BLDC из того, что было...

[residentivan]

Здравствуйте, господа форумчане. Пару лет назад загорелся идеей построить с нуля мотор, который бы имел хорошие характеристики и не имел щеток... Года полтора я одолевал всех, кто хоть как-либо связан с лепестричеством и электродвигателями... Неоднократно даже предпринимались попытки посчитать магнитные силы, синусы-косинусы, проницаемости-коэффициенты, но все четно ... Был один парень, в местном энергоунивере, который сам собирал БЛДЦ моторы, но он спился    Было решено попробовать "наугад".
Нашелся "подельник", который воспринял идею положительно, и согласился делить на два все тяготы конструирования и финансирования проекта.

На Украине есть один товарищ, который делает БЛДЦ, он выложил большое количество информации, за что ему огромное спасибо! Многое стало понятно именно благодаря ему.

На данный момент сделано:
1)Ротор из стали3 (версия двигателя пробная, и расчитана на 600!!! об/мин! поэтому не стали проверять заведомо непонятный конфиг на недешевой электротехнической стали, тем более, что в нашем городе ее нет)
2)Статор диаметром 250мм с приклеенными к нему ЭДП неодимовыми магнитами.
3)Изоляция ротора под обмотку катушек. Оказалась не надежной, на углах изоляцию пробивало при укладке провода. Нужно переделать, вопрос решается.

Характеристики такие:
60магнитов 45 катушек, звезда, сечение провода 1,5мм, 34 витка на катушку,  намотка катушек АВС. Двигатель сенсорный 120град датчики холла. Сила магнитов 9 кг на отрыв, неодим N52.

Рабочее напряжение 48 вольт, расчетная мощность 10,8 кВт (потребляемая) и 9-9,5 номинальная (учитывая кпд примерно 80-90%). Два контроллера (один с велосипеда) для обкатки данного изделия на технике, один с модели для проверки максимальных оборотов (из праздного интереса, сколько сталь3 выдрежит герц) и прочих характеристик (с отдельно собранной силовой цепью). 

Расчет на использование мотора в качестве прямого привода на колесо мотоцикла.





Ротор собран из пластин предварительно обработанных лаком, склеены между собой эпоксидкой.
Сейчас остается только намотать катушки, хотел собственно узнать ваше мнение о данном моторе (если то, что должно получиться можно назвать мотором, вполне возможно, что это будет хреновый мотор, но хороший генератор для ветряка)).

Прошу строго не судить. Я не каждый день собираю БЛДЦ моторы.

[Володимир 337]

Моё уважение Вам. А габариты какие, статор он же ротор ещё не готов?)

[BlackArrow]

Кажется, очень толстое железо. 

[residentivan]

Моё уважение Вам. А габариты какие, статор он же ротор ещё не готов?)

Нет, статор (он же ротор еще не готов). Столкнулся с проблемой изолирования катушек. при первой намотке пробило изоляцию катушки и провода. Это я еще витки плотно не укладывал.

На этой неделе вырежут изоляцию из ПЭТ листа, нужно будет её приладить.

Кажется, очень толстое железо. 

Действительно. Мотор первый, тобишь пробный. Было решено не тратиться на электротехническую сталь  из соображений экономии. Сталь есть только в трехсот километрах от нас, её надо купить (самая дешевая (почти сталь3) стоит вдвое дороже стали3), привезти, и разрезать. 

Если мотор выдаст хотя бы половину заявленных характеристик- будет просто чудно.
Потихоньку собирая этот мотор приходит в голову конструкция следующего (уже из нормальных компонентов).

[Alex75]

В пункте 1 вы, наверное, хотели сказать статор из стали 3, а в пункте 2 - ротор с приклеенными ЭДП магнитами. То, что вращается в двигателе - это всегда ротор. Статор, видимо, из пластин толщиной около 2мм? Это перебор. Этот двигатель стоит рассматривать как демонстрационный с кратковременной работой. С такими сильными магнитами и при таком диаметре он даже на самых малых оборотах будет быстро нагреваться. Для изоляции можно использовать материал от пластиковых бутылок.
Зачем вы делали проточки на зубьях статора под ДХ? При обмотке ABCABC... ДХ достаточно установить последовательно в три паза.
Вы говорите, что потратили около двух лет на изучение темы? Тогда мне непонятен ваш выбор такого толстого железа. Ведь даже из кровельного железа 0,25 - 0,5 мм или консервных банок, банок из под лакокрасочных материалов при правильной обработке может получиться неплохой статор для двигателя. Такое железо можно резать даже маникюрными ножницами. Потратить столько времени и средств на изделие, чтобы лишь "прочувствовать" его потенциальные возможности при выборе в дальнейшем совершенных материалов! Это значит расточительно и долго идти к поставленной цели! За это время она может быть уже не актуальна. Нам природа дала совершенный инструмент для выбора правильного направления... Думай, потом делай.

