Вращающий момент мотор-колеса

[quarz]

Здравствуйте! Давно читаю форум, сейчас нужен совет от тех, кто в теме.

Хочу использовать двигатель от мотор-колеса нестандартным образом, где ему придется работать на низких оборотах - от нуля и до 60-100 RPM.
На сайтах производителей про вращающий момент (torque) никто не пишет. По идее, как в любой электрической машине, момент падает в ростом частоты ротора из-за обратной ЭДС.
Как узнать максимальный момент в статике?

[Pavel__]

....
На сайтах производителей про вращающий момент (torque) никто не пишет. ....
....
Как узнать максимальный момент в статике?

Эта информация не соответствует действительности.

Что значит максимальный момент в статике? Без вращения (в выключенном состоянии)?

[quarz]

Вращающий момент в статике - значит на нулевой скорости. Например, можно измерить динамометрическим ключом или типа того.

Я смотрел здесь:
mxusebikekit.com/prolist.aspx?cateid=99
xofomotor.com/ProductsAllZ1.asp?id=164&Str=FRONT-MOTOR

[Pavel__]

Посмотрите здесь.
Ищите рядом с МК надпись:
Motor Performance Curve(PDF).

На нулевой скорости момент везде указан нулевой (динамометрическим ключом в выключенном состоянии ни один производитель не проверял свои моторы).

[quarz]

Павел, кто же измеряет крутящий момент на выключенном моторе?
Например, maxonmotor для движков указывает Nominal torque (max. continuous torque) [Нм] и Torque constant [Нм/А]
maxonmotor.com/maxon/view/category/motor?etcc_cu=onsite&etcc_med_onsite=Product&etcc_cmp_onsite=EC+Program&etcc_plc=Overview-Page-Brushless-DC-Motors&etcc_var=%5bcom%5d%23en%23_d_&target=filter&filterCategory=ec

[edw123]

Здравствуйте! Давно читаю форум, сейчас нужен совет от тех, кто в теме.

Хочу использовать двигатель от мотор-колеса нестандартным образом, где ему придется работать на низких оборотах - от нуля и до 60-100 RPM.
На сайтах производителей про вращающий момент (torque) никто не пишет. По идее, как в любой электрической машине, момент падает в ростом частоты ротора из-за обратной ЭДС.
Как узнать максимальный момент в статике?

Про момент пишут, но надо понимать, что в большинстве случаев это не момент мотора, а момент пары мотор+контроллер. Велоконтроллеры не особо рассчитаны на низкие обороты и это одна из причин отсутствия данных по статическому моменту. Контроллер какой у Вас предполагается?
Прикинуть статический момент можно подав на одну фазу например 5В и измерить момент сопротивления. При этом надо и температуру измерять, чтобы не перегреть обмотки.

[quarz]

Спасибо за ответ, edw123.
Я  собираюсь использовать векторный контроллер + энкодер и датчик нулевого положения на ротор мотора. Конкретный контроллер еще не выбирал.
Я смотрю в сторону движков для мотор колес, потому что они сейчас пошли в масс-продакшн, у них неплохое качество и они относительно дешево стоят. Даже видел где-то моторы для мотор-колес с встроенным термодатчиком.
Вообще, странно что момент так не популярен - он ведь определяет стартовое ускорение, когда ты газуешь с места (при прочих равных - контроллер, напряжение питания, и т.д.).

[edw123]

Спасибо за ответ, edw123.
Я  собираюсь использовать векторный контроллер + энкодер и датчик нулевого положения на ротор мотора. Конкретный контроллер еще не выбирал.
Я смотрю в сторону движков для мотор колес, потому что они сейчас пошли в масс-продакшн, у них неплохое качество и они относительно дешево стоят. Даже видел где-то моторы для мотор-колес с встроенным термодатчиком.
Вообще, странно что момент так не популярен - он ведь определяет стартовое ускорение, когда ты газуешь с места (при прочих равных - контроллер, напряжение питания, и т.д.).

Для вело статический режим не является нормально-рабочим и трёх холлов вобщем маловато для него. Некоторые контроллеры просто отрубаются если в течении нескольких секунд колесо не раскрутится. Такие уж нормальные условия эксплуатации велов. И ещё причина - в статике номинальная мощность веломотора будет сильно ниже в силу низкого кпд и быстрого перегрева, поэтому большой ток и подают недолго, а для длительной медленной работы мощность (и момент) надо понижать на порядок.

