Бесколлекторный двигатель с коллектором на базе генератора.

[sans360]

  Продолжаю тему начатую в https://electrotransport.ru/index.php?msg=633163 в более профильном разделе. Добыть коллектор на 36 ламелей не удалось, решил изготовить самодельный, с одной особенностью _ теперь он вращаться не будет, а будут вращаться щетки. Питание на щетки буду брать с одного токосьемного кольца и токосьемного диска на корпусе коллектора.

[SUP-2101]

Зачем такие изощрения?

[sans360]

 Шим-контролер сделал без особых проблем, а собрать контролер, самостоятельно для bldc, думаю не по силам. Вообще эта работа ради интереса.

[sans360]

Заготовки для будущих ламелей и коллектора:

[sans360]

 Вот такая схема  двигателя:

[TOM]

Шим-контролер сделал без особых проблем, а собрать контролер, самостоятельно для bldc думаю не по силам. Вообще эта работа ради интереса.

Я запускал двигатель от DVD-привода без контроллера. Три компаратора, на выходе каждого - ключ на полевом транзисторе. Спаял "на коленке" за полчаса. Крутится. Обороты зависят от напряжения питания. Есть коротенькое видео. снятое на телефон. Если интересно, могу поискать.

[sans360]

Я запускал двигатель от DVD-привода без контроллера. Три компаратора, на выходе каждого - ключ на полевом транзисторе. Спаял "на коленке" за полчаса. Крутится. Обороты зависят от напряжения питания. Есть коротенькое видео. снятое на телефон. Если интересно, могу поискать.

Вы запускали моторчик в режиме шагового двигателя, на мизерных токах. Схемку посмотреть интересно, если не трудно попрошу показать.

[TRO]

Может купить у китайцев за 20 баксов двухрежимный (может с холлами и без), и не парится?
http://www.aliexpress.com/item/High-quality-Sensor-sensorless-universal-model-48V-350W-BLDC-motor-controller-E-bike-brushless-speed-controller/521581981.html

[TOM]

Вы запускали моторчик в режиме шагового двигателя, на мизерных токах. Схемку посмотреть интересно, если не трудно попрошу показать.

Схема простейшая, поэтому паял без нее. Если очень нужно, попробую нарисовать.

[Шохрух]

Если бы пораньше узнал что в домашних условиях можно собрать эл. двигатель неважно какой коллекторный или безколлекторный я бы сам собрал бы два мотора по 500 ватт чем покупать у алиэкспрес по 140 $ с мощностью 350ватт. 

[sans360]

Может купить у китайцев за 20 баксов двухрежимный (может с холлами и без), и не парится?
http://www.aliexpress.com/item/High-quality-Sensor-sensorless-universal-model-48V-350W-BLDC-motor-controller-E-bike-brushless-speed-controller/521581981.html

В данном случае это не вариант.

[DIVAS]

Вот такая схема  двигателя:

А как он будет стартовать из "нейтральных" положений?

Конструкцию нужно продумывать дальше. Она очень далека от правильной.
Между фазными ламелями не должно быть пустышек, они должны быть расположены подряд.
Щётка при этом будет в какой-то момент замыкать две соседних ламели - этот момент должен совпадать с моментом нулевой ЭДС этой фазы. Длительность этого момента задаётся шириной щётки.

И не думайте включать это в сериесном режиме. Если заработает, то уйдёт вразнос и разнесёт щёточный узел раньше чем успеете выключить.

[sans360]

А как он будет стартовать из "нейтральных" положений?

Конструкцию нужно продумывать дальше. Она очень далека от правильной.
Между фазными ламелями не должно быть пустышек, они должны быть расположены подряд.
Щётка при этом будет в какой-то момент замыкать две соседних ламели - этот момент должен совпадать с моментом нулевой ЭДС этой фазы. Длительность этого момента задаётся шириной щётки.

И не думайте включать это в сериесном режиме. Если заработает, то уйдёт вразнос и разнесёт щёточный узел раньше чем успеете выключить.

Я ждал этого вопроса. Возбуждение, как видно из схемы подается раздельно: на ротор от источника( вероятно dc-dc преобразователя с выходом12-24 вольта), а на статор через шим 0-48 вольт. Это опытный образец и конфигурация коллектора продиктована наличием у меня 18 медных, контактных болтов( если использовать болты этого размера , то коллектор на 36 ламелей получится великоват), она явно ущербна и использует половину возможности гены. Надо использовать 36 ламелей и тогда все стает на свои места.

