Самодельный двухфазный BLDC

[SUP-2101]

[user]TOM[/user], спасибо за идею! Думаю, вариант неплохой. Ибо подразумевается сосредоточенная намотка. Мой вариант Б требует роспределенной на два зуба, а вторая фаза должна лежать внутри этих зубов. Куда девать лобные части обмоток непонятно вообще.
Мозг кипит
Итак, вариант В.

Вариант намоткой косички 8 витков по 10 (навскидку) проводов:

Вариант намотки одинарным проводом 80 витков, а также комутация:


Лирическое отступление. Голосом Вадика Рэмбо Галыгина :"Стэнд... Стэнд, собака, испытательный". А еще вспомогательно-намоточный:



Дальше росчет паза и укладки проводов. Сейчас допишу.

Площадь окна паза.
(8+5)/2*11=71,5=72 мм2
Коэф. укладки буду надеятся стандартный 0,7. Реально меньше.
Диаметр провода с изоляцией 0,65мм
Сечение провода 3,14*0,325*0,325/2=0,166 0,332 мм2.

В одном пазу лежат витки двух соседних катушек  2*8=16 по 0,166  0,332 мм2 каждый.
В пазу надо предусмотреть зазор между катушками в 1 мм, это украдет 11мм2 паза. Итого останется 72-11=61 мм2.
Это значит, что в один паз влезет (61/0,1660,332)*0,7=257 129 витков. Чую, что гдето налажал в расчетах Предчувстие не подвело - пересчитал - подправил.
257129/16=16 8
Мотать 8 витков в 8 жил/проводов, это жесть просто.
Как вариант 10+10 катушек по 80 витков для 24 в питания.
Надо сделать пробную намотку.

[TOM]

Когда-то я разбирался с вариантами двухфазных двигателей и пришел к выводу, что лучшим будет этот вариант

Преимущества - не будет сквозных токов при коммутации, простая намотка.
Недостатки - нужен контроллер, который этим будет управлять.

[Abos]

Теперь я понял где вы заблуждаететсь, переубеждать не стану, вы без демонстрации все равно не поверите, а у меня нет мотора где количество зубцов бы превышало количество полюсов чтобы вам показать наглядно, надеюсь это сделает SUP-2101 если решится на сосредоточенную обмотку А.

[user]TRO[/user], мне пришлось разрисовать векторную диаграмму токов фаз и соответствующие им графики МДС обмотки якоря и проанализировать силы, действующие на постоянные магниты. В конечном итоге Вы оказались правы, я ошибся.  При протекании токов по фазам при равной их величине возникает максимальный момент страгивания с места. Рассматривал питание от 2-х-фазного источника со сдвигом фаз токов 90 градусов. Частота вращения ротора при 50Гц равна 600 об/мин. На холостом ходу можно запустить и от однофазной сети через конденсатор.
P.S. обмотку рассматривал по варианту А на 1-й странице темы.

[Abos]

Теперь я понял где вы заблуждаететсь, переубеждать не стану, вы без демонстрации все равно не поверите, а у меня нет мотора где количество зубцов бы превышало количество полюсов чтобы вам показать наглядно, надеюсь это сделает SUP-2101 если решится на сосредоточенную обмотку А.

[user]TRO[/user], мне пришлось разрисовать векторную диаграмму токов фаз и соответствующие им графики МДС обмотки якоря и проанализировать силы, действующие на постоянные магниты. В конечном итоге Вы оказались правы, я ошибся.  При протекании токов по фазам при равной их величине возникает максимальный момент страгивания с места. Рассматривал питание от 2-х-фазного источника со сдвигом фаз токов 90 градусов. Частота вращения ротора при 50Гц равна 600 об/мин. На холостом ходу можно запустить и от однофазной сети через конденсатор. Можно и от трехфазной, но для этого необходимым условием является то, чтобы в синенькой обмотке число витков в катушке было приблизительно в 1,73 раза больше, а сечение провода в 1,73 раза меньше относительно красненькой.
P.S. обмотку рассматривал по варианту А на 1-й странице темы.