[kor]

Номинальный момент мотора с ниодимовыми магнитами можно примерно посчитать через диаметр ротора и ширину магнитов.
М=K*h*Пи*D*D/2  где h-ширина магнитов(м), D-диаметр ротора(м),
К=примерно 13000...15000(н/м2) для постоянной нагрузки и 20000 (н/м2)при кратковременной.
Например с мотора гироскутера D-105мм h-25мм можно снимать номинальный момент примерно:
15000*0.025м*Пи*0,105м*0,105м/2=6.5 нм
и 8.66нм непродолжительно.
Обеспечивать этот максимально возможный момент должен контроллер с помощью внутренней функции ограничения фазного тока.
  Посчитав номинальный момент вашего двигателя по его размерам, далее можете, подавая на любые два фазных вывода регулируемый ток, (например от автомобильного акб через реостат), измеряя ток и статический момент страгивания безменом через рычаг, сможете определить ток при котором получается посчитанный момент, примерно такой ток (фазный) и должен ограничивать необходимый контроллер.

[TRO]

Ретроспективно напомню, чтобы замерить в статике момент, нужно подать между двух фаз (известный) ток , через тестер, закрепить ось, потом зацепится безменом за край МК, и тянуть по касательной, запоминаем вес на котором удастся сорвать магнитное зацепление, и путем нехтрой формулы, из диаметра МК и веса пересчитанного в ньютоны получаем момент для этого тока. Все, теперь мы знаем прямую зависимость момента от тока в обмотках (фазного), эта зависимость в характеристиках мотора значится как KM, и наряду с KV является основной характеристикой двигателя.
Пример, (радиус, расстояние между осью и точкой крепления безмена) 10см, ток 10А, сорвали на 10кг. Итого 100ньютонов(~10кг)*0,1м(10см)/10А=1нм/а , т.е. момент равен 1нм на каждый ампер фазного тока.

[edw123]

... KM, и наряду с KV является основной характеристикой двигателя.
Пример, (радиус, расстояние между осью и точкой крепления безмена) 10см, ток 10А, сорвали на 10кг. Итого 100ньютонов(~10кг)*0,1м(10см)/10А=1нм/а , т.е. момент равен 1нм на каждый ампер фазного тока.

У многих существуют непонятки на предмет влияния количества витков на зубце. Есть под рукой что-то из формул на этот предмет?

[Jeca]

У многих существуют непонятки на предмет влияния количества витков на зубце.

https://electrotransport.ru/index.php?topic=17226.0

[TRO]

У многих существуют непонятки на предмет влияния количества витков на зубце. Есть под рукой что-то из формул на этот предмет?

В пределах одного конструктива, количество витков прямо пропорционально KM и обратно пропорционально KV.

[edw123]

В пределах одного конструктива, количество витков прямо пропорционально KM и обратно пропорционально KV.

Интересны не сами витки, а ампервитки, поскольку с изменением количества витков меняют и сечение/ток. Вроде как магнитный поток не должен зависеть от количества витков при одинаковой массе меди?

[Алексей791]

А какова марка моторколеса,корое вы хотите пользовать?

[tmiaer]

[user]edw123[/user], нет не должен. Витки - это способ найти компромисс между током, который нужно подать для желаемого момента и напряжением для желаемой скорости.

[Алексей791]

Здравствуйте! Давно читаю форум, сейчас нужен совет от тех, кто в теме.

Хочу использовать двигатель от мотор-колеса нестандартным образом, где ему придется работать на низких оборотах - от нуля и до 60-100 RPM.
На сайтах производителей про вращающий момент (torque) никто не пишет. По идее, как в любой электрической машине, момент падает в ростом частоты ротора из-за обратной ЭДС.
Как узнать максимальный момент в статике?

........ Максимальный момент, развиваемый MagicPie — 27.66 Нм, Cyclone — 38 Нм (без учета передач велосипеда). Самое мощное мотор-колесо от Golden Motor 1000 Вт 48в из набора Prokit 901 способно развить момент в 37.42 Нм.

[edw123]

[user]edw123[/user], нет не должен. Витки - это способ найти компромисс между током, который нужно подать для желаемого момента и напряжением для желаемой скорости.

