Электрические двигатели нового поколения

[nikvic]

Да, у него чуть выше зубцовый момент, из-за чего на ХХ он жрёт чуть больше других моторов (на 40 км/ч ХХ крошка жрёт 1.9А, Magic Pie 2 жрёт 1.6А, 350-ваттный Yamasaki 350W жрёт 0.8А). Но редукторные на ХХ жрут вообще дофига, на 40 км/ч потребление за 2 ампера.

Зубцовый момент, как мы выясняли, не кушает энергию.

А вот редуктор у планетарок на ХХ жрёт, и тем больше, чем выше скорость. У него ведь не только свой КПД есть, но и тормозной момент. Его можно "пощупать", покрутив обесточенный мотор в обе стороны.

[metelev_sv]

В случае с кристаллайтами "тяговитость" достигается потерей КПД. Да, при том же напряжении батареи и той же входной мощности, но о "тяговитости" вообще не имеет смысла говорить если ещё и напряжение с током менять, как это мне же и объясняли.

Сумбурчик...
КПД у них практически одинаков, если смотреть зависимость КПД от РПМ/ХХ.

Как говорил один мой знакомый: "а если прищурить оба глаза?" 

Мы же сравниваем моторы в тех условиях для которых они созданы. При условии, что кормим одинаково, будет ли разница на выходе? По-моему очень разумная постановка вопроса. Вроде того, что платить двум людям одинаковую зарплату и смотреть на выход готовой продукции. На выходе "тягового" получил на 7% меньше, чем на выходе "скоростного" при условии одинаковых затрат.

Другой возможный подход --- зная, в каких условиях моторы будут эксплуатироваться, посмотреть КПД для того и для другого. КПД "тягового" в "скоростном" режиме, например, если на него вольт больше подавать, чем по номиналу положено. Но у меня для этого текстовых данных нет, а из симулятора их извлекать тоже надо аккуратно и силы тратить.

Если нарисовать графики от RPM/XX они друг на друга лягут, я не проверял но верю что это так, но что это даёт для сравнения моторов? Тем более, если утверждается, что с этой точки зрения все моторы одинаковы?

Ерунда. Нет никакого повышенного расхода у кромотора, даже наоборот - на средних мощностях (~1кВт) у него КПД вообще волшебный. Я раньше ездил на 500-ваттном моторе, и он заметно грелся. Крошка вообще постоянно холодная, хотя я мощности слегка добавил (800 ватт). Да, у него чуть выше зубцовый момент, из-за чего на ХХ он жрёт чуть больше других моторов (на 40 км/ч ХХ крошка жрёт 1.9А, Magic Pie 2 жрёт 1.6А, 350-ваттный Yamasaki 350W жрёт 0.8А). Но редукторные на ХХ жрут вообще дофига, на 40 км/ч потребление за 2 ампера.

Если я правильно понимаю, приведённые цифры это "накладные расходы", которые в общем-то копейки стоят, по сравнению с расходами тяговыми и сами по себе мало о чём говорят.

Далее. важная характеристика это точка максимальной эффективности. Без этого данные мало что значат. А где она у кромотора?

Я не знаю, где у него второй задний проход, так сказать, но если верить данным симуляции, которые опубликованы на сайте greyborg hubzilla, то жрёт он много. А данных от Quan Shun я за 5 минут не нашёл. Есть у Quan Shun где-нибудь даташиты на эти моторы? Мне он тоже нравится. Я тоже такой хочу. Но наверное не получится по размерам. Не в тот велик, который у меня есть, конечно, но всё равно наверное не получится.

Вообще-то это не так сложно характеристики замерить, если от производителя данных нет. Вывесить колесо, взять разные грузы на нитке и посмотреть, с какой скоростью будут наматываться на ось и какой расход при этом будет. Но я бы поленился

[nikvic]

Вообще-то это не так сложно характеристики замерить, если от производителя данных нет. Вывесить колесо, взять разные грузы на нитке и посмотреть, с какой скоростью будут наматываться на ось и какой расход при этом будет. Но я бы поленился

Если что наматывается на ось МК, то дело плохо

Довольно трудно мерять момент на околорабочих оборотах в домашних условиях - слишком велика выходная мощность. Даже для 100вт груз в 10кг будет подниматься со скоростью 1м/с...
Уж скорее - тарированный тормоз, что требует городить нетривиальный стенд. Например, "ухват" с грузом  на одном конце (можно двигать) и рогами-тормозом на другом (с регулировкой сжатия). И короткие измерения, чтобы не перегреть обод мотора.