[TRO]

[user]Abos[/user], Все мы иногда ошибаемся.
Я вон тоже, с чего то думал, что ЭДС в обоих вариантах будет практически одинаковая, а не тут то было.

[Abos]

[user]Abos[/user], Все мы иногда ошибаемся.
Я вон тоже, с чего то думал, что ЭДС в обоих вариантах будет практически одинаковая, а не тут то было.

Да, просто иногда в глаза бросаются вроде бы очевидные вещи (вырываешь кусочек из общего), а когда разложишь все как положено (все и до конца), бывает, что чего-то не учтешь и ошибешься. Вывод один - не нужно торопиться и все анализировать как положено, не поддаваясь эмоциям. Спасибо, [user]TRO[/user]. Впредь буду осмотрительнее и без глубокого анализа постараюсь не вступать в полемику.

[Aleksandr---]

Может проще былобы статор на Алибабе заказать

http://www.alibaba.com/product-detail/BLDC-motor-stator-and-rotor_60201928457.html?spm=a2700.7724838.35.1.ONXV79

[SUP-2101]

Новый год на носу, а уменя кипит мозг на тему намотки статора.
http://icark.narod.ru/autoelectr/gen-stat.htm

http://globalwave.tv/forum/viewtopic.php?f=2&t=23

http://forum.rcdesign.ru/blogs/108033/blog15455.html

Может проще былобы статор на Алибабе заказать

Троль?
Это не наш метод! Мы не ищем легких путей! (с)

[TOM]

[user]SUP-2101[/user], а какие проблемы могут возникнуть при намотке?

[SUP-2101]

Проблема первая - я налажал в расчетах. Надо пересчитывать.
Проблема вторая - никак не определюсь с катушками и вариантами намотки.
Нашел описание волновой намотки катушек. Так вроде меньше лобовых частей.

В плюсах - минимум лобовых частей обмотки, просто мотать, цельный кусок провода без спаек.

Если я правильно понял, для электрической машин важны лежащие в пазах обмотки, а лобовые части не участвуют в создании крутящего момента и противоЭДС.
Потом, есть еще один хитрый момент  - при определении количества витков надо ориэнтироваться на действующее значение или на мгновенное?? Раньше я ориэнтировался на пиковое значение мгновенного, но когда замерил напряжение выдаваемое катушкой-змеей (волной) приборчиком Ц-20 (стрелочный, раритетный, папин) обнаружил разногласия. Осциллографический пробник показал розмах +-2 в, а вот стрелочник 1в переменки.
Нигде не могу найти, можно ли s-образный обход считать двумя витками а незамкнутый с - одним витком.
http://principact.ru/content/view/94/108/1/2/

Волновые обмотки применяются в машинах боль­шой мощности (гидрогенераторах) при числе витков в ка­тушке wK=1, где они дают существенные выгоды по срав­нению с петлевыми за счет уменьшения соединений между катушечными группами. Волновые обмотки находят также применение для роторов асинхронных двигателей.
При одновитковых катушках волновая двухслойная об­мотка имеет в каждо м пазу только два проводника или стержня большого сечения. Катушки таких обмоток часто выполняют из двух одинаковых частей - стержней (рис. 7). Каждый стержень имеет пазовую часть и две поло­винки лобовых. После укладки в пазы их соединяют между собой в лобовых частях хомутиком так, чтобы образовался виток обмотки. Обмотки, вы­полненные таким образом, на­зываются стержневыми.