Схема простейшая, поэтому паял без нее. Если очень нужно, попробую нарисовать.

Схему нарисуйте, интересно.

[DIVAS]

Я ждал этого вопроса....

Тем не менее, Вы на него не ответили.

На Вашем рисунке ламели через одну никуда не подключены, а значит, в некоторых положениях ротора получатся нейтральные положения, из которых оно не сможет стартовать.

Вариант с 18ю ламелями вместо 36 даже до половины возможностей не допрыгнет.

При таком переключении нормальное бегущее поле статора не получится, оно будет прыгающим. Но проблема не в том что оно прерывисто, а в том что обмотки будут включены слишком долго - они будут слишком рано включаться (когда ещё не могут создать заметным момент) и слишком поздно выключаться (в это время они будут тормозить ротор). Из-за этого вся эта конструкция будет греться как утюг, если даже и закрутится.

А если вдуматься в рисунок и посчитать, то у Вас там нарисовано 3 полных цикла на 6 пар полюсов - это вообще не будет работать, т.к. этот коллектор вообще не получится синхронизировать.

Попробуйте нарисовать на бумаге ротор со щётками, статор и коллектор, затем вырезать всё это, совместить и покрутить (скрепив статор и коллектор в каком-то положении). Цель - визуально смоделировать переключение фаз. Нужно подобрать такой вариант, в котором на протяжении полного оборота ротора все фазы синхронизируются правильно и не создают тормозящих моментов.

[DIVAS]

Я запускал двигатель от DVD-привода без контроллера. Три компаратора, на выходе каждого - ключ на полевом транзисторе. Спаял "на коленке" за полчаса. Крутится. Обороты зависят от напряжения питания. Есть коротенькое видео. снятое на телефон. Если интересно, могу поискать.

Вы запускали моторчик в режиме шагового двигателя, на мизерных токах. Схемку посмотреть интересно, если не трудно попрошу показать.

Причём тут шаговый двигатель?
Если в такой схеме задействовать датчики Холла, то это получится элементарный электронный коллектор. И работоспособность у этого коллектора гораздо выше, чем у 18ти болтов.

[sans360]

Попробуйте нарисовать на бумаге ротор со щётками, статор и коллектор, затем вырезать всё это, совместить и покрутить

Я уже рисовал. Используя коллектор на 36 ламелей, из них 18 подключены, а 18 пустых( через одну), получаем нормальную схему комутации для bldc/: а+с-|b+a-|c+b-.  И половинная схема будет работать если сделать толчок или установить , при пуске щетки напротив подключеных ламелей.

[sans360]

 Болты укорочены, обточены и вклеены на эпоксидке _ процес пошел

Я запускал двигатель от DVD-привода без контроллера. Три компаратора, на выходе каждого - ключ на полевом транзисторе. Спаял "на коленке" за полчаса. Крутится. Обороты зависят от напряжения питания. Есть коротенькое видео. снятое на телефон. Если интересно, могу поискать.

Вы запускали моторчик в режиме шагового двигателя, на мизерных токах. Схемку посмотреть интересно, если не трудно попрошу показать.

Причём тут шаговый двигатель?
Если в такой схеме задействовать датчики Холла, то это получится элементарный электронный коллектор. И работоспособность у этого коллектора гораздо выше, чем у 18ти болтов.

[user]DIVAS[/user], как создать алгоритм управления для bldc с помощью холов и компараторов?!

[DmiXa]

По правилам русского языка вроде пишется бесколлекторный. По-моему у староверов принято писать без упоминания беса, поэтому они пишут без-.

[sans360]

По правилам русского языка вроде пишется бесколлекторный. По-моему у староверов принято писать без упоминания беса, поэтому они пишут без-.

Какая разница как написано. Жаль на форуме нельзя писать матом, а то некоторые технические термены без матерных слов передать очень трудно. Ошибку исправлю.

[DIVAS]

[user]DIVAS[/user], как создать алгоритм управления для bldc с помощью холов и компараторов?!

