Новый тип двигателя для электровелосипеда

[Abos]

Выкладываю ролик.

[Abos]

Номинальный момент этого двигателя равен 13 Нм. Момент срыва (выпадение из синхронизма) - 15,5 Нм. Частота вращения ротора - 79 об/мин. Число полюсов - 2р=76. Полезная мощность на валу - 107 Вт.

[RommT]

А до каких оборотов момент падать не будет? И какие максимальные обороты?

[zap]

Классный двигатель! Действительно самый простой, который можно себе представить сегодня.
Есть ли у него запас по сокращению массы? Насколько я понимаю, сам двигатель весит в районе 3-4кг. Многовато для 100Вт.
Ротор у него цельный, выточенный из стали? Можно ли выгрызть его середину, оставить только внешний ободок с зубчиками, остальное заполнить каким-то люминевым диском? Или даже просто сделать в середине тонкий диск, если изготавливать такие роторы литьём.
Если в роторе сделать вырезы под магниты, да хотя бы обычные ферритовые, удельная мощность станет гораздо больше, да и мотор уже будет не вентильно-индукторным а IPSM (не знаю как по-русски). При этом сам мотор будет ненамного сложнее.
При современном уровне развития электроники, как мне кажется, лучше сделать полноценный электронный контроллер, на цене это сильно не скажется, зато можно будет обойтись без гигантского конденсатора, да и параметры, возможно, станут получше. Ещё бы какой-нибудь простенький датчик положения ротора, и можно будет избегать срыва сцепления магнитного потока. Опять же, насколько я понимаю, с текущим "контроллером" в любой момент работает лишь одна фаза из четырёх? С электронным контроллером можно будет задействовать три из четырёх, это, опять же, должно увеличить мощность.
Насчёт схемы - я правильно понимаю, там два полумоста разной полярности, и два конденсатора, сдвигающие результат работы каждого полумоста на 90 градусов? Просто на видео видно только один конденсатор, не очень понял этот момент.

[DragonTM]

на сколько сложно достать материалы чтобы сделать нечто подобное ватт на 250? с неодимами естественно.

[Abos]

А до каких оборотов момент падать не будет? И какие максимальные обороты?

Это неуправляемый эл. двигатель. Обороты ротора у него не меняются в зависимости от нагрузки на валу, так как двигатель является синхронным. Момент во всем диапазоне изменяется практически по линейному закону - от 0 до момента срыва (15,5 Нм). Но, его можно использовать и в качестве управляемого от контроллера. Обороты ротора можно организовать при указанных соотношениях зубцово-пазовой зоны до 1500 об/мин. при применении электротехнической стали толщиной 0,2 мм.

[Abos]

Классный двигатель! Действительно самый простой, который можно себе представить сегодня.
Есть ли у него запас по сокращению массы? Насколько я понимаю, сам двигатель весит в районе 3-4кг. Многовато для 100Вт.
Ротор у него цельный, выточенный из стали? Можно ли выгрызть его середину, оставить только внешний ободок с зубчиками, остальное заполнить каким-то люминевым диском? Или даже просто сделать в середине тонкий диск, если изготавливать такие роторы литьём.
Если в роторе сделать вырезы под магниты, да хотя бы обычные ферритовые, удельная мощность станет гораздо больше, да и мотор уже будет не вентильно-индукторным а IPSM (не знаю как по-русски). При этом сам мотор будет ненамного сложнее.
При современном уровне развития электроники, как мне кажется, лучше сделать полноценный электронный контроллер, на цене это сильно не скажется, зато можно будет обойтись без гигантского конденсатора, да и параметры, возможно, станут получше. Ещё бы какой-нибудь простенький датчик положения ротора, и можно будет избегать срыва сцепления магнитного потока. Опять же, насколько я понимаю, с текущим "контроллером" в любой момент работает лишь одна фаза из четырёх? С электронным контроллером можно будет задействовать три из четырёх, это, опять же, должно увеличить мощность.
Насчёт схемы - я правильно понимаю, там два полумоста разной полярности, и два конденсатора, сдвигающие результат работы каждого полумоста на 90 градусов? Просто на видео видно только один конденсатор, не очень понял этот момент.

Запас по сокращению массы имеется, но небольшой: можно сделать прорези в полюсах статора и облегчить ротор, как Вы предлагаете.
Ротор выполнен из пакета той же электротехнической стали и профрезерован для обеспечения зубчиков с целью технологичности.
Если ротор сделать с постоянными магнитами, удельный момент увеличится в 2,5 раза. Соответственно уменьшится вес в 2 раза.
Датчик положения ротора в управляемых двигателях осуществлялся на элементах Холла и стальном диске с прорезями. Но, при таком числе пар полюсов - 38, при частоте сети 50Гц двигатель запускался при полной нагрузке.
В схеме 2 полумоста из 4-х диодов и 1 фазосдвигающий конденсатор, через который (последовательно) подключается 2-я фаза к источнику питания, как у конденсаторного асинхронника. В управляемом варианте этот конденсатор и диоды не нужны. Там их роль выполняют ключи (транзисторы). И соответственно, при частоте 50Гц момент (и мощность) увеличиваются на 35% по сравнению с неуправляемым вариантом от однофазной сети.
Добавлено 24 Окт. 2016 в 00:43

на сколько сложно достать материалы чтобы сделать нечто подобное ватт на 250? с неодимами естественно.

Какие материалы Вы имеете ввиду: материалы разработки или материалы для изготовления мотора?

[DragonTM]

[user]Abos[/user], с медью понятно, с магнитами вроде уже на каждом углу продают. Соответственно сталь, марка которой названа в видео и "чертежи". На сколько трудно эту сталь фрезеровать?