Такой ответ я и сам знаю. Интересует формула и теория - надо как-то популярно объяснить сомневающимся и верящим в чудесные свойства "тяговых многовитковых" моторов.

[tmiaer]

[user]edw123[/user], теория - магнитный поток создаётся суммарным током, протекающим в пазу. Будет там сто жил, в каждой из которых течёт один ампер или одна жила, в которой сто ампер - потоку как-то безразлично. Тем более, что витки всё-равно мотаются пучком из нескольких жил, так что в пазу вообще будет одинаково абсолютно всё при одинаковом суммарном токе. Поэтому не бывает тяговых или скоростных моторов. Бывают батарейки недостаточного напряжения и контроллеры с недостаточным фазным током.

[edw123]

[user]edw123[/user], теория - магнитный поток создаётся суммарным током, протекающим в пазу. Будет там сто жил, в каждой из которых течёт один ампер или одна жила, в которой сто ампер - потоку как-то безразлично. Тем более, что витки всё-равно мотаются пучком из нескольких жил, так что в пазу вообще будет одинаково абсолютно всё при одинаковом суммарном токе. Поэтому не бывает тяговых или скоростных моторов. Бывают батарейки недостаточного напряжения и контроллеры с недостаточным фазным током.

Повторюсь (потретюсь): на словах я сам прекрасно знаю...

[tmiaer]

пусть прочитают те, кто не знает)

[kor]

У многих существуют непонятки на предмет влияния количества витков на зубце. Есть под рукой что-то из формул на этот предмет?

Например формула из физики о силе действующей на проводник с током в магнитном поле:
F=B(Тл)*L(м)*I(А).
Для мотора то-же самое, только не один проводник а n= все рабочие проводники в пазах, через которые течет ток (это 2/3 от всех уложенных проводников в пазах при звезде).
F=B(Тл)*L(м)*I(А)*n(шт)
Видно что при неизменном I*n сила F не меняется (соответственно не меняется и момент= сила F умноженная на радиус ротора по зазору).
Остальные параметры: индукция в зазоре В, толщина пакета статора L, диаметр ротора не меняются.
Еще в формуле для расчета мотора добавляются коэффициенты учитывающие зазоры между пластин  статора, виндингфактор, но они тоже не меняются.

[Алексей791]

Как правило,индукция ограничена материалом.максимальная индукция.при увеличкнии тока или количества проводников индукция растет.ииесли система окажется насыщеной,то индукция растет мизерно.кпд в данном случае падает сильно.поэтому,хоть тысячу витков намотай,сила не вырастет. Важную ртль играет не количество витков или ток,а ток*витки. Но,каждый серийный эл.двигатель просчитан и птимизирован очень вумными инженерами.которые не один год не одни штаны на попе протерли.и поэтому высчитали оптимальное соотношение габаритов,витков и тока.теперь расскажу,почему нет смысла увеличивать витки,рассчитывая на меньший ток.с одной стороны,да,увеличив витки,можно будет пользоваться меньшим током.если опустить увеличение индуктивности,которая,кстати,тоже очень сильно влияет на режим эл.двигателя,получаетсячто что бы сохранить соотношение IxW,  при уменьшении тока,нужнотувеличить во столько же количество витков.но у вас никогда не получится это сделать,так как,при той же плотности тока в проводнике,коэффициент заполнения окна магнитопровода окажется меньше. 
Поэтому,все эти перемотки на болшее количествотвитков напрасны.можно конечно намотать проводом тоньше чем требуется и все будет работать.но кпд окажется ниже.и это вдобавок при условии,что не насытится магнитопровод. В кратце все.кто не верит ,дерзайте.если сил и времени ипроводов много))).

[Linkov1959]

А редукцию не учитываете? Есть  даже двойной редуктор! Момент на порядок больше!

[Алексей791]

Причем здесь редуктор,если речь о моменте на валу электродвигателя.даже если и увеличите момент редуктором,мощность сохрнится. Везет не момент,или обороты,а мощность. Хочешь сильно,тогда получится медленно.хочешь быстро,тогда получится слабо.при одной и той же мощности.