[residentivan]

Ротор с приклеенными ЭДП магнитами.

Статор, видимо, из пластин толщиной около 2мм? Это перебор.

Токи Фуко? Или как их там?
Это решение было принято не с проста. Если вы заметили, то статор вырезан не маникюрными ножницами... И резка металла от уменьшения его толщины не сильно дешевеет. Двигатель получается не дешевый, а резка из тонкой (пусть даже стали3) удвоит его стоимость.

Этот двигатель стоит рассматривать как демонстрационный с кратковременной работой.

Именно. Если показатели будут удовлетворительные, то статор будет заменен на "нормальный".

С такими сильными магнитами и при таком диаметре он даже на самых малых оборотах будет быстро нагреваться.

Могли бы вы об этом по-подробнее?

Для изоляции можно использовать материал от пластиковых бутылок.

Он и будет использоваться, только листовой.

Зачем вы делали проточки на зубьях статора под ДХ? При обмотке ABCABC... ДХ достаточно установить последовательно в три паза.

По-подробнее, если можно. У меня каждый датчик холла будет соответствовать каждой катушке (а=А, в=В, с=С).

Даже из кровельного железа 0,25 - 0,5 мм или консервных банок, банок из под лакокрасочных материалов при правильной обработке может получиться неплохой статор для двигателя. Такое железо можно резать даже маникюрными ножницами.

Трудозатраты не сопоставимы. Я два вечера из картона резал изоляцию-очень устал (просто материться нельзя на форуме). А вы предлагаете мне порядка 100 пластин с сорока пятью зубами каждая вырезать из железа.
С чего вы взяли, что кровельное железо будет работать хорошо? Разве, что оно оцинковано и покрашено...

Потратить столько времени и средств на изделие, чтобы лишь "прочувствовать" его потенциальные возможности при выборе в дальнейшем совершенных материалов!

Ну, в принципе-да.

Это значит расточительно и долго идти к поставленной цели! За это время она может быть уже не актуальна.

Электротранспорт будет актуален всегда. Актуальность его падать не будет, пока не придумают иной движетель, или не грянет последняя мировая война..

Нам природа дала совершенный инструмент для выбора правильного направления... Думай, потом делай.

Согласен. Думаю, что все, что сделано плохо-можно исправить, или разобрать.
Попробую так, дальше будет видно. 

[Mex]

[user]residentivan[/user], правильно датчики ставить так. между любыми тремя зубами подряд.
концы одного полюса магнитов и середина другого, и каждый на своей фазе. они могут стоять как на зубах, так и в пазах. все зависит от конфигурации мотора.

датчики на зубах тоже не зря, в треугольнике нужно использовать их.

[residentivan]

...они могут стоять как на зубах, так и в пазах. все зависит от конфигурации мотора.

Моя конфигурация АВС, звезда. Есть возможность поставить (еще) три ДХ между зубов.
Катушки каждой фазы в параллели.

Небольшой оффтоп:
Данная картинка мне встречалась, только я так и не понял, почему катушки каждой фазы подключены последовательно (возможно для наглядности, или для работы на большом напряжении).

[Mex]

Данная картинка мне встречалась, только я так и не понял, почему катушки каждой фазы подключены последовательно (возможно для наглядности, или для работы на большом напряжении).

читайте мою подпись, я этот калькулятор специально туда поместил, чтобы всегда был под рукой.
там изображена правильная намотка, можно выбрать звезда\треугольник , не чего не поменяется кроме самой коммутации.
а вы как собираетесь мотать ? разве не по этой схеме ? я возможно чтото путаю, но если их паралелить то он будет крутиться 500об\м при 1-м вольте, я утрирую, но суть надеюсь донес. ваши обороты на вольт, если не знаете как определить то спросите.
знаете ли вы какие обороты будут при вашей батарейке ? это можно вычислить заранее, перед намоткой.

[residentivan]

знаете ли вы какие обороты будут при вашей батарейке ?

Я думал это зависит от контроллера. (Частота на открытии/закрытии полевиков).

это можно вычислить заранее, перед намоткой.

Как это сделать?

Просто расчет был на то, что проходя через все катушки (при последовательном подключении) магнитного поля катушки будет недостаточно, чтобы оно сравнилось по силе с неодимом (если я правильно понимаю, то в идеальных условиях сила примагничивания неодима и катушки должны быть равны).  Либо придется подавать напряжение в сотни вольт, чтобы достичь такого эффекта. Опять же встает вопрос электрической мощности, ведь (грубо говоря) через провод обмотки диаметром 1,5мм не пустишь ток в 200А (на 48в).

А если катушки будут запаралелены, то сечение получится 22,5мм2. 

Может я что-то не понимаю...

