Электрическая вихревая турбина "Торнадо"

[QULIBIN]

Всем, привет! Меня зовут Станислав. Я собираю вихревую турбину эжекторного типа "Q-MOTOR - TORNADO". Турбина планируется, как для воздушных, так и для водных испытаний. Поэтому, в моей терминологии я буду использовать термины из аэро и гидродинамики, одновременно. В общем, собираю новый тип импеллера/водомёта. Идея заключается в закручивании воздушного потока крыльчаткой, с созданием разряжения, и всасывания больших объёмов воздуха/жидкости через центральный канал. На выходе планируется получить практически ламинарный поток, с минимальным эффектом кавитации/срыва воздушного потока. В настоящий момент мой прототип практически готов, но пока не получается его запустить, требуется помощь одноклубников.

Вот, такие вводные по турбине:

1. Двигатель - BLDC, создан по схеме - inrunner, 12N8P. Коэффициент WindingFactor по Баварии - 0,86603. Проектная мощность - 15 кВт. Номинальное рабочее напряжение - 48/60/72/96, номинальный рабочий ток - 200А.

2. Ротор-крыльчатка, наружным диаметром - 78 мм и длиной - 247 мм, из которых роторная часть с магнитами - 130 мм.
В роторе установлены круглые магниты, шайбы 10*4 мм, таким образом, что два магнита, установленные рядом, создают полюс шириной - 23 мм и высотой полюса 110 мм (9 магнитов в высоту, 18 магнитов на один полюс). Планируется разработка типа ротора со сменным типом крыльчатки, под разные задачи и для обслуживания/смены.

3. Статор - внутренним диаметром 80 мм, материал - алюминий, Д16Т. Схема коммутации - звезда. Количество катушек на фазу - 4 шт. (крест на крест). Сердечники из пластинок электротехнической стали НК35. Конструкция статора - разборная.

4. Катушки статора, размер каждой - 120 мм * 20 мм, медь - ПЭТВ-2, диаметром - 1,32 мм, количество витков на один паз - 24 шт, намотаны - в одну сторону, по схеме - ABCABCABCABC (см. рис. "Баварии").

Точные технические параметры 1 катушки:

Ширина каркаса a: 8 мм
Высота каркаса b: 104 мм
Длина намотки l: 8 мм
Число витков катушки N: 24
Диаметр провода d: 1,32 мм
Диаметр провода с изоляцией k: 1,36 мм
Индуктивность L = 44,079 мкГн
Толщина катушки c = 6,8 мм
Длина провода без учета выводов lw = 5,757 м
Сопротивление катушки Rdc = 0,073 Ом
Вес провода m = 70,587 г
Число слоев Nl = 5

5. АКБ для теста от гироскутера - 36V | 10S | 4000 mAh | 144 Wh

6. Контроллер: Для теста имеется оригинальный ESC-контроллер XAG (рабочий, проверялся с мотором XAG A16). Работает без датчиков холла (на обр.ЭДС). Мощность ESC - 100A (номинал). В качестве потенциометра используется стандартный "синий" сервотестер. 

Проблема:

При запуске не крутится / не вращается ротор. Слышно, как вращается магнитное поле, но вращения ротора не происходит, даже при принудительном подталкивании руками. При этом, ротор свободно вращается внутри подшипников, и при включенном котроллере, и при выключенном. Статор проверен на замыкание, как на "межвитковое", так и "катушек на корпус статора". Результат - отрицательный. Нагрев статора умеренный, не существенный, если не сказать, практически отсутствующий. Виде с проблемой - прилагаю.

Прошу помощи сообщества в решении вопроса.     

[Blik86]

Контроллер: Для теста имеется оригинальный ESC-контроллер XAG (рабочий, проверялся с мотором XAG A16).

Настраивать его пробовали? Какие у него есть настройки?

Работает без датчиков холла (на обр.ЭДС).

Пробовали раскручивать дрелью и смотреть на обр. ЭДС?

