Коллекторный двигатель на неодимовых магнитах.

[ximik-n]

Идея переделать коллекторник на неодимовые магниты с целью уменьшения веса, увеличения мощности. Управление остается стандартным. КПД должно уменьшиться из-за большей мощности передаваемой через коллектор и увеличиться из-за неодимовых магнитов. Может кто нибудь этим занимался или изучал этот вопрос.

[SkeptiK]

Кстати реальный вопрос - почему массовые коллекторники не на неодиме? А большие мотэнержи тоже на чёрных?

[NUBITO]

Если изначально был статор с обмотками КПД и мощность +/- такими же останутся, а вес уменьшится, если конечно не напортачить.
Добавлено 11 Май 2020 в 21:35
[user]SkeptiK[/user], в мощных моторах дорого и не оправдано. Плюс момент уменьшится. И это не говоря о том, что управляют и по статору тоже, что увеличивает регулировочные способности и области применения.

[SkeptiK]

Почему момент уменьшится?

[edw123]

Идея переделать коллекторник на неодимовые магниты с целью уменьшения веса, увеличения мощности. Управление остается стандартным. КПД должно уменьшиться из-за большей мощности передаваемой через коллектор и увеличиться из-за неодимовых магнитов. Может кто нибудь этим занимался или изучал этот вопрос.

И на сколько планируется уменьшить вес? На 10%? Вес самих магнитов не сильно велик, много весит корпус с креплением. Придётся мудрить переходник, искать подходящие магниты... Цена переделки совсем не интересует?
Мощность едва ли вырастет, поскольку ограничена коллектором и обмотками-железом.

[Babylon4]

Кстати реальный вопрос - почему массовые коллекторники не на неодиме?

  Потому что во первых дороговато, Во вторых даже применения неодима не избавит от искрения и прочих помех.
  Но всё же  для переделки на мой взгляд подошли бы двигателя с низким напряжением и большим допустимым током, применение неодима подымет рабочее напряжение(по сравнению с феритом ) По сравнению с  двигателями последовательного работа двигателя на неодиме будет работать очень жостко и потребует контролер. 

[TRO]

Я менял магниты, и на коллекторниках, и на бесколлекторниках.

У мотора уменьшится KV и увеличится KM . Т.е. простым языком, для создания такого же момента нужен будет меньше ток, а для создания таких же оборотов нужно будет больше напряжение. Так что коллектору станет полегче, ток через него упадет. С другой стороны вырастут потери в железе при тех же оборотах (магниты своим полем нагреют), т.е. по перегрузочной характеристике обороты упадут (меньше возможностей форсажа по оборотам), но вырастет момент (так как вместе с пониженным током снизятся потери на активном сопротивлении ротора) и позволит снимать с мотора больше мощности на низких оборотах, что для транспортного применения предпочтительнее.

[NUBITO]

[user]TRO[/user], а на каких моторах меняли? С постоянными магнитами? Вообще, электромагнит (он же статор), имеет большую магнитную индукцию, что и даёт повышенный момент и ниже скорость.

[edw123]

[user]TRO[/user], а на каких моторах меняли? С постоянными магнитами? Вообще, электромагнит (он же статор), имеет большую магнитную индукцию, что и даёт повышенный момент и ниже скорость.

Наверное дело не столько в замене материала магнитов, сколько в увеличении их силы. Это можно и ферритовыми, добавив их снаружи корпуса. Делалось давно такое.
А если поменять на рзм не увеличивая силу, только для уменьшения размеров/массы, то не должны константы измениться. Хотя как зазор сделать, конечно...

[kor]

Вообще, электромагнит (он же статор), имеет большую магнитную индукцию, что и даёт повышенный момент и ниже скорость.

Нет, посмотрите типовую индукцию в воздушном зазоре, для коллекторных моторов с обмоткой в статоре она выбирается в пределах 0,35-0,6 Тл. У моторов с ниодимовыми магнитами 0,8-1 Тл.
  Дело еще в том, что размер зубцов ротора у коллекторных моторов с обмоткой в статоре (ширина зубцов якоря) тоже делается под эту (0,35-0,6Тл) индукцию, и если заменять статорную обмотку ниодимовым магнитом то получается перенасыщение железа якоря. Выше TRO про это написал.
  Вариант, попробовать подобрать оптимальную величину воздушного зазора, чтобы индукция в зазоре стала равна или чуть больше исходной (получить мотор с моментом равным исходному или чуть бльше) и отсутствием потерь в обмотке статора (увеличение кпд).

[NUBITO]

[user]kor[/user], не знаю точно откуда у вас эта информация, буду рад если поделитесь источником для изучения, но вот что было найдено мной

Спойлер

Магнитная индукция в воздушном зазоре B(Тл) пропорциональна основному магнитному потоку Ф. В машинах постоянного тока общего назначения
B = 0,6 - 1,0 Тл (большие значения B соответствуют более крупным машинам).

Есть смысл брать не неодимовые магниты, раз уж так, а альнико или самарий-кобальтовые. Не такие дорогие и зазор не нужно править.

[edw123]

если заменять статорную обмотку ниодимовым магнитом то получается перенасыщение железа якоря.

