Бесколлекторный двигатель, с катушками расположенными раздельно, в группах

DIVAS · 04 Сен. 2015 в 15:11

Цитата: Pikers01 от 04 Сен. 2015 в 14:46
Спасибо! Буду пробовать.

Выкладывайте результаты по мере работы, а можно даже чуть с опережением - вероятно, это поможет вовремя внести коррективы и избежать ошибок. Если будут вопросы, а в теме в течение двух рабочих дней не отвечу - постучите в ЛС. (в выходные я на даче, там инет не всегда есть)

Кстати, забыл написать. Железо на статор подойдёт любое электротехническое ("трансформаторное") с оксидной или лаковой изоляцией, толщиной не более 0.5мм. Набрать нужно ширину, равную ширине магнита или чуть больше, т.е. 5-6 мм.
Железо можно поискать/купить (не знаю где), либо купить на Авито старый сварочный трансформатор (именно трансформатор, а не инвертор) и разобрать на железо его. Если повезёт, должно хватить размеров.

Для защиты обмотки от острых углов железа можно вырезать накладки из стеклотекстолита или иного термостойкого изоляционного материала.

Для пробы можно запустить двигатель и с одним сегментом статора, но либо от маленького напряжения, либо намотать побольше витков.

Pikers01 · 04 Сен. 2015 в 15:41

А листы трансформаторной стали в статоре друг от друга должны быть изолированы лаком?

DIVAS · 04 Сен. 2015 в 15:45

Цитата: Pikers01 от 04 Сен. 2015 в 15:41
А листы трансформаторной стали в статоре друг от друга должны быть изолированы лаком?

Да, они должны быть изолированы. Применяются разные технологии - стальные пластины покрывают лаком, оксидными плёнками и т.п.
К трансформаторам и другим электромагнитным установкам переменного тока применимы те же требования - изоляция слоёв друг от друга. Поэтому, если брать сталь из трансформатора, то там пластины уже имеют изоляционное покрытие, если конечно оно не разрушилось от тяжёлой жизни трансформатора. В этом случае нужно будет лишь обработать кромки после резки так, чтобы между ними не было контакта.

Pikers01 · 04 Сен. 2015 в 15:48

форму придется резать на лазере, боюсь, что после резки на краях лак будет поврежден.
Какая марка лака или краски должна быть? Я, так понимаю нужно наносить пульверизатором, чтобы слой тоньше был?

DIVAS · 04 Сен. 2015 в 17:41

Цитата: Pikers01 от 04 Сен. 2015 в 15:48
форму придется резать на лазере, боюсь, что после резки на краях лак будет поврежден.
Какая марка лака или краски должна быть? Я, так понимаю нужно наносить пульверизатором, чтобы слой тоньше был?

Вот насчёт марки лака - даже не представляю. Впрочем, я думаю что подойдёт любое покрытие, которое выдержит рабочую температуру двигателя. Основная задача лака - создать тонкую изоляционную плёнку, которая способна выдержать напряжение одного витка обмотки (на самом деле даже намного меньше). Собственно, межслойная изоляция нужна для того, чтобы само железо статора не играло роль короткозамкнутого витка.
Думаю, если железо изначально с покрытием, то аккуратно снять фаски надфилем будет достаточно. Чтобы кромки фасок не контачили между собой, можно их с разных сторон снять на разную глубину.

Prokurat · 07 Сен. 2015 в 21:57

Цитата: DIVAS от 01 Сен. 2015 в 12:00

Можно разместить магниты без стального основания под ними, тогда масса будет меньше, но КПД упадёт раза в два и больше.

А почему?

DIVAS · 08 Сен. 2015 в 00:47

Цитата: Prokurat от 07 Сен. 2015 в 21:57
А почему?

Потому что без стальной перемычки магнитное поле будет сильно рассеиваться в пустоте, а там где нужно - ослабнет.

Prokurat · 08 Сен. 2015 в 11:16

Простите за тупость, все равно не понял логики.
Для работы двигателя нам нужно магнитное поле в воздушном зазоре между магнитом и статором. А оно там будет, вне зависимости от наличия магнитопроводящего корпуса ротора.

