avatar_zap

IPM двигатели?

Автор zap, 20 Окт. 2015 в 23:43

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

zap

Набрёл тут на новый термин - IPM motor.
IPM расшифровывается как Interior Permanent Magnet.
Якобы, сейчас именно IPM ставятся в некоторые электромобили в т.ч. Приус, BMW i3.
Вот здесь есть видео про автоматическую линию сборки i3:
https://www.youtube.com/watch?v=x3brfAEs_RY
Первые 8 минут видео показывается, как изготавливается мотор.

По сути, IPM близок по конструкции к синхронному мотору с постоянными магнитами (SPM - Synchronous with Permanent Magnets).
Но магниты находятся не на поверхности ротора, а в глубине железа.
Таким образом, моторо отчасти работает как вентильный реактивный двигатель (ВРД).
Вот здесь нашёл небольшую презентацию по IPM:
http://www.slideshare.net/anahar/ipm-motor-drive

Насколько я понял, IPM это нечто среднее между SPM и ВРД.
Якобы, позволяют получать бОльшую удельную мощность по сравнению с SPM, не говоря уж о ВРД.
Кто что думает по этому поводу?
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

Alex75

#1
 Нет. Это обыкновенный(в настоящее время уже) вентильноиндукторный двигатель (ВИД, синхронный или BLDC) - трёхфазный бесколлекторный электродвигатель с постоянными магнитами. На видео даже видна его конфигурация 72N12P. А магниты монтируются в трансформаторную сталь в целях технологичности производства. Это гораздо дешевле и быстрей чем клеить их на поверхность ротора. К тому же, это позволяет использовать простую форму магнитов (плоский прямоугольник), а распределение магнитного поля в пространстве можно задавать расположением магнитов относительно оси, их количеством на полюс и формой самой трансформаторной стали ротора. К примеру, вот ротор двигателя "Циклон":

А вот ротор двигателя Toyota Prius:



"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

on4ip

[user]Alex75[/user], Товарисч вы не правы IPM двигатель это двигатель класса PMSM но не BLDC, есть несколько разновидностей конфигурации магнитов в составе ротора, но главная особенность данных двигателей это возможность работы в расширенном диапазоне частот , например до 9 раз выше номинальной частоты вращения.
В жизни все не так, как на самом деле.

NUBITO

Вопрос: чем он отличается от двигателей с приклеенными магнитами? Я бы сказал - ничем. Разве что у этого поле им частично замыкается в железе, что не есть гуд. Если у кого-то имеется более подробная инфа о его преимуществах и принципе работы(процессов, за счёт которых он имеет преимущества) прошу поделиться.

on4ip

В общих чертах я уже написал, если рассматривать данный двигатель с точки зрения управления и модели то у него есть разница в индуктивностях по главной и поперечной оси( Ld!=Lq) использоваться это может для оптимизации управления( получения реактивного момента)  и работы с ослаблением поля, тоесть выше номинальной скорости.
В жизни все не так, как на самом деле.

Vichkins

[user]on4ip[/user], Ну и как побочный эффект конструкции - возможность определять положение ротора на очень низких скоростях, безсенсорно естессно

on4ip

Точно, HFI метод используется или другие методы учитывающие анизотропию.
В жизни все не так, как на самом деле.

Alex75

Цитата: on4ip от 21 Окт. 2015 в 07:32
[user]Alex75[/user], Товарисч вы не правы IPM двигатель это двигатель класса PMSM но не BLDC, есть несколько разновидностей конфигурации магнитов в составе ротора, но главная особенность данных двигателей это возможность работы в расширенном диапазоне частот , например до 9 раз выше номинальной частоты вращения.
Цитата из Википедии:"В англоязычной литературе такие двигатели обычно рассматриваются в составе электропривода и упоминаются под аббревиатурами PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) или BLDC (Brushless Direct Current Motor). Стоит отметить, что аббревиатура PMSM в англоязычной литературе чаще используется для обозначения самих синхронных машин с постоянными магнитами и с синусоидальной формой фазных противо-ЭДС, в то время как аббревиатура BLDC аналогична русской аббревиатуре БДПТ и относится к двигателям с трапецеидальной формой противо-ЭДС (если иная форма не оговорена специально)". Сколько людей столько и мнений. Основа одна. Остальное - это способы доведения единой технологии до совершенства, выжимание из неё дополнительных процентов эффективности.
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

on4ip

Вы прочитайте коммент мой, я указал что это класс PMSMS но не BLDC двигатель, то есть в общем одно и тоже а в частности разное.
В жизни все не так, как на самом деле.