[edw123]

Работает без датчиков холла (на обр.ЭДС)

Ну если в бездатчиковом не работает... тогда может ошибка в намотке. kV известен? Покрутите ротор и посмотрите осцилографом на фазных, как посоветовал Blik86.

[QULIBIN]

Настраивать его пробовали? Какие у него есть настройки?

К сожалению, об этом контроллере мне ничего не известно. Купил на АлиЭкспресс, и распаял выводы изнутри, согласно видео от продавца.

Пробовали раскручивать дрелью и смотреть на обр. ЭДС?

Не успел, только сделал первый "пуск". Но у меня есть определенные сложности с раскручиванием дрелью, из-за особенностей конструкции ротора. Но, в любом случае завтра попробую. Пробовал фазным тестером, при вращении от руки ничего не показывает. Проще говоря, никакой индукции. 

[QULIBIN]

Работает без датчиков холла (на обр.ЭДС)

Ну если в бездатчиковом не работает... тогда может ошибка в намотке. kV известен? Покрутите ротор и посмотрите осцилографом на фазных, как посоветовал Blik86.

KV не известен. Тип намотки и сечение провода поменял на ходу, в последний момент. Сначала брал два небольших статора и ставил по краям ротора. Мотал косой провода 0,4 мм | 8 жил | 3 витка на зуб | 12 зубов на фазу.  Был коротыш на железо, ошибка при перемотке, но мотор хотя бы крутился. При этом, крутил статоры на 36 зубов, по 3 зуба на катушку. По сути, отношение размера зуба к магнитному полюсу было сильно похожим. В итоге, плюнул на перемотку временного/тестового варианта и решил сразу делать основательно. Изготовил алюминиевое основание статора и намотал 12 катушек условно - "виток к витку", всё проверил в части замыкания на основание статора, качественно изолировал и закрепил. Результат - говно. В части ошибки при намотке сомневаюсь, т.к. подошёл ответственно, да и сложностей в этом не вижу, чтобы ошибку сделать. Нужно, уж совсем рукоблудом быть...

[Blik86]

Изготовил алюминиевое основание статора

Вы фактически обмотки разместили в беличьей клетке - в куче короткозамкнутых витков. Можно попробовать ее распилить и склеить, может поможет.
А какая индуктивность была на железе?

К сожалению, об этом контроллере мне ничего не известно.

Нужно искать инфу.

[QULIBIN]

Вы фактически обмотки разместили в беличьей клетке - в куче короткозамкнутых витков. Можно попробовать ее распилить и склеить, может поможет.

Полагаю, что если, даже, алюминиевая клетка перенасыщена вихревыми токами, то ротор всё равно должен вращаться, хоть и с большими потерями. Но, я сомневаюсь, что проблема в корпусе статора. Направление магнитных полей, каждой из катушек, направлено в сторону ротора, в основном.

А какая индуктивность была на железе?

Не мерил. Не за чем было. Увидел КЗ, сразу разобрал конструкцию, чтобы не тратить время.

Другой вопрос, что меня сильно удивляет отсутствие хоть какого-то сопротивления магнитному полю ротора по отношению к полю статора, во включенном состоянии, когда ротор должен вращаться с достаточным моментом на валу...

[Blik86]

, то ротор всё равно должен вращаться, хоть и с большими потерями.

Будь в вашем моторе датчики я бы согласился, но у вас их нет. Токи фуко в корпусе могут мешать контроллеру определять положение ротора.

Другой вопрос, что меня сильно удивляет отсутствие хоть какого-то сопротивления магнитному полю ротора по отношению к полю статора, во включенном состоянии, когда ротор должен вращаться с достаточным моментом на валу...

Контроллер неправильно определяет положение ротора, соответственно он ничего не должен. И не факт что сможет.

Если замкнуть обмотки накоротко, ротор сопротивляется вращению сильнее ? 

[edw123]

ти ошибки при намотке сомневаюсь, т.к. подошёл ответственно

э-э-э... это не аргумент. Столько примеров, как мастера с опытом глупые ошибки делали...
эдс чем смотрели, в смысле какова точность прибора? На высокооборотном "от руки" можно и не увидеть результата.

