Новый тип двигателя для электровелосипеда

[Abos]

Насколько я понял, речь шла об элементарных зубцах, расположенных на полюсе статора, а не о ширине самого полюса, который выполняется, как правило, прямоугольным.

[ShurikenA]

Хм. А я посмотрел pdf-ку, там как раз такое сужение зуба.

[gon-ur]

Насколько я понял, речь шла об элементарных зубцах, расположенных на полюсе статора, а не о ширине самого полюса, который выполняется, как правило, прямоугольным.

Ага.
Площадь зубца можно не менять, а вот площадь основания зубца увеличится.

[Abos]

Хм. А я посмотрел pdf-ку, там как раз такое сужение зуба.

Это не зуб, это полюс. Зубом считается "элементарный" зуб, расположенный на полюсной дуге самого полюса статора. Их количество обычно выбирают 3-6 на одном полюсе. Вот именно этот зуб должен иметь трапециедальную форму, а не сам полюс, который охватывает катушка обмотки. Посмотрите предыдущие посты av-master, он выкладывал чертеж такого двигателя.

[ShurikenA]

Это не зуб, это полюс. Зубом считается "элементарный" зуб, расположенный на полюсной дуге самого полюса статора. Их количество обычно выбирают 3-6 на одном полюсе. Вот именно этот зуб должен иметь трапециедальную форму, а не сам полюс, который охватывает катушка обмотки. Посмотрите предыдущие посты av-master, он выкладывал чертеж такого двигателя.

Дошло. Но все равно будет ли на них магнитный поток больше, чем на обычных, вопрос спорный.

[gon-ur]

Дошло. Но все равно будет ли на них магнитный поток больше, чем на обычных, вопрос спорный.

Проверить бы, да не в эмуляторе...

[av-master]

В близжайшее время проверим. только сталь, не та и толщина пластин не очень ((( ну что есть, то и клепаем. как получим работающий образец (хоть стендовый) думаю финансирование будет проще получить, для опытного производства.

[Abos]

магнитный поток будет "концентрироваться"

трапециидальный зуб дает прирост тяги на примерно 20%
но это во многом также изза того что в лшд у трапециидального зуба основание не входит в насыщение
в отличаи от прямоугольного зуба
у которого основание зуба это "узкое" место

Точно так. Трапециедальный зуб работает как концентратор магнитного потока. При этом под ним можно получать индукцию в 2,2-2,3 Тл. Проверено на двигателях с электромагнитной редукцией частоты вращения.

[zap]

Но ведь сужая "рабочую" часть зуба мы уменьшаем его "рабочую площадь"? То есть, увеличиваем амплитуду пульсций момента, а средний момент не изменяется, или я чего-то не понимаю?

[ShurikenA]

Точно так. Трапециедальный зуб работает как концентратор магнитного потока. При этом под ним можно получать индукцию в 2,2-2,3 Тл. Проверено на двигателях с электромагнитной редукцией частоты вращения.

А если у обычного BLDC-мотора таких зубчиков понаделать, тоже момент увеличится?
У обычного получается (картинки сверху) не больше 2 Tл на конце полюса, в середине - да, 2,2-2,3 Тл.
Если ссылки, где в сети можно почитать на эту тему.
А то вот я собираюсь после Нового года двигатель делать, только с магнитами.

[ZxV]