[Алексей791]

И вообще,развезли мы тут сюзьму далекую от темы поста. Вопрос был прост.момент моторколеса в статике.тоесть,стопорим ротор,и пытаемся выжать максимальный крутящий момент. Он будет не бесконечен. Продолжив ответ на вопрос про противоэдс,то,что бы момент нетпадал с ростом оборотов,нужно скомпенсировать эту противоэдс.а сделать жтотможно увеличив напряжение на якоре.этот в дпт.в других эд естественно на статоре.

[edw123]

коэффициент заполнения окна магнитопровода окажется меньше.

Нынче этот коэффициент вообще - константа. Потому как всё мотается многожильно из тонких проводов.

[Алексей791]

Нынче этот коэффициент вообще - константа. Потому как всё мотается многожильно из тонких проводов.

чем больше много жил в одном проводе-тем меньше коэффициет заполнения.а это влечет меньшее эффективное сечение.в том то все и дело.хотя,для движка,с его частотой тоо,шиной мотать надо.скин эффект мизерный.но всеравно,больше витков,меньше коэффициет.
Сам однажды вздумал перемотать движок.но после просчетов,вышло проще больший ток дать.только пришлось увеличить количество батарей.что б пластины не покоробить.но это отдельная тема.

[Linkov1959]

Автора темы интересует работа мотор колеса на низких оборотах и такой режим  может расширить  возможности мотор колеса, например, в инвалидных колясках и на очень крутых подъемах. Штатные контроллеры не рассчитаны на такой режим и требуют доработки. Какой формы должен быть ток в обмотках при таких режимах без перегрева и как его обеспечить?

[Алексей791]

Форму тока и естественно оптимальные режимы работы определяет для двигателя двигатель,для батареи- батарея.все просто...для начала надо автору выбрать двигатель,под него выбирать батарею.а вообще,изначально,надо определиться от чего нужно отталкиваться.то ли от батареи,то ли от двигателя,то ли еще от чего.ведь изначально вопрос был поставлен пространственно,либо автор уже знал что ему нужен определенный момент на валу.это скорей всего так.ведь обороты заданы были.смотря какой именно момент нужен.может проще редуктор поставить.если теми оборотами,который автор описал,то редуктор самое то.

[edw123]

чем больше много жил в одном проводе-тем меньше коэффициет заполнения.

На сколько отличается  заполнение 12 витков из 3х жил от 6ти витков из 6 жил?
Добавлено 30 Окт. 2018 в 20:27

Автора темы интересует ...

Это было давно Уже новая перегрузка смысла пошла.

[Алексей791]

Сообщить

Не могу так с ходу сказать.спать то уже пора))). Тут считать надо.требуются данные жил. Умничать не буду,есть калькуляторы,посчитайте.на слабо не стоит брать.мне думается,сначала надо посчитать.а так то,сами подумайте.идеально положить жилы врят ли получится.поэтому,при том же сечении и меньшем количестве витков,скорей всего заполнение будет больше при меньшем количестве витков.мож я и не прав.считать надо!и пробовать.покаа сам не намотаешь,не взнаешь).

[tmiaer]

[user]Алексей791[/user], если брать мотор-колёса, то практически все они мотаются достаточно тонкими жилами, собранными в пучок. Поэтому возможность впихнуть туда то или иное количество жил зависит исключительно от мастерства обмотчика, а не от количества витков.

[Алексей791]

[user]Алексей791[/user], если брать мотор-колёса, то практически все они мотаются достаточно тонкими жилами, собранными в пучок. Поэтому возможность впихнуть туда то или иное количество жил зависит исключительно от мастерства обмотчика, а не от количества витков.

Не,тут вы не совсем правы.почему мотают тонкими проводками? Наверно,шиной туда не подлезть. Иного не дано вроде.если задаться вопросом нахрена много жил вместо одноготпроводника? Скинт-эффект?наврятли.ток в двигателе  боле менее низкочастотный.вытпснение мизерное.зачем тогда.ответ- так провод эластичней.вот и мотают в несколько жил.

[tmiaer]

[user]Алексей791[/user], именно поэтому. Проще мотать и больше влезает.

[edw123]

Не могу так с ходу сказать.спать то уже пора))). Тут считать надо.требуются данные жил. Умничать не буду,есть калькуляторы,посчитайте.на слабо не стоит брать.мне думается,сначала надо посчитать.а так то,сами подумайте.идеально положить жилы врят ли получится.поэтому,при том же сечении и меньшем количестве витков,скорей всего заполнение будет больше при меньшем количестве витков.мож я и не прав.считать надо!и пробовать.покаа сам не намотаешь,не взнаешь).