[RommT]

Обороты ротора можно организовать при указанных соотношениях зубцово-пазовой зоны до 1500 об/мин.

Это же почти 2,5квт! Неплохо. Как я понял из физики работы этого двигателя можно и дальше увеличивать скорость, но при пропуске импульсов со снижением момента? 15нм это предел насыщения железа? Естественно при управлении контроллером. Статор большого асинхронника как донор для такого подойдёт?

[Abos]

[user]Abos[/user], с медью понятно, с магнитами вроде уже на каждом углу продают. Соответственно сталь, марка которой названа в видео и "чертежи". На сколько трудно эту сталь фрезеровать?

Ротор выполняется легко - собирается и стягивается шихтованый пакет и при помощи дисковой фрезы все это дело нарезается. Статор мы выполняли на карусельном штампе.

[Abos]

Обороты ротора можно организовать при указанных соотношениях зубцово-пазовой зоны до 1500 об/мин.

Это же почти 2,5квт! Неплохо. Как я понял из физики работы этого двигателя можно и дальше увеличивать скорость, но при пропуске импульсов со снижением момента? 15нм это предел насыщения железа? Естественно при управлении контроллером. Статор большого асинхронника как донор для такого подойдёт?

К сожалению, донор не подойдет никакой. Это эксклюзивный двигатель, который проектируется и изготавливается с нуля. В данной разработке рабочий воздушный зазор около 0,2 мм. С постоянными магнитами можно организовать и до 0,5 мм.
Вообще-то, выложил ролик больше с целью ознакомления форумчан с такими эл. двигателями (т.к. попался под руку). Если на его основе делать управляемый эл. двигатель для электротранспорта, то его нужно еще лопатить и лопатить (переконструировать).

[tony16]

Решил новую тему не плодить, думаю большие дебаты не возникнут.
Нашел тут новый моторчик.
https://www.researchgate.net/publication/282655870_Dual_StatorRotor_Brushless_DC_Motors_A_Review_of_Comprehensive_Modelling_Based_on_Parametric_Approach_and_Coupled_Circuit_Model

Хотелось бы услышать ответ специалистов какие плюсы и минусы у такой конструкции, кроме цены.
Мне непонятно например зачем нужно делить пластины роторов магнитным изолятором а не вырубить цельные и соответсвенно мотать две обмотки фактчески 6-ти фазник и управлять разными контроллерами. может его лучше было бы намотать класически трехфазным.

[hrpankov]

Можете посмотреть сюда:
" самодельный BLDC из асинхронного мотора.....«
Ответ #1034 : 23 Июл 2017 в 15:23 »

[tony16]

Спасибо за ссылку. Посмотрел. И что?
При чем здесь Ваши лекции и мотор где постоянные магниты пытаются заменить электромагнитами.
В указанном мной двигателе никаких щеток нет, а ротор стандартный с магнитами. Только площадь магнитов получается больше.


вопрос ближе к тому что если в классический ДД мотор воткнуть второй ряд магнитов с внутренней стороны, то поидее у мотора должен повыситься момент, увеличиться макс мощность и понизиться кV мотора. как то так.
Но вот к сожалению формулами этого я подтвердить не могу.

Про щетки вообще жесть, как еще Alex75 не предложил вернуться к паровому двигателю.

[TRO]

[user]tony16[/user], Если скрещивать два мотора как по вашей первой схеме (магнитно и обмоточно не объединяя статоры), то с бОльшим успехом можно скрещивать не аутранер с инранером, а запихнуть как матрешки два аутранера.
А вот на втором описанном вами примере с ДД, финт может быть и вышел, но вот как вы будете крепить между собой и к основанию зубы статора, если они должны и снаружи и из нутри иметь рабочий зазор с магнитами, а по бокам по диаметру у них обмотка.  Можно конечно сделать как в двигателях с боковой установкой магнитов, залить механически несвязанные зубы компаундом в монолит, но это будет тот еще гемор. Да и распиливать статор директдрайва на отдельные зубы, то еще занятие, хуже которого только делать эти зубы с нуля.

[tony16]

Ух ты слона то я и не заметил. конечно два отутраннера лучше чем оутраннер и инраннер.

да с креплением обмоток нужно тогда что то думать по примеру как в аксиальных моторах, но тогда получаем геморрой с соединением кучи обмоток.

http://build-its-inprogress.blogspot.com.by/2017/05/emrax-motor-teardown.html
посчитал на досуге площадь магнитов аутраннера и аксиального мотора, последний совсем не впечатлил...

[hrpankov]

tony16,  у Вас добротний банк с картинками.  У меня только ето:

мова наша, но понятна.  ноухау нема..    бросайте магнитики в мусор..

[Alex75]

...Про щетки вообще жесть, как еще Alex75 не предложил вернуться к паровому двигателю.

Предлагаю круче: вернуться  к пешему ходу. Тогда ожирение угрожать не будет.
Теперь по теме. Первый вариант сомнителен. В погоне за процентами эффективности сильно проигрываем в технологичности.
Во втором случае, по сути, вы предлагаете такой вариант: https://electrotransport.ru/index.php?msg=1038048. А этот вариант стоит рассмотрения. Двигатель получается с минимальным содержанием железа сердечника, значит уменьшается вес. Все магнитные взаимодействия происходят по наикратчайшему расстоянию, уменьшаются потери, увеличивается КПД. Такие двигатели уже есть как в коллекторном так и в бесколлекторном исполнении.
Коллекторный двигатель Седрика Линча или Agni motor:

Бесколлекторный двигатель с двойным магнитным зазором. Нонэйм. Например, фирма Haier делает такие двигатели в 300 вт на свои стиральные машинки директ драйв(18N16P):