КПД bldc.

[kommunist]

А вообще, уважаемой электропублике хотел предложить на суд ноу-хау. Критика жаждецца, но конструктивная. Особенно, весьма сведущего товарища kor.
Идея касается оптимизации обычного БЛДС. Как известно, железо в БЛДС моторе служит  для замыкания магнитных полей (ротор) и для их концентрации в нужном направлении (статор). А что если мы сможем так ориентировать катушки и магниты, что обойдёмся без всякого железа? С ротором так уже сделали в том же 2-х статорном аксиальном Голден моторе 10 и 20квт номинала. В итоге ротор там ОЧЕНЬ компактный и лёгкий в отсутствии необходимости  замыкающего неработающие полюса магнитов железа. Рамка для магнитов там вообще возможна аллюминиевая или даже стеклопластиковая. Есть и тоже аксиальные, но 2-роторные моторы с одним статором между ними, где катушки статора, очевидно, работают в лучших условиях, только вот неработающие внешние полюса двух магнитных роторов снова приходится замыкать тяжёлым железом. Развивая идею, предлагаю некий многослойный пирог из чередующихся роторов и статоров одного мотора. Слои достаточно тонкие, скажем по 5мм (с диаметром мотора 200мм). И лишь самые крайние роторы необходимо будет замыкать железом, все остальные без него. Более того, тонкие статоры тоже не содержат никакого железа, исключительно залитые теплопроводным и прочным компаундом (можно и с каналами внутри для охлаждения) круглые медные катушки по окружности. Круглые как оптимальную форму для наиболее плотной укладки меди. Да и вместо медного провода оптимальнее просто свёрнутую в спираль медную фольгу/жесть. Максимальная добротность, прочность и заполняемость. Поскольку катушки настолько узкие и плоские, то рассеиваться полю будет просто некуда кроме как на магниты, совпадающие диаметром с катушками. Магниты одной полярности будут синхронно проноситься с противоположных сторон катушки. Причём, с самым минимальным зазором. Проектируем такой мотор сразу как можно более многополюсным, дабы сместить зону высокого кпд на малые обороты. Однако, и крутить его без потери кпд тоже можно до предела мех. прочности, поскольку нет статорного железа. Лишь бы контроллёр смог работать на такой частоте. Такой мотор сразу получился бы и в разы легче и кпд-шней. Но самое интересное, что возможно и дешевле в производстве, и быть к тому же модульным, скоко нужно мощи, столько и купил блинов себе статора/ротора. Не исключено, что эти самые "блины" можно будет печатать в том числе и на 3Д-принтере, просто магнитные роторы потом прогнать через намагничивание, а толщину этих блинов может удастся ещё уменьшить, что, возможно, ещё улучшит кпд и упростит массовое про-во. В конце концов, усилия коробления этих блинов будут испытывать лишь2 крайних. Ну и наконец, такую наборную конструкцию одинаково легко сделать как инраннером, так и аутраннером, в зависимости от задач. На его хар-ки это никак не повлияет. Возможно с такими показателями удельной мощности ДД-мотор-колесо станет интересно и для спортивного применения.

[Alex75]

Это всё давно придумано:
Только делайте, внедряйте.

[i]

Слои достаточно тонкие, скажем по 5мм (с диаметром мотора 200мм). И лишь самые крайние роторы необходимо будет замыкать железом, все остальные без него.

А Вы попробуйте рассмотреть магнитную цепь (путь по которому замыкаются магнитные силовые линии) как электрическую цепь.
Для этого магнит будем считать как источник ЭДС (батарейка), железо как провода (малое сопротивление), а воздушные зазоры как резисторы (большое сопротивление). Чем больше зазор, тем больше сопротивление и тем меньше ток (магнитный поток).
В этой схеме катушки без железного сердечника, будут как большие сопротивления. Если же их сделать на железе, то это резко уменьшит их магнитное сопротивление, увеличит магнитный поток, а значит при том же токе и магнитах получится бОльший момент. 

[edw123]

а значит при том же токе и магнитах получится бОльший момент. 

Поэтому увеличивают количество мелких магнитов, чтобы набрать нужную силу, поднимают напряжение.

[Alex75]

...Как известно, железо в БЛДС моторе служит  для замыкания магнитных полей (ротор) и для их концентрации в нужном направлении (статор).... Проектируем такой мотор сразу как можно более многополюсным, дабы сместить зону высокого кпд на малые обороты...