[metelev_sv]

Вообще-то это не так сложно характеристики замерить, если от производителя данных нет. Вывесить колесо, взять разные грузы на нитке и посмотреть, с какой скоростью будут наматываться на ось и какой расход при этом будет. Но я бы поленился

Если что наматывается на ось МК, то дело плохо

Довольно трудно мерять момент на околорабочих оборотах в домашних условиях - слишком велика выходная мощность. Даже для 100вт груз в 10кг будет подниматься со скоростью 1м/с...
Уж скорее - тарированный тормоз, что требует городить нетривиальный стенд. Например, "ухват" с грузом  на одном конце (можно двигать) и рогами-тормозом на другом (с регулировкой сжатия). И короткие измерения, чтобы не перегреть обод мотора.

На самом деле всё это лишнее. Достаточно просто хотя бы расход на каких-то скоростях знать. Напряжение и ток при 40 км/ч, при 50 км/ч, скажем, на ровной дороге. Это уже даст представление о том, наврано ли у них на сайте. Разницу в 2 раза можно заметить.

[nikvic]

На самом деле всё это лишнее. Достаточно просто хотя бы расход на каких-то скоростях знать. Напряжение и ток при 40 км/ч, при 50 км/ч, скажем, на ровной дороге. Это уже даст представление о том, наврано ли у них на сайте. Разницу в 2 раза можно заметить.

Для точности плюс-минус лапоть никаких противоречий с даташитами не наблюдалось.

[zap]

Зубцовый момент, как мы выясняли, не кушает энергию.

Тогда объясните разницу в потреблении на ХХ директ-драйв моторов разной мощности. Причём железно замечено, что чем больше номинальная мощность, тем больше кушает на ХХ.

[nikvic]

Зубцовый момент, как мы выясняли, не кушает энергию.

Тогда объясните разницу в потреблении на ХХ директ-драйв моторов разной мощности. Причём железно замечено, что чем больше номинальная мощность, тем больше кушает на ХХ.

Так уже было: гистерезис. За один оборот куча железа перемагничивается 40 раз. Для ДД соответствует ухудшению наката.
В этом смысле может быть разным качество железа.

Для редукторных - ещё и потери (момент) редуктора. Попробуйте повертеть такое МК по- и против фривила...
 
Наконец, для контроллеров с трапецией на ХХ ток через обмотки меняет направление в пределах такта 60 градусов. В середине такта ЭДС больше батарейного напряжения, и ток идёт "против шерсти" через диоды. Близость к такому режиму приводит, в частности, к теоретическому ограничению КПД в 92%.

[zap]

Как говорил один мой знакомый: "а если прищурить оба глаза?" 

Пока что Вы их недостаточно щурите, раз видите разницу

При условии, что кормим одинаково, будет ли разница на выходе?

Практически не будет, уже говорил неоднократно. Где-то я даже графики совмещал "тягового" и "скоростного" Кристалайтов, "скоростному" просто уменьшил пропорционально разнице обмоток напряжение питания и увеличил ограничение тока контроллера. Графики совпали практически точно.

По-моему очень разумная постановка вопроса. Вроде того, что платить двум людям одинаковую зарплату и смотреть на выход готовой продукции. На выходе "тягового" получил на 7% меньше, чем на выходе "скоростного" при условии одинаковых затрат.

Условия были не идентичны. Никакой разницы в 7% нет, приведите данные для повторения.

Если я правильно понимаю, приведённые цифры это "накладные расходы", которые в общем-то копейки стоят, по сравнению с расходами тяговыми и сами по себе мало о чём говорят.

Я бы не сказал, что 80 ватт это копейки, при номинальной мощности 800. Это целых 10% от КПД. А общее КПД системы батарея -> колёса, напомню, порядка 80%.

Далее. важная характеристика это точка максимальной эффективности. Без этого данные мало что значат. А где она у кромотора?

Основной график эффективности двигателя - зависимость КПД от момента. Вот, сравните (привёл к одному масштабу для удобства):

Мотор GoldenMotor 500W:

Мотор MagicPie 1000W:

Мотор Crystalyte HS35 (скоростной):

Мотор Crystalyte HT35 (тяговый):


Заметьте, что разница между HS35 и HT35 в пределах погрешности измерений.

Начальный "горб" - следствие потерь в железе статора от перемагничивания (это не зубцовый момент, согласен с nikvic). Чем мощнее мотор, тем плавнее начальный "горб", но и тем дальше простирается область оптимального КПД.

[metelev_sv]

Для точности плюс-минус лапоть никаких противоречий с даташитами не наблюдалось.

Да где они, даташиты на кромотор-то? Существуют они в природе или нет?

[zap]

Да где они, даташиты на кромотор-то? Существуют они в природе или нет?