DIVAS

#9
Цитата: Alex75 от 21 Окт. 2015 в 00:40
К примеру, вот ротор двигателя "Циклон":

А вот ротор двигателя Toyota Prius:

Как можно обсуждать двигатель, глядя лишь на ротор и не обращая внимания на статор?
Ротор без статора - это не двигатель, а лишь круглая железяка с магнитиками. Если хотите поговорить о двигателях - то и говорить нужно о них целиком, не забывая в том числе и про контроллеры, а не об отдельных железках и транзисторах.

Если двигатель имеет "типичную" конфигурацию полюсов, например 12n8p, как в "Циклоне", или 63n56p, как велосипедном МК, или иную явнополюсную, то вне зависимости от способа крепления магнитов он как был БДПТ, так им всегда и останется, ибо принцип действия от способа крепления магнитов не меняется.

А вот мотор-генераторы Тойоты Приус существенно отличаются от типичного БДПТ, и вовсе даже не только способом крепления магнитов.
Обратите внимание, у этого мотор-генератора конфигурация 48n8p, обмотка распределённого типа, а явно выраженных полюсов нет.

Такие двигатели не будут эффективно работать от велосипедного "трапецеидального" контроллера, им для максимально эффективной работы нужно полноценное векторное синусоидальное управление. В этом-то и есть основное отличие этого типа двигателей от классических явнополюсных БДПТ, со всеми вытекающими особенностями.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Vichkins

Самое интересное что при большом токе индуктивности по d и по q начинают отличатся и как набить таблицу значений пока на ум не пришло

on4ip

Набить таблицу? Вы чем там таким занимаетесь. Индуктивности отличаются и на малом токе это особенность ипм.
В жизни все не так, как на самом деле.

Alex75

Цитата: DIVAS от 21 Окт. 2015 в 13:29
Как можно обсуждать двигатель, глядя лишь на ротор и не обращая внимания на статор?
Ротор без статора - это не двигатель, а лишь круглая железяка с магнитиками. Если хотите поговорить о двигателях - то и говорить нужно о них целиком, не забывая в том числе и про контроллеры, а не об отдельных железках и транзисторах.

Если двигатель имеет "типичную" конфигурацию полюсов, например 12n8p, как в "Циклоне", или 63n56p, как велосипедном МК, или иную явнополюсную, то вне зависимости от способа крепления магнитов он как был БДПТ, так им всегда и останется, ибо принцип действия от способа крепления магнитов не меняется.

А вот мотор-генераторы Тойоты Приус существенно отличаются от типичного БДПТ, и вовсе даже не только способом крепления магнитов.
Обратите внимание, у этого мотор-генератора конфигурация 48n8p, обмотка распределённого типа, а явно выраженных полюсов нет.

Такие двигатели не будут эффективно работать от велосипедного "трапецеидального" контроллера, им для максимально эффективной работы нужно полноценное векторное синусоидальное управление. В этом-то и есть основное отличие этого типа двигателей от классических явнополюсных БДПТ, со всеми вытекающими особенностями.
Двигатели Astro тоже имеют распределённую обмотку 24N8P, тем не менее успешно эксплуатируются как с велосипедными контроллерами, так и с модельными.