ниже написанное может быть не верно
тк основывается на представлениях а не точных знаниях
но всеже
1 имхо
в двигателях с постоянными магнитами наклеенными на поверхность ротора (вело мк авиамодельные bldc  итд) делать зубчики смысла нету
тк
в моем представлении таких двигателей
постоянные магниты создают магнитное поле
ток протекающий через катушки взаимодействует с этим полем
так я считаю тк по моим прикидкам катушки создают сравнимое с магнитами поле при плотностях тока от 40-50А/мм2 и выше
а обычно плотности тока 5-20А/мм2
отсюда (есть такой подход не мной придуманный)
магнитную систему можно упростить
и считать что у нас гладкие ротор и статор
с магнитным сопротивление воздушного зазора равным среднему значению магнитного сопротивления нашей первоначальной магнитной системы
в этом зазоре магниты создают магнитное поле соответствующей средней велечины
в этом магнитном поле находятся обмотки
и тангенциальную силу (помножив которую на радиус получаем момент) можно посчитать по известной формуле
F=B*I*l
из всего этого в моем понимании делать зубцы на статоре нет никакого смысла
тк ничего не концентрируется и среднее значение магнитной индукции в зазоре не меняется
это немного было подтверждено и моделированием
было дело александр сорока постоянно высказывался
мол у мотор колеса ямасаки надо поспиливать "грибки" по полюсах статора
мол это увеличит момент
был просчитан вариант с "прямыми" полюсами
никакого увеличения момента небыло
а было ожидаемые увеличение пульсаций и небольшое уменьшение среднего момента
тк со спиленными "грибками" эквивалентное среднее магнитное сопротивление воздушного зазора увеличивается
(при желании картинки и результаты расчета можно найти на форуме)
2 с постоянными магнитами концентрациию магнитного потока надо делать на роторе
например как это делается в двигателях типа ipmsm
тогда момент двигателя увеличится в полном соответствии с изложенным в 1
но с ipmsm свои достоинства и недостатки
3 имхо зубцы имеют смысл для двигателей типа srm
формирование тангенциаотной силы в таких двигателях я представляю как результат взаимодействия полюсов ротора и статора
формулу по которой определяется сила притяжения полюсов я приводил выше
тамже упоминается почему концентрация магнитного потока ведет у увеличению силы
но еще раз обращаю внимание
влияние зубцов на величину момента я подробно не исследовал
я говорю что зубцы могут позволить получить больший момент
но не утверждаю что они 100%-но дают больший момент

зы ошибки проверять не буду
зы2 про то что без знаков препинания читается тяжело
как вы догадываетесь
я в курсе 

[Abos]

Но ведь сужая "рабочую" часть зуба мы уменьшаем его "рабочую площадь"? То есть, увеличиваем амплитуду пульсций момента, а средний момент не изменяется, или я чего-то не понимаю?

Да-к ведь момент и зависит от величины "бэта" - отношения максимальной переменной магнитной составляющей проводимости эквивалентного воздушного зазора к его постоянной составляющей. Чем выше эта величина (ее еще называют "глубина пульсаций"), тем выше момент. А зависит она от отношения длины полюсной дуги коронки зуба к величине рабочего воздушного зазора. Поэтому, чтобы увеличить момент при выполнении числа зубцов на полюсе, уходят на бОльшие диаметры, чтобы сохранить глубину пульсаций.При этом положении каждый "элементарный" зуб на полюсе статора работает как самостоятельный полюс и можно получить электромагнитную редукцию частоты вращения ротора с увеличением мощности. Если же оставить тот же диаметр и активную длину машины - увеличение момента будет незначительное и то из-за того, если уменьшить воздушный зазор. Если оставить все как есть, то получится только редукция по скорости с пропорциональным уменьшением момента, т.е. с постоянством мощности.

[zap]

Я понял Ваш ответ, хотя пришлось много думать

Но я имел в виду не только увеличение амплитуды "биений" магнитного поля (тут по аналогии напрашивается КПД тепловой машины Карно, зависящее от разницы температур нагревателя и охладителя), но также увеличение "пустот" (в ширину) между зубцами.

Вот, попытался нарисовать как мог

Чёрным нарисованы зубцы - вверху "до", внизу "после".
Красные графики - сила взаимодействия зубцов ротора с зубцами статора, вверху для прямоугольных зубцов, внизу - для трапецевидных. Нижний график по амплитуде больше, но зато "скважность" меньше, то есть интеграл по площади от обоих графиков примерно получается равным?

[Abos]

Чёрным нарисованы зубцы - вверху "до", внизу "после".
Красные графики - сила взаимодействия зубцов ротора с зубцами статора, вверху для прямоугольных зубцов, внизу - для трапецевидных. Нижний график по амплитуде больше, но зато "скважность" меньше, то есть интеграл по площади от обоих графиков примерно получается равным?