Но без железа никак не обойтись в двигателях большой мощности.

https://electrotransport.ru/index.php?msg=548232

..В таких двигателях индукция под коронкой зубца достигает 2,3 Тл. Чтобы поднять КПД на уровень 90% достаточно заменить катушки индуктора на постоянные магниты и убрать контактные кольца со щетками и использовать его, как управляемый БЛДЦ...
  ...Индукцию в воздушном зазоре при применении неодимовых магнитов больше 0,8 Тл при радиальном расположении магнитов не получить.

https://electrotransport.ru/index.php?msg=1507430

[kor]

Критика жаждецца, но конструктивная.

Вариантов изготовления БЛДЦ моторов много, но думаю нет такого конструктива который бы имел существенно бОльшие удельные превосходства над другими (самый дешевый по материалам, по технологии изготовления, и самый легкий и при этом самый мощный (при равных оборотах)), у каждого есть достоинства и недостатки. Я считаю что два классических варианта в виде инраннера и аутраннера удовлетворяют всем требованиям применения в электротранспорте и имеют очень хорошие характеристики, поэтому они и массово применяются.

[kommunist]

А Вы попробуйте рассмотреть магнитную цепь (путь по которому замыкаются магнитные силовые линии) как электрическую цепь.
Для этого магнит будем считать как источник ЭДС (батарейка), железо как провода (малое сопротивление), а воздушные зазоры как резисторы (большое сопротивление). Чем больше зазор, тем больше сопротивление и тем меньше ток (магнитный поток).
В этой схеме катушки без железного сердечника, будут как большие сопротивления. Если же их сделать на железе, то это резко уменьшит их магнитное сопротивление, увеличит магнитный поток, а значит при

Всё верно, но это если оставить катушки как и были, но просто убрать статорное железо.  Тогда и правда огромные магнитоПЛОХОпроводящие воздушные зазоры сильно уменьшат момент. Но мы же как раз совсем по иному расположили сами катушки. То есть, практически вообще без зазора до магнитов.

[kommunist]

думаю нет такого конструктива который бы имел существенно бОльшие удельные превосходства над другими (самый дешевый по материалам, по технологии изготовления, и самый легкий и при этом самый мощный (при равных оборотах))

Может и так.  Но где тогда в такой конструкции подводные камни?

[edw123]

Всё верно, но это если оставить катушки как и были, но просто убрать статорное железо.  Тогда и правда огромные магнитоПЛОХОпроводящие воздушные зазоры сильно уменьшат момент. Но мы же как раз совсем по иному расположили сами катушки. То есть, практически вообще без зазора до магнитов.

Этого всё равно мало без увеличения площади и это здорово увеличивает габариты и сложность изготовления. Т.е. жертвуют какими-то плюшками, но получает вполне годное устройство с простым изготовлением, с высокой надежностью и малой стоимостью.

[TRO]

Как раз таки кпп ставят там, где есть мощность и не ставят там, где ее нет.

Применительно к легкому электротранспорту все наоборот. Когда мотор жиреет настолько что у него без передач хватает момента и в гору валить и для максималки, то КПП становится ненужной штуковиной.

Классический вел имеет передачи только потому что у человека мощность маловата.

[Balor]

Да, если хотим 90+% эффективности в широком диапазоне, при этом чтоб лёгкий и дофига мощный, то мотор должен быть очень высокоскоростным, ламинации тонкими как лезвие (0.2 как минимум - а лучше 0.1 или вобще 0.05 - такое уж есть!) и таки тонна механичекой редукции - при этом даже необязательно именно с переключением передач.

Вот, те же инраннеры astro motors, на которых народ забугром побогаче делает адски мощные конфиги с рекордном малым весом и при этом офигенной эффективностью!
Но в иделе совмещать с какой-нибудь не менее дорогой и экзотической понижающей коробкой вроде волнового редуктора...

[kor]

Развивая идею, предлагаю некий многослойный пирог из чередующихся роторов и статоров одного мотора. Слои достаточно тонкие, скажем по 5мм (с диаметром мотора 200мм). И лишь самые крайние роторы необходимо будет замыкать железом, все остальные без него. Более того, тонкие статоры тоже не содержат никакого железа, исключительно залитые теплопроводным и прочным компаундом (можно и с каналами внутри для охлаждения) круглые медные катушки по окружности. Круглые как оптимальную форму для наиболее плотной укладки меди.