Дядька в этой ветке https://electrotransport.ru/index.php?topic=26893.0 перемотал двигатель от Тойоты Приус на 120-150 вольт. Крутил велосипедным контроллером. От 55 вольт 1350 оборотов ХХ, ток ХХ 500мА. Надо спросить у него на счёт эффективности...
Я не против суперсложных алгоритмов управления. 100% существуют задачи, где без них - никак, в наш-то век космических кораблей. :-)
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

Vichkins

[user]on4ip[/user], видел график по mg2 и судя по нему на малом токе можно пренебречь и принять индуктивности одинаковыми, а на более менее серьёзных нужно либо заранее набивать таблицу или в реалтайме считать. Я тут mg1 не по назначению применить хочу, на мотоцикл

on4ip

[user]Vichkins[/user], а вы что за систему управления реализовать то хотите? Если скаляр то ему пофиг на разницу индуктивностей в случае вектора тоже можно управлять по закону ортогональности работу в зоне ослабления тоже можно по переменным СУ . другое дело если вы делаете бездатчиковую систему но и там например mras можно использовать

В жизни все не так, как на самом деле.

zap

#15
Цитата: DIVAS от 21 Окт. 2015 в 13:29
А вот мотор-генераторы Тойоты Приус существенно отличаются от типичного БДПТ, и вовсе даже не только способом крепления магнитов.
Обратите внимание, у этого мотор-генератора конфигурация 48n8p, обмотка распределённого типа, а явно выраженных полюсов нет.
Да это всё по барабану. Распределённые обмотки менее эффективны из-за больших лобовых долей, которые сильно увеличивают активное сопротивление обмоток, не давая ничего взамен кроме снижения пульсаций момента. Смысл любого статора одинаков - создавать вращающееся магнитное поле, и ничего более. Форма тока в обмотках статора должна как можно ближе повторять форму противо-ЭДС, тогда и эффективность будет максимальной (не рассматривая потери на формирование этой самой синусоиды).

Мне пока непонятно в чём вообще принципиальное отличие IPM? Будучи "закопанными" в глубине ротора, из-за магнитного сопротивление напряжение магнитного поля в зазоре вроде как должно быть меньше? С другой стороны, участки "железа" между магнитами, по идее, должны сами по себе "притягиваться" к полюсам статора, как в ВРД он же ВИД. Будет ли результирующая сила больше чем в обыкновенном роторе с магнитами?
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

DIVAS

Цитата: Alex75 от 21 Окт. 2015 в 18:08
Двигатели Astro тоже имеют распределённую обмотку 24N8P, тем не менее успешно эксплуатируются как с велосипедными контроллерами, так и с модельными.
Так я и не писал что они вообще работать не будут, я писал что максимальная эффективность и вообще наилучшие рабочие характеристики могут быть достигнуты только со специальным контроллером. А просто работать может с любым, в этом и сомнений нет.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Vichkins

[user]on4ip[/user], да реализую бездатчиковый вектор, сейчас работает, но пока на столе и без серьёзной нагрузки, что будет когда сотню ампер в мотор вдую не знаю. mras щас глянем

on4ip

Я так понимаю нужно управление на низкой и нулевой скорости. Сдается мне что лучше использовать hfi мнтод статей на данную тему много. Если разница в индуктивностях значительна должно все хорошо работать. В этом смысле ipm РУлит. Вот с обычным движком плохо все
В жизни все не так, как на самом деле.

zap

А как на нулевой скорости определить позицию статора относительно ротора? По скорости нарастания тока в обмотках?
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

NUBITO

[user]zap[/user], энкодер?

Vichkins

#21
[user]zap[/user], если бессенсорно то да, из этого считаем индуктивкность

zap

Цитата: NUBITO от 22 Окт. 2015 в 17:33
[user]zap[/user], энкодер?
На IPM, по идее, достаточно датчиков Холла.
Но можно и проще, если микроконтроллер достаточно скорострельный, как уже подтвердили - по скорости нарастания тока в обмотке.
В зависимости от позиции ротора индуктивность трёх обмоток статора будет разная.
Вот только статор будет подёргиваться в статической позиции, если не угадать с обмоткой.
Примерно так же, как и с бездатчиковыми синхронниками.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

on4ip

Как правило так никто не заморачивается. Делают все на классическом симметричном svpwm индуктивности ld lq определяют раз при идеетификации. Суть то мнтода hfi в том что мы получаем из машины резольвер.
В жизни все не так, как на самом деле.