Ровно также, как он создан в типовых контроллерах для БДПТ. Присмотритесь к графикам ЭДС и сигналов с Холлов - там всё понятно. Эту логику можно реализовать множеством способов:
по стандартным датчикам:
- с помощью компараторов
- с помощью транзисторов
- с помощью логических элементов
- с помощью реле (очень низкая макс. скорость)
- с помощью оптронов
- с помощью микроконтроллера
- с помощью компьютера
- с помощью любых других элементов, позволяющих реализовать логику управления одним выходом по нескольким условиям.
с альтернативными датчиками, напрямую без всякой логики:
- тупо с помощью шести датчиков Холла и специального магнитного ротора
- на оптопарах с помощью диска с отверстиями
- на герконах с помощью магнитного ротора
- на концевых выключателях с помощью диска с кулачками (низкое ограничение скорости)

На выходе любого из вариантов вешается трёхфазный мост на полевых транзисторах и коммутирует обмотки.

В общем, вариантов реализации "электронного коллектора" уйма.
И они гораздо проще и надёжнее, чем болты и щётки. А главное, у Вас ведь всё равно коллектор неподвижен и управляет статором - в этом случае вообще нет смысла запариваться с передачей тока через ротор.

Одно только непонятно - нафига всё это, когда за $10-15 можно купить готовый контроллер, в котором уже всё есть, включая ШИМ для регулировки скорости и адекватный простой и удобный интерфейс управления.

[sans360]

Одно только непонятно - нафига всё это, когда за $10-15 можно купить готовый контроллер, в котором уже всё есть, включая ШИМ для регулировки скорости и адекватный простой и удобный интерфейс управления.

Готового на сайте море и это совсем не интересно. Так выглядит коллектор на  36 ламелей:

Вас ведь всё равно коллектор неподвижен и управляет статором - в этом случае вообще нет смысла запариваться с передачей тока через ротор.

А как передать питание на вращающийся блок щеток?

[Andrey0479]

Все теми же щетками через контактные кольца. В общем щеток будет много .

[sans360]

 В коллектор я могу втсавить только одно кольцо, по техническим причинам( габарит щеткодержателей не позволяет).

[DIVAS]

А как передать питание на вращающийся блок щеток?

Не нужно его туда передавать. И вращающийся блок щёток там не нужен.
Электронный коллектор решает эту проблему гораздо лучше и проще.

Так выглядит коллектор на  36 ламелей:

А зачем там опять пустые ламели?
Или это такой новый тренд сезона - электродвигатели, которым нужен стартёр для запуска?

Для того чтобы оно нормально заработало, нужно за один магнитный оборот перебрать шесть вариантов коммутации фаз в определённом порядке. А у Вас только три варианта.

[sans360]

 Пустые ламели нужны для исключения замыкания при переходе щеток с фазы на фазу и их щеточный узел проходит автоматом, ширина ламели 10 градусов, а шаг двигателя 20 градусов. При подаче на а+ и на с- происходит шаг с переводом щеток на в+ и на а- _ дальше шаг на с+ и в- _ дальше опять а+ и с-... Так происходит 6 раз на 1 механический оборот( для коллектора в 36 ламелей) . Все эти действия были произведены экспериментально в ручном режиме.

[DIVAS]

Ну, удачи... 

[sans360]

 Не стал доставать токаря с проточкой коллектора. Все сделаю сам, вручную притру на новом наждачном камне, а потом на наждачке нулевке 

[TOM]

[user]sans360[/user], вот схема, по которой я запускал движок от CD-ROM

[sans360]

 Как Я говорил схема создает шаговый режим в управлении двигателя, что для маломощных движков приемлемо. Если поморочить голову и использовать 6 каналов, как советовал[user]DIVAS[/user], возможно получится полноценный режим коммутации bldc. Судя по 4-ем выводам, холлы штатные.

[TOM]

Да, датчики Холла штатные, движок не перематывался. Схема работала от 4 до 24 вольт, на большее напряжение не пробовал. Обороты зависели от напряжения питания. Что интересно, движок работал в двух вариантах чередования фаз, обороты при этом были разные.

[DIVAS]

Как Я говорил схема создает шаговый режим в управлении двигателя, что для маломощных движков приемлемо. Если поморочить голову и использовать 6 каналов, как советовал[user]DIVAS[/user], возможно получится полноценный режим коммутации bldc. Судя по 4-ем выводам, холлы штатные.

Что в Вашем понимании "шаговый режим"?