От массы/размеров установленного магнита ведь зависит.

[Alex75]

Наверное, последняя модель шуруповёрта, изготовленная этой фирмой с коллекторным движком. На статоре неодимовый магнит 4 полюса, 2 мм - предвестник бесколлекторных электродвигателей:

[kor]

не знаю точно откуда у вас эта информация, буду рад если поделитесь источником для изучения

Выбор индукции в воздушном зазоре для моторов с электромагнитным статором зависит от мощности, оборотов, размеров (диаметра якоря). Начиная с 0,22Тл для маленьких моторов мощностью несколько десятков Вт, доходит до 1Тл у больших моторов с диаметром якоря в несколько десятков сантиметров. (в маленьких моторах не хватает места чтобы разместить статорную обмотку способную дать большую индукцию и при этом не перегреться).
   Типичную индукцию в воздушном зазоре и в прочих элементах магнитной системы можно посмотреть в этом пдф. перепечатке из "Справочник молодого обмотчика электрических машин" 1985 Кокорев А.С.  стр 2, 5. Там же дана формула расчета мощности мотора по которой можно видеть что и как на нее влияет.
  А также например в:
Виноградов Н.В. "Как самому расчитать и сделать электродвигатель" стр76.
Вольдек А.И. "Электрические машины" стр.52.

[NUBITO]

[user]kor[/user], благодарю за информацию.
Как раз так и предполагал, сказалось то, что не имел дела с проектированием столь малых электрических машин, буду заполнять пробелы.

[ELOV]

Хорошо бы иметь реальные результаты разницы сравнения магнитов. Коллекторные моторы сильно нагреваются и только за счёт больших оборотов вентилятора не сгорают при таких размерах. Магниты не выживут в таких условиях, их придётся ставить дальше от ротора и корпус делать алюминиевым.

В коллекторном моторе большая часть напряжения падает на статоре, придётся мотать тонким проводом. Поэтому мне кажется для элевела подойдёт самый обычный якорь от болгарки, который врятли больше чем на 80в, а скорее на 50в, что самый оно для батареи.

Коллекторные моторы интересны тем что работают на любом токе, главное чтоб он был. А вот с магнитами будет работать только на постоянном, так что для розетки это лишнее усложнение инструмента. Поэтому и не делают.

А ведь такому мотору даже корпус не нужен. Пару подшипников закрепить, пару магнитов на радиаторы. Зато щётки проще менять, сгорать они будут быстро.
В то и упёрлись что ехать будет даже лучше чем многие поделки из генераторов, но коллектор всё портит

[K-1]

Просто смысла нет. Эти моторы выполнены так, что могут преобразовать примерно 70% энергии в работу. Дело не в щётках или магнитах, а в распределении энергии в обмотках. Из 3 обмоток лишь одна работает на 100%, а остальные 100%/2.
Конечно можно увеличить силу магнита, но тогда нужно подогнать магнитопроводы так, чтобы не было сильного залипания на магнит.

Есть другой вариант, можно вообще убрать коллектор, тогда может получиться интересная штучка.

[nerung]

Кто-то поднял тему, и она попалась мне на глаза. Прочитал - господи, какая ахинею демонстрируют люди, когда они пишут чего не знают... Сначала хотел опровергать попунктно, но пришлось бы слишком много возиться с цитированием. Поэтому просто опишу то, что знаю.
Я имел с ними дело ещё с 1970-х, тогда они назывались высокомоментными моторами постоянного тока, потому что большой крутящий момент они давали начиная с самых малых оборотов. А крутиться они начинали аж с долей вольта, имея при этом достаточно линейную регулировочную характеристику даже сами по себе. А если учесть, что на борту у них, как правило, был ещё и тахогенератор постоянного тока, то с учётом ООС по его сигналу электропривод вообще получал просто великолепные характеристики. Например, рабочий диапазон оборотов был от почти нуля до 20000 об/мин. Применялись такие приводы там, где нужна была как быстрая реакция, так и точное позиционирование. Два примера применения:
1. Станки с ЧПУ повышенной и высокой точности и производительности. Доводилось наблюдать работу такого станка для сверления печатных плат - темп сверления был выше, чем у швейной машинки, и свёрла ведь при этом тыкались не в мягкую ткань, а в твёрдый стеклотекстолит. Правда, и обороты у этих свёрл были порядка 300 000 об/мин (моторы, вращающие их, тоже были на неодимах, хотя и не коллекторные, а, как сейчас говорят, BLDC, но тогда такого термина ещё не было).
2. Приводы позиционирования антенн радиолокаторов. С такими приводами локатор не терял сопровождения даже самой скоростной цели, пролетающей близко. Наверняка военных применений было много больше, чем я знал.
Что касается дороговизны. Да, сначала они были недешёвыми, но потом... Характерный пример: последний такой 220-вольтовый движок, который долго валялся в моём хламовнике и в конце концов был подарен кому-то из коллег, был извлечён из обычной домашней стиралки-автомата. А в ширпотреб дорогое не ставят.
Разговоры о невозможности работы на переменном токе - это вообще ни о чём, поскольку присобачить куда угодно 4 диода сейчас вообще не является проблемой.