Мотор-колесо с электронной системой переключения передач

[DIVAS]

Чето я уже стал не понимать. Может имелось ввиду при неизменных ампервитках? Потому как если на меньших витках фазный не поднять, то мощность упадет (она не может не изменится), и скорости это явно не добавит. Про то что в скобках, как может быть больше скорость при меньшем моменте я тоже не понял.

Момент упадёт. Но при этом за счёт меньшей противоЭДС  с меньшего количества витков можно выйти на большую скорость и получить в итоге ту же мощность.

Опять не понял. Увеличивая напряжение чего? Имеется ввиду реальный фазный ток или величина его ограничения в контроллере? Тут надо предельно точно выбирать определения не упуская ничего, иначе полные непонятки.

Напряжение батареи. Реальный фазный ток = ограничению фазного тока в контроллере, если рассматривать ситуацию, когда ток уже ограничен контроллером.

Вообще, в этой теме уже всё одно и то же по десятому кругу обсуждается, нового ничего нет - всё то же что и первые разы - суть переключения витков - это костыль, позволяющий выжать чуть больше из того что есть. Но сложность нормальной надёжной реализации перечёркивает все достоинства, поэтому метод на практике очень редко применяется.

Для прикола, DIVAS, для прикола!  Потому что это интересно и весело.

Видимо я уже пережил тот возраст, когда постоянно для прикола совершаются всякие глупости. Мне проще изначально нормально рассчитать проект и построить его оптимальным образом без всяких костылей, чтобы он сразу ехал как нужно.

Вы добавите напряжения, а я щелкну переключателем на вашем же добавленном напряжении, и буду еще на шаг впереди (по возможностям вариабельности). Вот как-то так.

Не будете. Потому что, отключив витки, Вы потеряете момент. А на скорости выше 40км/ч недостаток момента уже начинает сказываться, т.к. возрастает сопротивление воздуха. Оптимально подобранная система способна при прочих равных будет ехать быстрее и экономичнее, чем система с неправильным балансом момента/скорости.

Пару лет назад я тоже думал об этом, но потом пришёл к выводу, что для тех редких случаев, когда хочется прокатиться с ветерком, проще использовать DC-DC повышайку, чем переключение витков. А в остальное время ездить в экономичном режиме.

[user]mr.Dream[/user], В любом случае, полноценная обмотка имеет больший КПД, чем урезанная при тех же оборотах и токе. Хотя, если переключать звезда/треугольник, то можно использовать всю медь на обеих скоростях... Но соотношение геморрой/(польза+надёжность) у этого технического решения всё равно зашкаливает.

[i]

У меня есть горка на которую я не могу въехать без помощи педалей.
Не мог на 36в, не могу и на 60в (мало того, я уверен, что не смогу ее форсировать и при 80 и при 100 вольтах), просто потому, что не хватает тяги.
Напряжением тягу ни как не вытянуть, но можно:
0) слезть с велосипеда и идти рядом (уменьшит массу);
1) форсировать не  "в лоб", а зигзагом (принцип горного серпантина), т.е. уменьшая угол наклона дороги;
2) поставить колесо меньшего диаметра (принцип рычага или КПП);
3) вынести мотор из колеса и применить цепную передачу (опять КПП);
4) увеличить ток (самое простое решение, многие его опробовали и некоторые даже поджарили мотор);
5) увеличит число витков (при том-же приросте тяги (К), нагрев в кв.корень(К) меньше, чем при токе*К)

Теперь про максимальную скорость и повышение напряжения.
Рано или поздно, но рост скорости упрется в воздух, и дальнейшее повышение напряжение теряет смысл. Тогда нужно или улучшать аэродинамику или увеличивать тягу (током или витками).

Мой мотор имеет 3 обмотки, каждая состоит из 4-х одинаковых секций (по 3 полюса). Секции соединены 4S, но ведь можно их соединить 2S2P или 4P. Во всех случаях медь останется на месте, но получатся 3 разных мотора и я не уверен, что какая-то из вариаций будет наилучшей одновременно и для горок и для скорости.