Если Вы про переключение фаз с перекрытием, то это и есть штатным режим работы любого БДПТ.
А тот "алгоритм", который используется в Вашем варианте с пустыми ламелями - это вообще не режим, это недоразумение.

[sans360]

 В моем понимании  обмотки питаются однополярным напряжением, без смены полярности на выводах.

[DIVAS]

В моем понимании  обмотки питаются однополярным напряжением, без смены полярности на выводах.

Это неправильное понимание.

Возьмите любой маленький коллекторный моторчик от игрушки, электробритвы, зубной электрощётки и т.п. (там, как правило, трёхфазный ротор и два магнита) и посмотрите, как там переключаются фазы ротора. Точно также они переключаются и в БДПТ. И в ШД также, только у ШД обычно фаз другое количество (хотя бывает и три).

Но принцип везде одинаковый: a+b- > a+c- > b+c- > b+a- > c+a- > c+b- > a+b-.... - за один раз переключается только одна фаза, а вторая остаётся там где и была. На следующем переключении переключается другая фаза. Итого, шесть тактов переключения. Разумеется, всё это переключается с опережением положения ротора, чтобы создавать крутящий момент, и если угол опережения изначально не рассчитывался, то его нужно сделать регулируемым, чтобы потом экспериментально подобрать на стенде оптимальное значение.

А если переключать фазы с пропуском тактов, то получается совершенно бессмысленная жертва в виде потерь в мощности (более 50%) и дёргания крутящего момента, а в Вашем варианте - ещё и запуск с толкача.
И это Вы ещё не столкнулись с той проблемой, которую В.В.Ш. решал с помощью пригоршни диодов и конденсаторов. При переключении со свободными положениями эта проблема будет весьма существенной.

[sans360]

Двигаемся дальше: ламели притерты, продорожены и найден медный диск для токосьемника               

[sans360]

 Сделан отвод от токосьемного кольца ротора                     

[sans360]

 Генератор собран, коллектор установлен на рабочее место                                                                               

[DIVAS]

[user]sans360[/user], Вот, нашёл для Вас прикольное видео о самодельных электродвигателях...
http://www.youtube.com/watch?v=WoW5TmxhDkk
Не хотите заняться?

[sans360]

 Примерно такой звук будет у моего движка

[sans360]

Установка щеткодержателей                                                                                                                   

[DIVAS]

Установка щеткодержателей                                                                                                                   

Эмм... А как Вы это балансировать будете?

[sans360]

Вес деталей маленький и особого дисбаланса не будет.Тем более это опытный образец, на нем я хочу обкатать идею

[DIVAS]

Вес деталей маленький и особого дисбаланса не будет.Тем более это опытный образец, на нем я хочу обкатать идею

В статике может и маленький, а уже на 1000об/мин этого веса будет достаточно, чтобы вся эта конструкция начала неудержимо прыгать по столу. А на 3000об/мин будет прыгать вместе со столом, если корпус будет закреплен в тисках.

[sans360]

 Для подстраховки зажму гену в тиски, пускай прыгает вместе с верстаком. 

[sans360]

 Предпусковые работы практически завершены                                                                                         

[sans360]

 Все подключено, пора приступить к испытанию,наступил момент истины:                                                                                               

                                                                                                                                           Тяга присутствует, при торможении за шкив " горят" пальцы.

[Babylon4]

Все подключено, пора приступить к испытанию,наступил момент истины:           

  Поздравляю.

  Как говорится простые советские(от слова советовать) люди творят чудеса с помощью молотка зубила и сами знаете чего.
  Если коллектору уделить больше внимания можно получить ещё больше эффект.

[sans360]

Это опытный образец. При использовании коллектора на 36, а лучше на 72 ламели можно получить хорошие характеристики.

[TOM]

[user]sans360[/user], а можно параметры - напряжение, ток?

[Babylon4]

Это опытный образец. При использовании коллектора на 36, а лучше на 72 ламели можно получить хорошие характеристики.

   Да и ещё бы применить неодим на роторе, в таком случае можно было использовать любой безколлекторник как коллекторник (сори тавтология).

[sans360]

 

[user]sans360[/user], а можно параметры - напряжение, ток?

Напряжение 12 вольт, ток хх 6-8 ампер. Зажигание не выставлял, а надо.

[Babylon4]

Зажигание не выставлял, а надо.