[Mex]

[user]residentivan[/user], может и нужно паралелить, только лучше это вычислить до намотки, а не получить что получится.
вам нужно мотануть одну катушку с запланированным количеством витков, раскрутить мотор, и в режиме генератора замерить напряжение на концах катушки. при этом напряжении вы получите эти обороты, в случае , если запаралелить все катушки каждой фазы.
а можно подключить последовательно и мотать мало витков толстым проводом, либо пучком тонких проводов.
если 34 витка разделить на 15 катушек это получается 2,26 витка на катушку при последовательном соединении, но не факт что такое количество витков вам нужно, может и 5, 10 витков потребуется. а от куда вы взяли эти 34 витка ?
я так понимаю вы не просто на столе его будете крутить, по этому нужно вычислить необходимые обороты исходя из длинны окружности колеса и планируемой скорости передвижения.
а уже потом и искать количество витков исходя из напряжения батареи.

Я думал это зависит от контроллера. (Частота на открытии/закрытии полевиков).

контроллер не чего не решает, он является электронным коммутатором (виртуальный аналог щетко-коллекторного узла)

[residentivan]

[user]residentivan[/user]вам нужно мотануть одну катушку с запланированным количеством витков, раскрутить мотор, и в режиме генератора замерить напряжение на концах катушки. при этом напряжении вы получите эти обороты, в случае , если запаралелить все катушки каждой фазы.

Понято, сделаем.

а можно подключить последовательно и мотать мало витков толстым проводом, либо пучком тонких проводов.

Тогда придется мотать шиной.

если 34 витка разделить на 15 катушек это получается 2,26 витка на катушку при последовательном соединении, но не факт что такое количество витков вам нужно, может и 5, 10 витков потребуется. а от куда вы взяли эти 34 витка ?

Не нужно делить витки на катушки. 34 витка это обмотка каждой катушки. Именно такое количество витков можно намотать наиболее толстым проводом (в моем случае 1,5мм), чтобы аккуратно уложить его на катушке, и задействовать всё её пространство под провод. Толще провод-не позволит уложить второй ряд, тоньше-выдерживает меньший ток. Есть конечно еще один способ проверить, насколько обмотка соответствует неодиму: намотать одну катушку, подать на неё расчетное напряжение и ток, замерить силу примагничивания на расстоянии равным половине магнитного зазора. Ровно такая-же сила примагничивания будет на неодиме.
Ну, во всяком случае при таких условиях КПД должен быть максимальным. При большей силе на катушке-она будет "простреливать" неодим, при меньшей-слабее "тянуть".

Вот только не ясным остается вопрос с индукционной инерцией. (если таковая присутствует в данном изделии).  Да и у катушки должно быть хоть какое-то сопротивление (одним -двумя витками мотать-это уже кощунство)), понятно, что и у одного и у 34 витков оно будет примерно одинаковое (ноль целых, хрен десятых Ом).

я так понимаю вы не просто на столе его будете крутить, по этому нужно вычислить необходимые обороты исходя из длинны окружности колеса и планируемой скорости передвижения. а уже потом и искать количество витков исходя из напряжения батареи.

Длина окружности (колеса) равна 2,1 м, максималка ограничится примерно на 80 км/ч, следовательно:
80км делим на 0,0021 равно 38095 об/час, делим на 60 минут получаем 635 об/мин. А это примерно 10,5 об/сек. На оборот будет сделано 180 переключений катушек, т.е. на максимальной расчетной скорости частота переключений будет равна 1890герц.

ТВЧ установка не получится?



П.С.
Спасибо всем, кто участвует в обсуждении! Очень приятно общаться с умными и понимающими людьми.

[Mex]

[user]residentivan[/user], 635 похоже на правду, сам не пересчитывал , голова не варит после работы. 1890герц многовато, возможно не верно посчитали, Alex75 вам уже все разжевал про ТВЧ, будет греться даже на малых оборотах. но так как вам на попробовать - мотайте и ехайте короткими перебежками, нагрев не сразу появляется я думаю при 20-30км\ч особо не разогреется, зато тягу и максимальную скорость изведаете, главное контроллер не сопливый иметь.
а что у вас с зазором ? между магнитом и статором ? чем он меньше - тем больше момент, меньшее kv, более низкое потребление.. может забыл что-то, но вроде самое важное перечислил.

Не нужно делить витки на катушки. 34 витка это обмотка каждой катушки. Именно такое количество витков можно намотать наиболее толстым проводом (в моем случае 1,5мм), чтобы аккуратно уложить его на катушке, и задействовать всё её пространство под провод. Толще провод-не позволит уложить второй ряд, тоньше-выдерживает меньший ток. Есть конечно еще один способ проверить, насколько обмотка соответствует неодиму: намотать одну катушку, подать на неё расчетное напряжение и ток, замерить силу примагничивания на расстоянии равным половине магнитного зазора. Ровно такая-же сила примагничивания будет на неодиме.