[DIVAS]

Мой мотор имеет 3 обмотки, каждая состоит из 4-х одинаковых секций (по 3 полюса). Секции соединены 4S, но ведь можно их соединить 2S2P или 4P. Во всех случаях медь останется на месте, но получатся 3 разных мотора и я не уверен, что какая-то из вариаций будет наилучшей одновременно и для горок и для скорости.

Отличная конфигурация намотки для еКПП с диапазоном от "спортбайка" до "трактора"!

Но давайте все дружно (каждый свою версию) ответим на вопрос: чем/как/где всё это коммутировать и каковы могут быть нюансы?

Где?
Очевидно, внутри МК, потому что ось не резиновая и много толстых фазных проводов в неё не высунешь.

Чем и как?
1. полевыми ключами - понадобятся в огромном количестве, будут сильно греться, а тепла внутри МК и так слишком много, его отводить некуда.
2. реле - попробуй найди такие реле на нужный фазный ток, чтобы они в нужном количестве поместились внутрь МК.
Допустим, реле найдутся, но теперь нюанс: при ударе по кочке контакты одного из реле могут на миг разойтись и индуктивность обмоток через дуговой промежуток разрядится в транзисторы контроллера, которым тут же придёт мелкий пушной зверёк. Кроме того, тяжёлые силовые реле нужно как-то надёжно крепить внутри МК, иначе на кочке могут отлететь не только контакты, то и сами реле - а это уже выход из строя самого двигателя. В общем, надёжность решения сильно хромает.

Ну что, кто ещё какие идеи предложит? Тиристоры? Радиолампы? Или, может, расширять ось до диаметра фановой трубы и выводить все переключаемые фазы на внешний коммутатор? А снаружи чем коммутировать? А каковы будут потери на лишних метрах фазных проводов и лишних сопротивлениях коммутатора?




А если двигатель изначально взять "тяговый", т.е. 4s, то простым поднятием напряжения можно будет получить из него ту же скорость, что и при 4p на стандартном напряжении и тот же момент, что и при 4s. Но при этом большой момент можно будет получать в гораздо большем диапазоне скоростей, чем при переключении.

[i]

Действительно, как-то сложно получается... особенно на лампах.
Вот бы еще и автомобилисты не выпендривались с гидротрансформатором и коробкой-автоматом. Оставили бы одну передачу, как у паровоза.
Кстати, коллектор умели делать более сто лет назад, а контроллер (он ГОРАЗДО сложнее) - смогли только сравнительно недавно. Прикол в том, что сейчас изготовить контроллер проще и дешевле, чем коллектор.
Это я к тому, что сложность реализации не повод отказываться думать в этом направлении.

[Alv]

ну во-первых, почти в тему - http://www.gazellebicycles.com.au/pdf_files/Harmony_Data_LTR_EN_080712.pdf
Допустим что у Вас в двигателе 4 обмотки на  полюс (фазу). фазы относительно друг друга смещены на 120 градусов,  магниты между собой разнесены на 120/4 = 30 градусов.
Идея заключается в том, чтобы поставить дополнительно 8 датчиков холла, и вывести обмотки наружу. тогда двигатель преобразуется в 12-ти полюсный. В одном случае дергаешь все 4 обмотки синфазно, в другом даешь смещение фазы 30 градусов.  Можно вывернутся 4-мя одинаковыми контроллерами и дергать датчики холла. DC-DC повышайка проще и дешевле выходит.

[DIVAS]

Вот бы еще и автомобилисты не выпендривались с гидротрансформатором и коробкой-автоматом. Оставили бы одну передачу, как у паровоза.

Гидротрансформатор и АКПП - это уже по смыслу аналог механической КПП у ЭД (например, цепной велоКПП и внешнего мотора), а не переключения обмоток.