Разбивка на слои грубо будет эквивалентна мотору с одним слоем но толщиной магнита равной суммарной толщине магнитов из первого варианта (объем магнитов одинаков), то-же и с толщиной статорных катушек (объем занимаемый катушками одинаков). Рабочая Индукция в зазоре (она определяет Амперову силу и соответственно моент при равных радиусах приложения этой силы) будет одинакова в обоих вариантах при одинаковом соотношении толщина магнита/толщина катушки (индукция в зазоре зависит от отношения толщины магнита к толщине воздушного зазора (при толщине зазора равном толщине магнита индукция в зазоре падает примерно в 2 раза от В0 магнита), в обоих вариантах это соотношение будет одинаковым). Получается "многослойный" мотор, грубо, эквивалентен однослойному при одинаковых объемах магнитов и меди.
  У мотора без стального магнитопровода из достоинств отсутствие зубцового залипания (поэтому такая конструкция часто применяется в самодельных ветряках). Но всегда меньше рабочая индукция в воздушном зазоре (раза в два-три ориентировочно), поэтому для получения мощности , сопоставимой с классическим "железным" мотором, придется повышать рабочие обороты тоже раза в два-три, и более если хотим профита. Как то так.
  Еще вероятно могут возникнуть проблемы с контроллером на высоких оборотах.
Еще, объем дорогих магнитов в варианте "без железа" потребуется больше (толщину их придется делать больше чтобы получить преемлимую индукцию в широком зазоре)

[Alex75]

Да, если хотим 90+% эффективности в широком диапазоне, при этом чтоб лёгкий и дофига мощный, то мотор должен быть очень высокоскоростным, ламинации тонкими как лезвие (0.2 как минимум - а лучше 0.1 или вобще 0.05 - такое уж есть!)...

Куда уж меньше делать! Недавно крутил электродвигатель со статором D60х10мм и ламинацией 0,2мм, 18N20P. Он на 12S(46 вольт с копейками) 6130 об/мин крутит при этом Iх.х. всего 0,3А.

[kor]

Кто нибудь знает у 4-полюсного асинхронника автомобиля Тесла какая ламинация у статорн. пластин?

[Alex75]

[user]YTW200[/user], вроде, писал, что 0,15 мм.  https://electrotransport.ru/index.php?topic=17093.msg1270130#msg1270130

[kommunist]

Но всегда меньше рабочая индукция в воздушном зазоре (раза в два-три ориентировочно), поэтому для получения мощности , сопоставимой с классическим "железным" мотором, придется повышать рабочие обороты тоже раза в два-три, и более если хотим профита. Как то так.

Не спорю. Но, скорее всего, я плохо смог объяснить каким именно образом предлагаю расположить катушки в многослойном пироге. Катушки в одном статорном блине ни в коем разе не будут перекрывать друг друга, неизбежно увеличивая воздушный зазор до магнитов. Исключительно монокатушки, причём оптимальной круглой формы, и намотанные не проводом, а полоской меди, шириной чётко по толщине блина. То есть, магниты пролетают практически вплотную к КАЖДОМУ ВИТКУ катушки, причём с двух сторон каждой катушки. Зазор можно делать минимально обусловленный точностью изготовления, да хоть 0,1мм. Утечкам просто некуда деться. Надо бы нарисовать, конечно.

[kor]

То есть, магниты пролетают практически вплотную к КАЖДОМУ ВИТКУ катушки, причём с двух сторон каждой катушки. Зазор можно делать минимально обусловленный точностью изготовления, да хоть 0,1мм. Утечкам

У мотора с плоским ротором и обмотками без магнитопровода Рабочий воздушный Зазор это не расстояние от магнита до витка, это расстояние от магнита до другого магнита (или магнитопровода стального), между ними должна расположиться обмотка обеспечивающая рабочую номинальную плотность тока (пусть 10 а/мм2 грубо). В зазоре 0,1 мм такая обмотка не поместится. Посмотрите на пазы классического статора (с торца статора), мысленно размажьте их общую площадь по внутреннему периметру статора,  толщина получившегося кольца и будет являться необходимой толщиной воздушного зазора (ориентировочно), чтобы в него могла поместиться обмотка.(получится так называемый двигатель с гладким ротором, у него обмотка располагается не в пазах а на поверхности ротора (или статора), зазор естественно приходится увеличивать чтобы она поместилась).

[kor]

Речь про мотор с плоским ротором и обмотками без магнитопровода.