[QULIBIN]

Короче, испытания «В поисках ЭДС» закончилось ничем. Про 800 об на токарном станке показатели вольтметра - 0,00В... Никакого потенциала на концах фаз.
После засовывания в магнитный зазор пары катушек простых болтов - потенциал появился мгновенно. Вывод - двигатель без железа, фактически не возможен. Все подобные  эксперименты - трата времени. У таких статоров тупо отсутствует момент и какой-либо значимый потенциал. Буду изготавливать сердечники из ЭТС.

[edw123]

Вывод - двигатель без железа

А какую цель преследовали?

[_Os]

Вывод - двигатель без железа

Аксиальные моторы однако работают

[Blik86]

У таких статоров тупо отсутствует момент и какой-либо значимый потенциал.

Он у них конечно сиииильно меньше, но он есть.

Короче, испытания «В поисках ЭДС» закончилось ничем.

А можете повторить, предварительно перерезав "прутья клетки"? Снять с корпуса обмотки перерезать несколько перемычек, вставить обмотку и заклеить прорезь и так по кругу...   

[QULIBIN]

Вывод - двигатель без железа

Аксиальные моторы однако работают

Я, как раз сейчас собираю такой мотор. И, скажу я вам, работают они без железа - херово. Момента нет, мощность на дне. Ставишь железо и происходит чудо.

[QULIBIN]

У таких статоров тупо отсутствует момент и какой-либо значимый потенциал.

Он у них конечно сиииильно меньше, но он есть.

Короче, испытания «В поисках ЭДС» закончилось ничем.

А можете повторить, предварительно перерезав "прутья клетки"? Снять с корпуса обмотки перерезать несколько перемычек, вставить обмотку и заклеить прорезь и так по кругу... 

У меня корпус статора из алюминия - немагнитного материала. Токи Фуко возникают несущественные, т.к. поля направлены в сторону ротора. Вставка магнитных материалов сразу же изменила ситуацию (тупо, воткнул пару болтов в зазор пары катушек и про 50 об/мин на концах обмоток появились стабильные 0,4В). Поэтому, я пошел в цех с прессом и нафигачил полосок из ЭТС 0,35 мм. Из них соберу сердечники и всё должно получиться. Рази чистоты эксперимента все же вытащу корпус статора и прикреплю катушки с сердечниками прямо к карбоновой наружной втулке, жестокости такого статора должно хватить. И, просто сравню выходные показатели.

[Blik86]

Токи Фуко возникают несущественные, т.к. поля направлены в сторону ротора.

Токи фуко там возникают фатальные практически полностью давящие переменные поля наводимые катушкой, и вытесняющие из себя поля ротора. На низких скоростях у вас мотор стоит из-за алгоритма работы контроллера, думаю поля кз витков его ослепляют и он беспорядочно переключает фазы.

Я, как раз сейчас собираю такой мотор.

Я вас разочарую, корпус также будет мешать работе мотора и придется его перфорировать.
На ютубе уже полно роликов про напечатанные на принтере моторы, даже  без железа они вполне работают.

[QULIBIN]

Токи фуко там возникают фатальные практически полностью давящие переменные поля наводимые катушкой, и вытесняющие из себя поля ротора. На низких скоростях у вас мотор стоит из-за алгоритма работы контроллера, думаю поля кз витков его ослепляют и он беспорядочно переключает фазы.

Соглашусь, возможно это так. В любом случае, эксперимент начнется с вытаскивания алюминия. Дальше будет видно.

Я вас разочарую, корпус также будет мешать работе мотора и придется его перфорировать.
На ютубе уже полно роликов про напечатанные на принтере моторы, даже  без железа они вполне работают.

Не разочаруете) Тот единственный, заслуживающий внимания, мотор Кристофера Ламара - не без железа, а с сердечником из магнитопроводящего композита, которым он его напечатал на 3Д принтере.

[vladk]

При 800 об на токарном станке

Должен неплохо греться статор, если зазор магниты/алюминий небольшой. Это и есть Фуко)