Переключение обмоток наверное ближе можно сравнить с изменением рабочего хода или диаметра цилиндров у ДВС (на ходу, ага ).

ну во-первых, почти в тему - http://www.gazellebicycles.com.au/pdf_files/Harmony_Data_LTR_EN_080712.pdf
Допустим что у Вас в двигателе 4 обмотки на  полюс (фазу). фазы относительно друг друга смещены на 120 градусов,  магниты между собой разнесены на 120/4 = 30 градусов.
Идея заключается в том, чтобы поставить дополнительно 8 датчиков холла, и вывести обмотки наружу. тогда двигатель преобразуется в 12-ти полюсный. В одном случае дергаешь все 4 обмотки синфазно, в другом даешь смещение фазы 30 градусов.  Можно вывернутся 4-мя одинаковыми контроллерами и дергать датчики холла. DC-DC повышайка проще и дешевле выходит.

Только добавить нужно не 8 датчиков, а 9.
И переключать в таком двигателе уже ничего не нужно, просто это 4 трёхфазника в одном корпусе. Какой смысл вносить смещение фазы с оптимального положения? Эффективность такого решения, чисто теоретически, чуть-чуть получше чем трёхфазного варианта с 4хкратным током на 4p обмотке - за счёт большего количества фаз. Но практически это достижимо только если фазные провода будут нормального сечения и если контроллеры будут адекватно работать в таком режиме (по идее, должны, если каждый контроллер работает со своими отдельными сдвинутыми на 120° фазами и соответствующими датчиками).

Практически имеет смысл множить фазы и контроллеры в тех случаях, когда нет проблемы с протягиванием кучи толстых проводов через ось и нужно увеличить рабочий ток настолько, что цена на соответствующий контроллер резко на порядок зашкаливает - тогда можно увеличить количество фаз и обойтись несколькими дешёвыми контроллерами. В случае же мелких маломощных МК с тонкими осями это имеет очень мало смысла, т.к. потери в тонких фазных проводах сожрут весь выигрыш.

[zap]

А какую эффективность даёт многофазность перед трёхфазным с синусоидальным управлением?
На мой взгляд, никакую.

[DIVAS]

А какую эффективность даёт многофазность перед трёхфазным с синусоидальным управлением?
На мой взгляд, никакую.

Сложный вопрос... Синусоидальное управление имеет глубокий смысл в двигателях с 3 магнитными фазами, а если магнитных фаз много, то синусное управление уже не столь актуально - оно просто снижает коэффициент использования части этих фаз, но потери на их меди остаются.
Если делить многофазный двигатель на два трёхфазных, то получается полностью задействовать больше магнитных фаз, не прогоняя при этом ток через наименее эффективные (те, которые наиболее близко к "мертвым зонам") из них, т.е. избегая лишних потерь на меди.

Что лучше - зависит от двигателя. 3хфазнику делить имеющиеся три магнитных фазы на две синфазных группы нет никакого смысла. А шестифазнику - как раз самое то что надо, в случае деления шести магнитных фаз на два комплекта по три электрических фазы смысл должен быть ощутимый по сравнению с синусом.

Но вот в том что это усложнение конструкции себя оправдывает, я сильно сомневаюсь. Единственный случай, когда несомненно оправдывает - это когда есть два контроллера на вдвое меньший ток чем хочется, а двигатель (не МК, а обычный внешний) мотается с нуля и не хочется покупать дорогущий контроллер на вдвое больший ток.

[i]

Читал как-то о многоцилиндровом двигателе, где для экономии бензина часть цилиндров могла отключаться и подключаться на ходу.

[DIVAS]

Читал как-то о многоцилиндровом двигателе, где для экономии бензина часть цилиндров могла отключаться и подключаться на ходу.

Ну, для экономии может быть, но ведь ни момента, ни оборотов отключение цилиндров не добавляет.

Вроде, сейчас такие двигатели уже давно применяются в автомобилях - это в карбюраторных системах отключение горшков было проблемой, а "мозгам" современного инжектора отрубить подачу смеси в пару цилиндров не сложнее чем помигать лампочкой.