Я на Тао видел графики на разновидность Кваньшунов на 1500Вт.
Ща поищу.
P.S. Вот он:

Заметьте, что даже 1500-ваттный мотор имеет вполне приличный КПД вплоть до 75 Н*м.

[metelev_sv]

При условии, что кормим одинаково, будет ли разница на выходе?

Практически не будет, уже говорил неоднократно. Где-то я даже графики совмещал "тягового" и "скоростного" Кристалайтов, "скоростному" просто уменьшил пропорционально разнице обмоток напряжение питания и увеличил ограничение тока контроллера. Графики совпали практически точно.

Так вот зачем это делать, зачем менять напряжение и ток? Изменением обмоток люди создавали разницу, а Вы её изменением напряжения и тока снова уничтожаете. Хорошо, это можно сделать, но зачем? По-моему моторы должны работать в тех условиях, для которых их создавали. И надо смотреть, насколько мы дальше от идеала в том и другом случае. Так вот, в случае "тяговитого" двигателя, при условии одинаковой кормёжки (для тех же вольт и тех же ампер), мы дальше от идеала на 7%. Для тех двух строчек, которые я выписывал из даташитов.

За графики спасибо, надо будет ещё на них посмотреть и подумать.

[zap]

Так вот зачем это делать, зачем менять напряжение и ток? Изменением обмоток люди создавали разницу, а Вы её изменением напряжения и тока снова уничтожаете.

Люди создавали разницу для разных условий эксплуатации - для разных диаметров колёс, разных потребностей, разных напряжений батареи. Я же привожу их к общему знаменателю и показываю, что один и тот же мотор *можно* подогнать к разным условиям эксплуатации - и к "скоростным", и к "тяговым". Для этого всего лишь надо манипулировать напряжением батареи и ограничением тока контроллера.

Хорошо, это можно сделать, но зачем? По-моему моторы должны работать в тех условиях, для которых их создавали.

Ну, предположим, Вы уже купили мотор на 36 вольт. И он ездит 30 км/ч. В какой-то момент Вам этого стало мало, Вы хотите ездить быстрее. Тогда мы берём и увеличиваем напряжение батареи, и приводим мотор в другую "точку", удовлетворяющую нас.

А то менять моторы каждый раз - разориться можно. Имея же знание, что все моторы идентичны, надо просто правильно подобрать подводимое напряжение и ток, мы спокойно можем переключаться между разными режимами на одном моторе - что "тяговом", что "скоростном".

И надо смотреть, насколько мы дальше от идеала в том и другом случае. Так вот, в случае "тяговитого" двигателя, при условии одинаковой кормёжки (для тех же вольт и тех же ампер), мы дальше от идеала на 7%.

От какого идеала? С какой стати Вы решили, что идеал - это 290.1 RPM? Может кому-то важнее эффективность на 168.3 RPM, а тут уже наоборот эффективность "тягового" выше. КПД зависит прежде всего от тока через обмотку - чем выше ток, тем меньше эффективность (тепловые потери в обмотке P_потерь=I²*R, момент M=K*I, соответственно при линейном росте момента P_потерь растёт экспоненциально).

За графики спасибо, надо будет ещё на них посмотреть и подумать.

Графики я рисовал вот в этой электронной таблице. Если умеете пользоваться гуглодоком, можете сделать копию документа и поиграться с графиками. Я туда перенёс данные из даташитов нескольких моторов, собственно, в этом его единственная ценность.

[nikvic]

Мотор Crystalyte HS35 (скоростной):

Ах, если бы сюда же - напряжение батареи и РПМ

Было бы интересно сверить с симулятором. Никак не соберусь сформировать даташит с его помощью...

[zap]

Ссылка на электронную таблицу с данными выше. Копируйте, пользуйтесь

[nikvic]

Ссылка на электронную таблицу с данными выше. Копируйте, пользуйтесь

Всосал в Эксель.
Первые два мотора полнее, хотя даташиты и "испорчены" для малых РПМ ограничением  батарейного тока.

[metelev_sv]

Имея же знание, что все моторы идентичны, надо просто правильно подобрать подводимое напряжение и ток, мы спокойно можем переключаться между разными режимами на одном моторе - что "тяговом", что "скоростном".

Исходя из предположения, что все моторы идентичны, мы теряем возможность понять, чем мы платим за переключение на другой режим и чем ограничивается возможность переключения.  Если рассматривать мотор, как чёрный ящик и включать с тем напряжением, которое на нём указано как номинальное, мы увидим какие-то обороты и какой-то момент. Далее, допустим у нас мотор "тяговый", но мы об этом не знаем и захотели сделать из него ещё более "тяговый", напряжением и током. Что мы получим в итоге?