NUBITO

[user]zap[/user], энкодер даст очень точное положение в любой момент времени, в том числе и при нулевой скорости. И никаких помех, подёргиваний и т.п. Имхо, лучший выбор без геморроя.

on4ip

[user]NUBITO[/user], энкодер штука хорошая, но бяда в том что для синхронника с магнитами он должен быть абсолютным, а это уже совсем другая тема.
В жизни все не так, как на самом деле.

NUBITO

[user]on4ip[/user], естественно. А что поделать? А программые методы геморройные. Из крайности в крайность.

on4ip

Ну как сказать гемморойные для штучного изделия возможно а для серии не так уж и геморно. В итоге дешевле заплатить приводчику чем ставить резольверы.
В жизни все не так, как на самом деле.

NUBITO

[user]on4ip[/user], думаю смотря для каких целей двигатель и какой тип(и конструкция). Иногда бывает и месяцами двигатель не настроить по максимуму.
Может быть для старта простенький абсолютник поставить, а дальше по току и т.п. Получится то что надо.

DIVAS

Программные методы геморнее тем, что для их реализации нужен программист с высоким уровнем специализации не только по электронике, но и по двигателям. А найти такого программиста крайне трудно. Поэтому зачастую проще бывает прикрутить отдельный резольвер или энкодер, чтобы использовать и заточить под свои нужды какое-то полуготовое решение.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

on4ip

Ну если нет понимания то резольвер не поможет. Шанс получить полную хрень на выходе велик. Я хз у кого как но у нас нет проблем с программистами.
В жизни все не так, как на самом деле.

dsk

Красивое видео, спасибо...
Цитата: zap от 20 Окт. 2015 в 23:43Набрёл тут на новый термин - IPM motor.
...
Насколько я понял, IPM это нечто среднее между SPM и ВРД.
То, что на видео, BMW вообще-то называет HSM - гибридные моторы с постоянными магнитами.
Toyota их же называет IPMSM.
В научной среде прижился термин PMA-SynRM (Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance Machine) - синхронно-реактивная машина с подмагничиванием (в вольном переводе).
SynRM отличаются от SRM (switched reluctance motor, или ВИРД), не так чтобы очень, но все же...
Хотя и то, и то - реактивные машины, но они существенно отличаются конструкцией роторов.
На мой взгляд, после года изучения этой темы, PMA-SynRM считаю самым перспективным типом для электротяги средней мощности.
Есть даже идея сделать мотор-колесо по такой технологии ;)


dsk

Старенький документ, но очень толковый, спасибо что напомнили

Prokurat

Запуск двигателя Nissan Leaf на синусном контроллере Келли на датчиках Холла
Напряжение 72В
https://www.youtube.com/watch?v=MJkPHSBS7IY

Alex75

А какая у этого двигателя схема намотки? Как у Toyota Prius(48N8P)? Как датчики холла расставляли?
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

Prokurat

48 пазов, 8 полюсов
в торце ротора в нержавеющей накладке проточил канавку, приклеил маленькие магнитики (продублировал полюса)
на задней крышке установил 3 датчика Холла с шагом 120 эл. градусов

Alex75

Вот мне не понятно, почему они на своих IPMSM мотают именно такие обмотки 48N8P, а не 24N8P или 72N12P, а не 36N12P? Ведь последние гораздо выгодней.
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

Alex75

#38
Кажется, понял почему. Можно считать вопрос закрытым.
Холлы можно расставить  не  только на 120 градусов.
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

Цуриков

 А вот интересно, можно ли создать IPM с внешним ротором?

P.M.

Цитата: Цуриков от 25 Фев. 2017 в 18:49
А вот интересно, можно ли создать IPM с внешним ротором?
Александр. С внешним ротором
можно создать любую
электрическую машину.
Они так и называются -
обращенные.

Цуриков

  Ротор выйдет наверное самым сложным узлом. Хотя сложность изготовления может компенсироваться эффективностью. Интересен мотор с хорошим моментом :-)

on4ip

#42
От массы и полюсносити будет момент, если мы речь ведем о номинале. Не надо на чудеса только надеяться.
В жизни все не так, как на самом деле.

Цуриков

 У BMW, по сравнению с Приусом, ротор весь в отверстиях и выборках. А это масса. Я ни на одной ни на другой не ездил, но уверен что там всё в порядке. Потому и мысли :-)

P.M.