[i]

Отключение снижает момент, подключение добавляет. А тот двигун был с механическим отключателем, что бы горшки зря не болтались.

[DIVAS]

Отключение снижает момент, подключение добавляет. А тот двигун был с механическим отключателем, что бы горшки зря не болтались.

А вот про механический отключатель хотелось бы поподробнее. Это уже интересно.

Хотя, даже при механическом отключении это всего лишь уменьшение мощности - при отключении горшков обороты не растут, а просто падает момент и расход топлива.

[i]

Конечно уменьшение, как если бы они уменьшили объем двигателя, или диаметр поршней, или их рабочий ход, или степень сжатия или количество двигателей. Вариантов масса. Например джип в пробке мог-бы спокойно передвигаться и на паре цилиндров... да и вообще в городском цикле ему просто негде выгуливать свой табун лошадей.
Вывод: много мощи - хорошо, но а) не всегда она нужна и б) не везде достигаема.
Даже у нас на форуме была тема, где на одну зубчатку сажали несколько движков.

[DIVAS]

Даже у нас на форуме была тема, где на одну зубчатку сажали несколько движков.

В смысле, на одну звезду?
С точки зрения экономии это имеет смысл только если отключаемый двигатель имеет фривил - иначе при его пассивном вращении потери на перемагничивание его железа всё равно останутся.

Но скорее всего в случае электропривода такая конструкция возникла не из желания отключать двигатель, а из желания добавить мощности.

Впрочем, в электрическом случае использование двух двигателей имеет ряд интересных особенностей.
Один из них может быть скоростной, а другой тяговый. При этом получаем хорошую тягу на низах от одного мотора и прибавку к скорости от другого. Очень удобное сочетание - и на разгоне рвёт с места, и максималка заметно повыше чем на одном тяговом моторе.  Хотя, конечно, разгон до максималки получается вялый. При этом также сохраняется эффективная рекуперация благодаря наличию тягового мотора.
Другая особенность в том, что один из двигателей может быть установлен в переднее колесо - тогда получается полноприводное ЭТС.

[DragonTM]

Как все эти рассуждения об увеличении напряжения скажутся на весе и КПД я так и не понял, хоть примерные цифры бы выкладывали.
Так осталось и не понятно, что выгоднее при постройке, например мото для гонок, делать батарейку на 300 вольт и искать непонятно где контроллер или взять контроллер на 150 вольт и мудрить электрические передачи, что выгоднее в плане веса и разгона? Опять же КПД важен для пробега, ибо вес батареи не бесконечный.

[i]

Два мотора в один велосипед уже ставят и говорят неплохо получается. Даже если они будут одинаковые, то покорятся уже более крутые горки (тяга удваивается), и максималка подрастает (правда уже не в 2 раза), а расход остается практически на том же уровне (не увеличивается вдвое, как ожидалось бы).

[zap]

Впрочем, в электрическом случае использование двух двигателей имеет ряд интересных особенностей.
Один из них может быть скоростной, а другой тяговый. При этом получаем хорошую тягу на низах от одного мотора и прибавку к скорости от другого.

При разгоне выше скорости ХХ тягового двигателя он начнёт работать в режиме генератора независимо от Вашего желания - через обратные диоды ключей ток начнёт затекать в батарею. Лавры Шкондина Вам покоя не дают

[DIVAS]

[user]i[/user], Про два мотора я и по своему опыту рассказать немало могу - сам ездил на полноприводном электропеде.
На слабых двигателях, при установке второго, расход даже уменьшается, т.к. когда их два, они оба работают в режиме большего среднего КПД.

[user]DragonTM[/user], все цифры зависят от конкретного двигателя, батареи, контроллера и т.п.
Универсального ответа в цифрах не существует. Для гонок прямой привод всё равно не интересен, а с внешним мотором ставится механическая КПП и этим решаются все проблемы.