Буду все пересчитывать
ЗЫ.
http://www.elektrik-avto.ru/publ/eshhjo_raz_ob_generatorakh/1-1-0-107

Рис.4 Схема обмотки статора генератора:
А - петлевая распределенная, Б - волновая сосредоточенная, В - волновая распределенная
------- 1 фаза, - - - - - - 2 фаза, -..-..-..- 3 фаза
В пазах располагается обмотка статора, выполняемая по схемам (рис.4) в виде петлевой распределенной (рис.4,А) или волновой сосредоточенной (рис.4,Б), волновой распределенной (рис.4,В) обмоток. Петлевая обмотка отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка действительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции (или полусекции) расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. Расстояние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фазы составляет 3 пазовых деления, т.е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за первый, то вторая сторона укладывается в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора лаком после укладки обмотки.

http://electroavtosam.com.ua/forums/viewforum.php?f=33

[TOM]

...когда замерил напряжение выдаваемое катушкой-змеей (волной) приборчиком Ц-20 (стрелочный, раритетный, папин) обнаружил разногласия. Осциллографический пробник показал розмах +-2 в, а вот стрелочник 1в переменки.

А может, никакого противоречия нет? Стрелочный прибор правильно покажет эффективное значение напряжения только на синусоиде. Если форма напряжения будет отличаться от синусоидальной, будут значительные погрешности.

[SUP-2101]

Так и есть сигнал трапеция по экрану размах +-1,5в, по цешке 1,1 переменки. Как советуют на форуме - надо ориэнтироваться на потолки напряжения.
Вобщем делал кучу испытаний при различных конфигурациях. Накидаю позже фото. Напряжение оказалось одинаковым во всех случаях!
1) волна-змея через два зуба - 40 поротов оказались эквивалентны 20 виткам на двух зубах. Феномен до конца не ясен.
2) 20 витков на двух зубах
3) 10 витко на двух зубух +  10 витко на двух зубух , намотаны восьмеркой.
В предыдущих росчетах нашел ошибки.
Новые росчеты:


Осциллограмы делал наматывая шнурок из ботинка - длина 1м, на втулку (красная

такая на фото) диаметром 18мм. Катушки 10шт*2витков=20витков. Два витка

мотались на два зуба.
Розмах напряжения 1,5в получен при протягивании (сматывании) шнурка с втулки в

теченнии примерно 1 секунд.
Л=3,14*18=56,52мм
н=1000/56,52=17,7 об/3сек*60сек=1062об/мин
Это получилось розмах напряжения +- 1,5 вольты, а чтобы получить один вольт :
1062/1,5=708 об/мин
С такой частотой надо вращать ротор если на статоре 20 витков, а если один, то

надо быстрее в 20 раз или:
708*20=14160 об/мин для одного витка и одного вольта.


На номинальных оборотах напряжение будет выше:
2800/1062*1,5=3,95=4 в.
Чтобы получить ЭДС В 24 В, надо увеличить количество витков в 24/4=6 раз.
Итого 20*6=120

Если катушек 10шт, по 12 витков итого 120 витков в каждой фазе:
14160/120=118 об/мин на один вольт (при 120 витках).
Теперь считаем при 24 вольтах:
118*24=2832 об/мин.
Подозрительно похоже на правду.
Для 48 вольт: либо мотать больше витков (240), либо обороты повышать до 5664

об/мин, что чревато перегревом железа.
Кстати, частота перемагничивания железа:
2832/60=47,2 об/сек
47,2*5 пар полюсов = 236 Герц!

Теперь сектор вопрос: как с двух зубов перевести количество витков на один зуб роспределенной обмотки. А может ну его и делать всыпную

В пазу 129/24=5,375 в теории паралельных ветвей.
Есть вариант,что в 5 тяг не влезет, надо пробовать 4рьмя спаренными проводами мотать.
Суммарное сечение 4*0,3116=1,2464 мм2
При  росчетной плотности тока  8 А , ток потребления будет на фазу 10 А. При фазах работающих по очереди, потребляемая мощность будет 10*24=240 Вт.
Фух, можно выдыхать

[TOM]

Осциллограмы делал наматывая шнурок из ботинка

А не проще вращать, например, электродрелью или на токарном станке? По крайней мере, можно обеспечить стабильные обороты.