Мы из любого мотора можем сделать любой, но есть области, которые нам недоступны в принципе и при подходе к краям мы уже теряем КПД.

Даже при том, что не увеличиваем ток, а вместо этого увеличиваем количество витков в специальном тяговом моторе, и следовательно не увеличиваем тепловые потери, мы теряем КПД --- это как раз то полезное, чему можно научиться имея два разных двигателя. Мы видим, что кроме тепловых потерь ещё есть потери, которые мешают двигать режим работы произвольным образом.

От какого идеала? С какой стати Вы решили, что идеал - это 290.1 RPM? Может кому-то важнее эффективность на 168.3 RPM, а тут уже наоборот эффективность "тягового" выше. КПД зависит прежде всего от тока через обмотку - чем выше ток, тем меньше эффективность (тепловые потери в обмотке P_потерь=I²*R, момент M=K*I, соответственно при линейном росте момента P_потерь растёт экспоненциально).

Идеал это 100% КПД, про остальное написано выше. И ещё, если придираться к словам, экспоненциально квадратично

Кстати, я не понимаю почему "скоростной" лучше, о чём мне тут говорили поначалу. При прочих равных лучше "тяговый" и пускать его на большем напряжении с меньшим током. Механический результат тот же самый, но с меньшими тепловыми потерями.

Графики интересные, спасибо. А что за колонка "K" у MagicPie и Golden Motor?

[zap]

Исходя из предположения, что все моторы идентичны, мы теряем возможность понять, чем мы платим за переключение на другой режим и чем ограничивается возможность переключения.

Да ничем не платим, по сути. Платим только другими параметрами батареи - разницей по напряжению и токоотдаче.

Если рассматривать мотор, как чёрный ящик и включать с тем напряжением, которое на нём указано как номинальное, мы увидим какие-то обороты и какой-то момент. Далее, допустим у нас мотор "тяговый", но мы об этом не знаем и захотели сделать из него ещё более "тяговый", напряжением и током. Что мы получим в итоге?

Получим ещё более тяговый, естественно. Не понимаю вопроса.

Мы из любого мотора можем сделать любой, но есть области, которые нам недоступны в принципе и при подходе к краям мы уже теряем КПД.

Это уже не зависит от обмотки мотора, это зависит только от железа (тока насыщения, моторного коэффициента).

Мы видим, что кроме тепловых потерь ещё есть потери, которые мешают двигать режим работы произвольным образом.

Нет таких потерь, в том-то и дело. Область максимального КПД можно задвинуть в район _любой_ частоты вращения, манипулируя напряжением питания и ограничением тока. И это максимальное КПД будет практически одинаковое для любой обмотки (разница будет только за счёт квадратичных потерь на ключах и на фазных проводах (но не на обмотке!)).

Кстати, я не понимаю почему "скоростной" лучше, о чём мне тут говорили поначалу. При прочих равных лучше "тяговый" и пускать его на большем напряжении с меньшим током. Механический результат тот же самый, но с меньшими тепловыми потерями.

"Скоростной" считают лучше те, кто любит мчаться на запредельных скоростях. Дело в том, что в силу существующих возможностей контроллеры на напряжения свыше 100 вольт существенно хуже контроллера на "эталонных" ключах IRFB4110, который крепко "держит шишку" на напряжениях ниже 100В. А "тяговый" при 100 вольтах разгоняется "всего" до 60 км/ч, а чтобы ездить быстрее надо уже напряжение, а следовательно и контроллер, выше 100В.

Графики интересные, спасибо. А что за колонка "K" у MagicPie и Golden Motor?

Это фуфло. Изначально хотел посчитать моторный коэффициент (M=K*I), вычисленный "тупо" делением момента на ток. Но уже понял, что так считать нельзя - ток-то нужен фазный, а не батарейный.

[nikvic]

1/  Если рассматривать мотор, как чёрный ящик и включать с тем напряжением, которое на нём указано как номинальное, мы увидим какие-то обороты и какой-то момент. Далее, допустим у нас мотор "тяговый", но мы об этом не знаем и захотели сделать из него ещё более "тяговый", напряжением и током. Что мы получим в итоге?

2/Даже при том, что не увеличиваем ток, а вместо этого увеличиваем количество витков в специальном тяговом моторе, и следовательно не увеличиваем тепловые потери,

1/ Похоже, Ваша интуиция не принимает во внимание, что ни определённых оборотов, ни момента мы не увидим, если не поствим мотор в дополнительные условия. Само по себе напряжение лишь задаёт зависимость между парой других величин, например, РПМ и моментом.
2/ Ну а здесь - чистая дырка (следствие предыдущей?). Увеличивая витки, увеличиваем и сопротивление - и тепла станет больше при сохранении тока.