Вот читал 9.1 PMSM Configurations and Machine Parameters (документ в приложении)
The rotor can be implemented in various ways. When employing the modern permanent magnet
materials, the rotor can be constructed even completely without iron. In that case, the rotor frame is
constructed for instance of aluminium, onto which the shaped permanent magnets are glued so that
the sinusoidal flux density distribution is achieved in the air gap of the machine

TRO · 08 Сен. 2015 в 11:28

[user]Prokurat[/user], Без железа замыкающего контур поля постоянных магнитов, сила магнитов уменьшаетсяв статике почи вдвое. А в динамике еще хуже, поскольку выдавливаемое катушкой из постоянного магнита поле не подпирает по замкнутому контуру соседние магниты, а идет в пустоту. Вот и выходит что в динамике будет вообще печально, и для тех же характеристик незамкнуого конура сила магнитов нужна будет в разы выше. И не будет такой жесткой характеристики мотора, обороты будут сильно проседать от нагрузки (это как динамическое увеличение зазора вместе с увеличением тока).

DIVAS · 08 Сен. 2015 в 12:12

Цитата: Prokurat от 08 Сен. 2015 в 11:16
Вот читал 9.1 PMSM Configurations and Machine Parameters (документ в приложении)
The rotor can be implemented in various ways. When employing the modern permanent magnet
materials, the rotor can be constructed even completely without iron. In that case, the rotor frame is
constructed for instance of aluminium, onto which the shaped permanent magnets are glued so that
the sinusoidal flux density distribution is achieved in the air gap of the machine

Здесь написано именно то, что я предложил автору сделать - взять магниты с продольной намагниченностью и лепить их вдоль окружности. Как раз и получаем синусоидальное поле. И да, в этом случае стальное основание не нужно.

Pikers01 · 17 Сен. 2015 в 15:22

[user]DIVAS[/user], Еще, вопрос, какого диаметра использовать провод?

DIVAS · 17 Сен. 2015 в 17:07

Цитата: Pikers01 от 17 Сен. 2015 в 15:22
[user]DIVAS[/user], Еще, вопрос, какого диаметра использовать провод?

Это зависит от максимального сечения меди между зубцами и от количества витков, которое в свою очередь в конечном итоге зависит от параметров:
- предполагаемое рабочее напряжение
- предполагаемые рабочие обороты

Для начала Вам нужно определить kV двигателя, как я писал ранее. Для этого нужно намотать пробную обмотку из ~10 витков/зуб любого провода, например диаметром 0.5мм.

Pikers01 · 18 Сен. 2015 в 12:42

Спасибо!

Abos · 21 Сен. 2015 в 21:31

Все гораздо проще. Может быть разочарую автора, но с такими выходными параметрами (вес электротехнической части, включая магниты - не более 150 грамм, обороты - 300 об/мин. и полезная мощность - 260 Вт) при предлагаемой конструкции (усеченная магнитная система статора) такого двигателя выполнить скорее всего не удастся. Чуть-чуть расчета. Так как это двигатель с прямым приводом (без механического редуктора - т.е. используется электромагнитная редукция), то зная максимальные обороты и полезную мощность, легко определить максимальный момент. Он равен 8,6 Нм. А это - около 2-х кг веса электротехнической части для данной полной (не усеченной) конструкции при частоте питания - 50 Гц. Это нужно питать обмотку частотой тока 1000 Гц, тогда можно приблизиться к весу 130 грамм и то для полноценного двигателя, у которого будут задействованы в работе все постоянные магниты, а не 15-20%. Да и с магнитопроводом статора будут серьезные проблемы, так как необходимо будет использовать электротехническую сталь, толщиной не более 0,18 мм, либо ферритовые сердечники. Гемморойно это. Слишком сложно в изготовлении.

Abos · 22 Сен. 2015 в 12:23

Цитата: Pikers01 от 04 Сен. 2015 в 14:46
Спасибо! Буду пробовать.