Цитата: Цуриков от 25 Фев. 2017 в 20:23
У BMW, по сравнению с Приусом, ротор весь в отверстиях и выборках. А это масса. Я ни на одной ни на другой не ездил, но уверен что там всё в порядке. Потому и мысли :-)
[user]on4ip[/user] правильно ответил.
Если сделать такую же выборку
что и у аутранера
то инранер будет иметь момент
аналогичный. Момент определяется
массой активных материалов
участвующих в энергопреобразовании
при прочих равных условиях
(числе полюсов числе ПМ и др.).

zap

IPM аутраннер имеет мало смысла, потому что масса ротора значительно превысит массу ротора обычного синхронника. А IPM у синхронника выигрывает не так чтобы очень уж сильно, потеряв на массе ротора он вряд ли компенсируется повышенным моментом.
Внутренний ротор - другое дело, он обычно и так цельнометаллический. Тут уж, как говорится, недостаток надо превратить в достоинство.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

Mex

всем здрасте  :hello:  нечаянно набрел на эту тему и увидел как тут приуса обсуждают .. может кто подможет с установкой датчиков? в пазы, либо на зубы.... я уже неделю не могу его настроить нормально.
с регулируемыми датчиками на диске резолвера он работает, уже гонял на лодке под 17км\ч , но мне кажется мой дублирующий магнитный ротор выполнен не правильно, ибо при 5500 об\м кв не соответствует замеренному ранее на другом контроллере с трапецией в бездатчиковом режиме.. из кв102 получается всего 90, доступная родная регулировка меняет обороты всего на 100, +-50 в каждую сторону.
ставил датчики и в пазы и в зубы с шагом 1-2 ,5-6, 9-10 .. работает, но с дерганиями... самые лучшие места куда ставил выдают 5600об\м и уже в самом конце ели заметные поддергивания но только в одну сторону, в обратную сторону дергаться начинает уже на 2-3 тыс. оборотах.
реально ли его настроить на все 100 ?
контроллер  - синусный келли, перекидка фазных и холловых проводов не чего не дает, у этого контроллера нужно делать идентификацию каждый раз как что-то изменил в конфиге, а если он допустим заработал, когда нащупал правильные места у датчиков -  там хоть что меняй туда сюда - он будет работать после идентификации.




Alex75

Вариант один:

вариант два:

Ваш фальшротор не годится. Фальшротор - это ТОЧНАЯ копия настоящего ротора, которая для удобства может быть уменьшена в N-е число раз. Только в этом случае контроллер будет на сто процентов реализовывать и свои возможности и возможности двигателя. На вашем же фальшроторе слишком большие промежутки между магнитами, в результате ДХ рано дают команды на выключение фаз и поздно - на их включение.
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

on4ip

А с чего вы решили что это будет IPM машина?
В жизни все не так, как на самом деле.

Mex

[user]Alex75[/user], а если перенести с 14 на 2 зуб , то такой же шаг и получается, что я описал. что изменится ? я серьезно неделю борюсь, и уже думаю, что не в шаге дело, а в углу.  я пол статора уже зачистил и не че толком не работает, такое ощущение , что нет у него таких пазов и таких зубов, чтобы точно по ним поставить.  появились мысли ставить между зубом и пазом с прежним шагом. и почему вы настаиваете именно на таком расположении ? а не между  зубами одного полюса ?
Цитата: on4ip от 13 Сен. 2017 в 13:51
А с чего вы решили что это будет IPM машина?
это смотря к кому вопрос.

Alex75

#50
По варианту три тоже можно:

Один полюс ротора Приуса занимает 6 зубов,

ДХ в определённых положениях ротора должны указывать начало и конец полюса(полюсов) одной полярности и середину полюса другой полярности.
Я отталкиваюсь от расстановки ДХ в простых комбинациях 3N2P, 6N4P, 12N8P и т.д., а устанавливаются ДХ в них, в одном из вариантов, в три последовательных паза,

т.е. между концом одной катушки одной фазы и началом другой катушки другой фазы. Комбинация 48N8P - распределённая обмотка, и в пространство между двумя катушками разных фаз всегда попадает зуб:
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."