаем

Второй довод за воздушное охлаждение - почитай принцип работы вискомуфт в полноприводных авто или принцип работы гидротрансформатора. В вискомуфтах к примеру ровненькие гладкие группы дисков , когда задние или передние колёса начинают буксовать, диски начинают вращаться с разными оборотами и гоняемое малсо меж ними принимает супер вязкость прекращая букс.

Там залита дилатантная жидкость и она как раз предназначена для того, чтобы изменять свои свойства при разных скоростях воздействия на нее.
В целом согласен с Вами, что потери будут, но оценить их на данном этапе сложно.

Уж лучше тогда водянку замутить.

Что Вы под этим подразумеваете? Охлаждение двигателя снаружи?

[Alex75]

Водяная рубашка на двигателе - водяная магистраль - радиатор - электропомпа - водяная рубашка.

[AlexandrTk]

Водяная рубашка на двигателе - водяная магистраль - радиатор - электропомпа - водяная рубашка.

Этот вариант я тоже не исключаю. На данном этапе мне сложно оценивать какую мощность придется рассеивать.  С BLDC моторами ранее никогда не сталкивался.

Все же нужны советы по обмотке. На каком варианте остановиться:
жила в два провода ф1 мм (суммарное сечение 1,57 мм^2)
жила в пять проводов ф0,63 мм (суммарное сечение 1,56 мм^2)
жила в четыре провода ф0,45 мм (суммарное сечение 0,64 мм^2)
жила в один провод ф1 мм (суммарное сечение 0,79 мм^2)?

[thrush007]

Все же нужны советы по обмотке. На каком варианте остановиться:
жила в два провода ф1 мм (суммарное сечение 1,57 мм^2)
жила в пять проводов ф0,63 мм (суммарное сечение 1,56 мм^2)
жила в четыре провода ф0,45 мм (суммарное сечение 0,64 мм^2)
жила в один провод ф1 мм (суммарное сечение 0,79 мм^2)?

А в паз все эти варианты можно поместить?

[P.M.]

Водяная рубашка на двигателе - водяная магистраль - радиатор - электропомпа - водяная рубашка.

Этот вариант я тоже не исключаю. На данном этапе мне сложно оценивать какую мощность придется рассеивать.  С BLDC моторами ранее никогда не сталкивался.

Все же нужны советы по обмотке. На каком варианте остановиться:
жила в два провода ф1 мм (суммарное сечение 1,57 мм^2)
жила в пять проводов ф0,63 мм (суммарное сечение 1,56 мм^2)
жила в четыре провода ф0,45 мм (суммарное сечение 0,64 мм^2)
жила в один провод ф1 мм (суммарное сечение 0,79 мм^2)?

Лучше жила в 6 проводов ф0.5 мм (суммарное сечение 1.176мм^2)
число витков =8.
Должно влезть.