Не очень хорошее соотношение числа полюсов статора и числа магнитов. Работать будет, но не с максимальной отдачей. Из рисунка видно, что в любой момент времени работает либо одна (как на рисунке), либо 2 фазы. Для того, чтобы работали в любой момент времени либо 2 фазы, либо все 3, нужно выбирать другое соотношение и схему соединения катушек обмотки. Рассчитывается все на полной машине (максимально возможное число полюсов на статоре и магнитов на роторе), а затем уже усекаются (выбрасываются) лишние полюса на статоре. Для получения максимального использования машины наилучшее соотношение полных полюсов статора и магнитов на роторе определяется, как правило, следующим образом: магнитов должно быть на 2 или 3 меньше, чем полюсов статора. При разнице в 2 - использование на чуть-чуть лучше, при разнице в 3 - лучше виброакустика и ниже уровень шума. Естественно, схемы соединения катушек обмотки статора будут разнится.
В первом опубликованном рисунке в начале темы выбрано 4 полуоси и 7 катушек на каждой полуоси. Почему-то никто не обратил на это внимания. Дело в том, что при такой конструкции можно выполнить либо 7-ми фазный двигатель, либо 4-х фазный с возможностью работы от однофазного источника питания переменного тока с фазосдвигающим элементом (например, с конденсатором), либо с возможно питания от трехфазного источника переменного напряжения, но при этом у источника обязательно должна быть выведена "нулевая" точка, а обмотка двигателя должна иметь различное число витков. Это так - для сведения. Лучше всего, конечно, выбирать классический 3-х фазный вариант.
И еще одно замечание.
Я так понимаю, что при использовании двух двигателей с 2-мя вентиляторами для макета самолета преследовалась цель не увеличения мощности, а возможность вращения вентиляторов в разные стороны для получения силы тяги. В противном случае самолет будет крутиться на 360 градусов (слева направо или наоборот) если вентиляторы будут вращаться в одну сторону. Если так, то нет смысла делать 2 усеченных двигателя. Можно выполнить один двигатель, имеющий общий статор и 2 ротора, вращающихся в разные стороны со скоростями, близкими друг другу. Двигатель бесконтактный с постоянными магнитами. Еще в начале 90-х макет такого двигателя был спроектирован и изготовлен д.т.н. Шевченко А.Ф. в НГТУ в научно-исследовательской лаборатории каф. Электромеханика для проверки идеи. Мне довелось участвовать в изготовлении и испытаниях этого двигателя. При питании обмотки статора от 3-х фазной сети один вал вращался со скоростью 375 об/мин, а другой - 300 об/мин. (естественно, в разные стороны). Идея и конструкция не мои, поэтому, высвечивать не хочу.

DIVAS · 23 Сен. 2015 в 09:11

[user]Abos[/user], мы Вас ждали! Но я надеялся, что Вы присоединитесь к этой теме раньше...

Спойлер

Цитата: Abos от 22 Сен. 2015 в 12:23
В первом опубликованном рисунке в начале темы выбрано 4 полуоси и 7 катушек на каждой полуоси. Почему-то никто не обратил на это внимания.

Я обратил. Поэтому и написал в одном из сообщений о количестве катушек, которое должно быть. Я понял, что первая картинка в теме была дана лишь для понимания идеи, поэтому не стал заострять внимание на мелочах.

Abos · 23 Сен. 2015 в 09:50

Цитата: DIVAS от 23 Сен. 2015 в 09:11
[user]Abos[/user], мы Вас ждали! Но я надеялся, что Вы присоединитесь к этой теме раньше...
Спойлер

Я только 3 дня назад приехал из деревни. Там у меня стройка и нет интернета. Поэтому не мог раньше присоединиться. На днях снова уезжаю.

Тема интересная и можно в дальнейшем ее рассмотреть еще и под другим углом зрения - перейти к двухвальным двигателям, как описал выше. Ведь конструкций предложить можно несколько новых, а не только те, которые уже известны. Если, конечно, будет к этому интерес.

Pikers01 · 23 Сен. 2015 в 14:52

Спасибо за проявленный интерес к теме.

DIVAS, правильно отметил, первый вариант рисовался только для пояснения сути вопроса.
- В итоге нужно получить двигатель с двумя роторами вращающимися в противоположных направлениях, для компенсации момента, но, с возможностью регулировать относительную скорость вращения роторов на ходу (нужна возможность при одинаковой скорости вращения роторов немного изменять в "+" и в "-" скорость одного из них, чтобы компенсировать момент).

Уже заказал резку эл-тов статора из стали 2412; 0,35мм, буду экспериментировать.