Вот и проанализируйте Ваши графики. На нижнем рисунке - почти синусоида. Если Вы выполните и на статоре и на роторе зубцы, у которых длино полюсной дуги будет составлять 40% от зубцового деления (для статора - статора, для ротора - ротора), то получите почти синусоидальное распределение удельной магнитной проводимости воздушного зазора. А это минимум высших гармонических, которые нрегативно влияют на вибрацию и электромагнитный шум двигателя.
В первом случае у Вас машина будет "реветь" (при отношении полюсной дуги коронки зубца к зубцовому делению 50%, как у Вас нарисовано), так как получите большой спектр высших гармонических.

[zap]

Йя понел! Правда, для этого и контроллер должен подавать на статор синусоиду, а не трапецию.

Интересно, если есть возможность делать электромагнитную редукцию, зачем китайцы шлёпают двигатели со встроенным планетарным редуктором? Ведь, казалось бы, просто нашлёпай много мелких магнитиков по кругу, зубчатый статор и вот оно, щасте?

[av-master]

to Аbos
Какая высота "зубов" приемлема ? вначале у меня была 5 мм ( промежуток примерно такойже (чуть больше )
по большинству статей в Интеренете рекомендуется несколько большая ширина зубов статора. практически опробованы варианты с разными соотношениями полюсов ротор статор. лучше всего работает 40% на роторе и 50% на статоре. запас по ширине обеспечивает более "легкий" обратный путь тока через диоды.... пока зубья так сказать еще в зацеплении.

Синус конечно дело хорошее, но пока ненашел практической информации по эффективности его использования с данным типом двигателя, напротив больше рекомендуют прямоугольник или прямоугольник и спад тока по экспоненте после прохождения середины зуба...

Я в любом случае проверю синус, так как теоретически с Вами согласен )) да и собран у меня синусный контроллер. только для BLDC с датчиками. Думаю просто перенастрою под 64 полюса ( зуб + промежуток ) и разобраться бы с датчиками относительно зубов ротора. ( в данный момент у мну 3 датчика сдвинуты на один зуб друг за другом. т.е. первый срабатывает как только уголок зуба первой фазы соприкоснется с уголком близжайшего зуба... и т.д.. сдвиг между фазами 120 гр.

[Abos]

to Аbos
Какая высота "зубов" приемлема ? вначале у меня была 5 мм ( промежуток примерно такойже (чуть больше )
по большинству статей в Интеренете рекомендуется несколько большая ширина зубов статора. практически опробованы варианты с разными соотношениями полюсов ротор статор. лучше всего работает 40% на роторе и 50% на статоре. запас по ширине обеспечивает более "легкий" обратный путь тока через диоды.... пока зубья так сказать еще в зацеплении.

Синус конечно дело хорошее, но пока ненашел практической информации по эффективности его использования с данным типом двигателя, напротив больше рекомендуют прямоугольник или прямоугольник и спад тока по экспоненте после прохождения середины зуба...

Я в любом случае проверю синус, так как теоретически с Вами согласен )) да и собран у меня синусный контроллер. только для BLDC с датчиками. Думаю просто перенастрою под 64 полюса ( зуб + промежуток ) и разобраться бы с датчиками относительно зубов ротора. ( в данный момент у мну 3 датчика сдвинуты на один зуб друг за другом. т.е. первый срабатывает как только уголок зуба первой фазы соприкоснется с уголком близжайшего зуба... и т.д.. сдвиг между фазами 120 гр.

Высота зуба должна быть не менее 10-ти "дельта" ( "дельта" - величина рабочего воздушного зазора между ротором и статором).
Более 30 лет выполняли неуправляемые ДЭР, работающие от сети переменного тока промышленной частоты. Соотношения дуги и зубцого деления "вылизаны" практикой выполнения этих двигателей. 

[av-master]

Т.е. если у меня зазор 0.2 то мои 3мм высоты какраз вписываются. Вот думаю что же делать с ротором ( изменить на 40% ??? наверное закажу 2 ротора с 40% и 50% зубы
угол Вы советовали 18 гр, не многовато ?

Начато волны Синуса должно примерно соответствовать началу трапеции? с ростом частоты угол "выбега" опережения должен быть ? или можно обойтись ? в BLDC он у нас до 7.5градусов растет, правда там частоты повыше. для этого план максимум 2-3 об/сек.

правильно ли я вообще считаю что 64 зуба ( примерно соответствуют 64 полюсам привычных магнитов, вроде зуб = S , a промежуток = N  )