не могу я понять вашу форму мышления относительно равенства магнитных полей, это не означает что вы не правы.
чейта не нужно делить... у вас 15 катушек одной фазы, если 34 витка у вас в параллели, то при последовательном подключении это соответствует 2.6 виткам на катушку, генерируемое напряжение умножится при последовательном подключении катушек, 34 параллельно = 2.6 последовательно.
шиной мотать не обязательно, можно теми же проводами 1.5 х 15шт , зато у вас будет непрерывный проводник, а это лучше чем пайка полюбому !!! если только параллели не тянуть по всей длине статора и одинаковой длины с каждой катушки обязательно!! . сейчас вам проще мотануть 34 витка и определиться с оборотами на вольт(kv), далее работает математика, у вас не плохо получается 

[residentivan]

главное контроллер не сопливый иметь.

Контроллер сопливый, для него будет отдельно собираться силовая часть. Т.е. он будет осуществлять только управление мощными транзисторами.

а что у вас с зазором ? между магнитом и статором ? чем он меньше - тем больше момент,

1мм зазор. Меньше делать стремно.

не могу я понять вашу форму мышления относительно равенства магнитных полей

Катушку нужно мотать с тем расчетом, чтобы создаваемое её магнитное поле было не меньше магнитного поля неодима. Если будет незначительно больше=контроллером убавим, а вот если меньше, то придется подавать большей силы ток, а это нагрев.

чейта не нужно делить... у вас 15 катушек одной фазы, если 34 витка у вас в параллели, то при последовательном подключении это соответствует 2.6 виткам на катушку

Каждая катушка мотается по 34 витка проводом 1,5мм. Т.е. на группу катушек (фазу) это 34 витка сечения 22,5мм2.
А если их последовательно подключить, то получится 510 витков провода сечением 1,5мм2

генерируемое напряжение умножится при последовательном подключении катушек, 34 параллельно = 2.6 последовательно.

Непонятно.

сейчас вам проще мотануть 34 витка и определиться с оборотами на вольт(kv), далее работает математика, у вас не плохо получается 

Так и сделаем.

[Highway]

[user]residentivan[/user],
Пожалуйста, слушайте [user]Mex[/user],
А ещё качните себе литературу на эту тему. И внимательное прочтение того и другого, даст вам ответ на многие вопросы. [user]Mex[/user], вам на простом языке всё объясняет.

[residentivan]

Пожалуйста, слушайте [user]Mex[/user]

Слушаю внимательно. Без шуток.

А ещё качните себе литературу на эту тему. И внимательное прочтение того и другого, даст вам ответ на многие вопросы.

Литературы перелопатил не мало. Тут несколько вариантов: либо плохо лопатил, либо до сих пор многого не понял. Но заверяю вас: я стараюсь.
Тем не менее вопросы остаются.

Из всего готового, сделанного "на коленке" я видел только моторы Диаса. Я видел, как они сделаны, из чего, как они работают, и их характеристики. Очень хочу повторить что-либо подобное. Поэтому из уважения к нему не стал копировать ни один из его моторов, хотя все подробные размеры и характеристики были в открытом доступе.

[user]Mex[/user], вам на простом языке всё объясняет.

За что ему огромное спасибо.

[Highway]

[user]residentivan[/user],
Звеняйте. Но теория у вас как у меня  колись. Не подначиваю.

[Mex]

Каждая катушка мотается по 34 витка проводом 1,5мм. Т.е. на группу катушек (фазу) это 34 витка сечения 22,5мм2.
А если их последовательно подключить, то получится 510 витков провода сечением 1,5мм2

да не 34 мотать а всего 2 витка, а точнее 2.26.  2.26 витка х15 катушек = в бщей сложности 34 витка. когда вы паралелите катушки - они все работают синхронно, как 1 катушка с 34 витками но с умноженным в 15 раз сечением провода (это как вы планировали)
а если взять эти 15 проводов в 1 пучек и начать мотать как в калькуляторе - у вас получится 2.26 витка (но не получится  потому что число не целое. я и говорю , возможно необходимо другое, целое число, это выяснится после определения kv. )
при последовательном подключении при 2.26 витка на катушку генерируемое напряжение будет равно общему количеству витков на всей фазе, на всех 15-ти катушках.
при чем переменка, когда будете мерить напряжение на катушке - запаситесь тахометром. полученные обороты поделите на полученное напряжение это и будет kv. затем умножайте это значение на напряжение вашей батареи (48в) получите будущие максимальные обороты двигателя. для подгонки до нужных вам оборотов необходимо изменить количество витков. как только подберете правильное количество витков - можно начинать мотать, а как мотать решать вам.
2.26, не 2.6 говорю же , заработался