[SUP-2101]

Можно, но станок не в квартире, а у родителей в гараже. Холодно сейчас -18. Продолжаю эксперименты.
Немного теории:
http://servomotors.ru/documentation/electromotor/book47/book47p6.html
http://electrikam.com/obmotki-yakorya/
Нашел то, что искал:

При выполнении обмотки проводники, расположенные в пазах якоря, следует соединять таким образом, чтобы э. д. с. в них складывалась. Для этого два проводника, образующие виток обмотки, должны соединяться так, как указано на рис. 92, а, т. е. проводник А, расположенный под северным полюсом, должен соединяться с проводником Б, расположенным под южным полюсом. Расстояние между проводниками, составляющими виток, должно быть равно или незначительно отличаться от полюсного деления ? — расстояния между осями соседних полюсов. При этом условии виток будет охватывать весь магнитный поток полюса и э. д. с, возникающая в нем при вращении якоря, будет иметь наибольшее значение.

Одновитковые секции состоят из двух активных проводников, которые непосредственно пересекают магнитный поток; активные проводники расположены в пазах якоря и соединяются лобовыми частями, лежащими вне сердечника якоря. Лобовые части в индуцировании э. д. с. практически не участвуют. Многовитковые секции состоят из двух активных сторон, каждая из которых объединяет несколько активных проводников.

Отсюда:
http://electrono.ru/elektricheskie-mashiny-postoyannogo-toka/28-obmotki-yakorya

[P.M.]

Лобовые части в индуцировании э. д. с. практически не участвуют[/b].

А как же у трансформатора?
ЭДС индуцируется, а лобовых частей нет.

[DIVAS]

А как же у трансформатора?
... а лобовых частей нет.

А куда же они делись..?

Лобовые части в индуцировании э. д. с. практически не участвуют

У них что, свои законы физики?
На самом деле, степень их участия сильно зависит от того, как они расположены и как взаимодействуют друг с другом, т.е. от того, насколько они друг другу противодействуют.

[SUP-2101]

Оказівается у моего моторчика есть мильён трехфазных прототипов.

Немного вариаций на тему такого подключения:

Мысли такие:



Я тут провел эксперимент, который показал, что одной спаренной катушке (10 шт на фазу) по 12 витков эквивалентно две одиночных на соседних зубах тоже по 12 витков.
А теперь мегаважная мысля:
Согласно картинке с комутацией выходит, что 1 и 2 секция работают в противофазе 3 и 4 (в первый момент времени), что дает половину напряжения и удвоенный ток.  Сам понимаю пишу  , но нехватает словарного запаса чтобы обьяснить.
Надо в каждой одинарной катушке удвоить количество витков, и вдвое сократить к-во паралельных проводников.
Итого - 24 витка в две тяги. Однако есть мысль о двухэтажном розмещении катушек, что может позволить мотать в три провода. Ушел щитать
Пришел
72-0,2*7=70,6 -  вычитаю из сечения паза сечение междуэтажной междуслойной изоляции.
(70,6/0,332)*0,7= 148,855   - к-во проводников в одном пазу
148/24=6,166 - параллелей на две катушки , итого - должно плотно поместится по три провода в каждой катушке.
Двухэтажность во всей красе:

[TOM]

А в чем смысл "двухэтажных" извращений? Как ни старайся, а окно ты сможешь заполнить определенным количеством проводников независимо от способа намотки. Меньше - да, больше -никак. Кроме того, во второй "этаж" ты сможешь намотать меньше витков из-за проблем с укладкой последних витков провода. Преимущества "двухэтажной" по сравнению с равномерной намоткой на каждый зуб не вижу. Может быть только больше расход провода и трудности с намоткой.
Вот как мотал я

Пробовал, крутится.