  Обязательно, я думаю ток должен упасть в 2-3 раза.

[sans360]

  Подав питание на ротор в обратной полярности, гена начал вращаться в другую сторону.

[DIVAS]

Все подключено, пора приступить к испытанию,наступил момент истины:

Спойлер

Нуууу даааа, в таких тисках он точно далеко не упрыгает, даже если к ротору гирю сбоку приварить...
Тиски весят, наверное, килограммов 50, не меньше... Хорошие тиски! 

Судя по звуку, даже 1000об/мин не было. Есть к чему стремиться!

Тяга присутствует, при торможении за шкив " горят" пальцы.

Ну, это ещё не показатель большой мощности. Если бы он выдавал хотя бы свой номинальный 1кВт, то пальцы бы намотало вместе с рукой.
Соблюдайте технику безопасности и берегите пальцы, используйте для тестов что-нибудь менее нужное, например деревяшку.
И не стойте в плоскости разлёта щёток при испытаниях. А лучше поставьте защитный щиток.
В видео есть момент, где видно как оттуда что-то отлетело. Хорошо если мелкий осколок графита. А будь обороты побольше - может и щёткодержатель сорвать.

[TOM]

!00 Ватт на холостом ходу - вроде бы многовато. После регулировки "зажигания" ток должен снизиться, а обороты - увеличиться.

[SUP-2101]

Доплюсуйте в потери трение щеток.

[sans360]

Не надо искать ложку дегтя в бочке меда, особенно туда ее ложить. Кто хочет раскрыть все недостатки конструкции, попрошу повторить опыт и довести до рабочего образца. Обороты 1400 в мин., что для12 вольт и тормоза в качестве щеток не так плохо, вибраций нет из за малого веса щеточного узла и внутренней щетки находящейся возле оси вращения. Главное, теперь я понял все достоинства и недостатки двигателя Шкондина, особенно для чего диоды и конденсаторы __ выброс энергии при комутации щеток и ламелей нодо кудато девать. Еще раз повторю, что это опытный образец и не надо так сильно критиковать. По доводке его, работы не " початый край".

[DIVAS]

Не надо искать ложку дегтя в бочке меда, особенно туда ее ложить.

Не "ложить", а КЛАСТЬ!!! 

[Mehaniks]

Вот такая схема  двигателя:

Тоже подумываю, о переделке генератора, только чуть иной конструкции. Но сейчас не об этом.
Предлагаю сейчас рассмотреть вариант использования пустых , незадействованых ламелей.
Если их вынести на второй коллектор большего диаметра и подключить к обмотками, то в то время когда обмотки не будут совершать работу в режиме двигателя, с них возможно снять генерацию.
Понятно изъяснился, или нет?

[TOM]

Чтобы снимать ЭДС самоиндукции, не обязательно городить второй коллектор. Достаточно шести диодов и двух контактных колец.

[Mehaniks]

Чтобы снимать ЭДС самоиндукции, не обязательно городить второй коллектор. Достаточно шести диодов и двух контактных колец.

Если можно, то на картинке пожалуйста.

[SUP-2101]

Зачем картинка? Вам тонко намекнули, что стандартное исполнение идеально для работы в качестве генератора.

[Mehaniks]

Мне больше интересно НЕстандартное решение!

[sans360]

Мне больше интересно НЕстандартное решение!

Если появилось желание построить похожий двигатель, не надо делать коллектор на 18 ламелей и городить еще один коллектор для генерации. Надо делать на 36, а выбросы самоиндукции можно " утилизировать" с помощью диодов по методу Шкондина, есть тема на сайте. Нарисуйте двигатель и промоделируйте его работу. Для 36 ламелей коммутация: а+с-\в+а-\с+в-;а для 72-ух эфективность еще лучше:а+в-\а+с-\в+с-\а-в+\а-с+\в-с+.                                                               

[SUP-2101]

Оставьте стандартный диодный мост с выходом на батарею. Всегото делов.

[sans360]

 Схема примерно такая                                                                                                                                                                               

[Mehaniks]

Спасибо, я понял!

[КАЛАШ]

Ув. sans, с интересом прочитал всю тему. спаибо. Над какой проблемой работаете в данный
момент?

[sans360]

 В данный момент зарабатываю деньги ремонтом автотехники, а в электровелостроении пока пауза. Нет доступа к шаровым литиевым аккумуляторам.