Всё уже посчитано до нас (с). Даже если провод не совсем одинаковый, то разница - абсолютные миллилитры.

[Алексей791]

[user]Алексей791[/user], именно поэтому. Проще мотать и больше влезает.

Да не влезет!) влезло б,намотали бы больше.так же ведь эффективней былобы.но ведь гады не намотали же! Почему?думапте лень,или не могут?

[tmiaer]

[user]Алексей791[/user], китайцы мотают так, что даже я без опыта намотки на одном из моторов с первого раза впихнул на 15% больше меди, чем было. Теоретически туда лезло на 25% больше, но я уже не смог.

Не лень. Видимо им так дешевле мотать абы как со скоростью пять моторов в час, чем аккуратно забивать пазы под завязку со скоростью один мотор за два часа, ведь выигрыш в эффективности будет небольшой, и в десять раз дороже его не продашь.

https://www.youtube.com/watch?v=XVHpq9vYsCs

[Алексей791]

 Китайцы вообще уникумы.они могут и ваще не намотать)). Я имею ввиду нормальный мотор.а если вы перемотаете китайский,то это и станет нормальным  и оптимсльным двигателем.возмите два одинаковых эл.двигателя.старый добрый советский и этот же двигатель совре енной сборки.и увидете разницу.вот совремпнной сборки частенько есть смысл перемотать.

[kor]

А редукцию не учитываете? Есть  даже двойной редуктор! Момент на порядок больше!

Видимо имеется ввиду некая электромагнитная редукция. Странно, редукция двойная а момент в 10 раз больше по вашему (не в 2 раза). И даже двойная эл. магн. редукция думаю не существует. Максимум как может отличаться момент БЛДЦ от конфигурации ротора-статора это виндингфактор (выдает калькулятор Бавария) это коэффициент от 1 до 0,87 примерно в реальных конфигурациях моторов.
  Можете привести пример конфигурации мотора с "двойной эл.магн. редукцией?
  Момент БЛДЦ с ниодимами в статике, он же при вращении (при оборотах, когда еще мало влияние индуктивности обмоток, обычно это остается справедливым до номинальных оборотов мотора), примерно:
M(Nm)=B(Тл)*I(A)*n(шт)*H(м)*R(м)*Кж*Кв
В-индукция (Тл) в зазоре (примерно 1Тл у БЛДЦ)
I-ток фазный(А), (номинальный зависит от сечения активного проводника, около 10А/мм2)
n-число активных проводников в пазах двух фаз(для звезды)
Н-толщина пакета статора(м) или длина магнитов если они короче чем толщина статора
R-радиус ротора по зазору(м)
Кж-коэфф. учитывает зазоры между пластинами статора(для пластин 0.5мм принимается 0.95)
Кв-виндингфактор из калькулятора Бавария для БЛДЦ
  Например, для моторколеса гироскутера радиусом ротора по зазору 0.052м, магнитами длиной 0.03м, 30 шт магнитов, 27пазов, 10витков на зуб (360 активных проводников в пазах двух фаз), Кж=0.95, Кв=0.95,
при токе фазы 10А получится момент  5.07 Нм.

[Linkov1959]

Странно, редукция двойная а момент в 10 раз

Обычный редуктор мотор колеса  имеет механическую редукцию 4-5, а двойной 10-11.
Момент на колесе равен  М ротора умноженное на коэф. редукции.
Момент ротора растет вместе с ростом фазного тока до определенного момента, а дальше только нагрев. Контроллер должен следить за этим, но на низких оборотах  фазный ток растет очень быстро и может заходить в красную зону,  ШИМ имеет большую скважность, пульсации фазного тока и низкий КПД . Но это еще пол беды, контроллеры универсальны и не знают красной зоны  отдельного мотора, а регулировка фазного тока  только в дорогих контроллерах. Понижение напряжения батареи  облегчает ситуацию и позволяет на дешевом контроллере получить максимальный момент при  терпимом нагреве. Разбить батарею на две части и включать их параллельно или последовательно, как вариант.

[edw123]

Обычный редуктор мотор колеса  имеет механическую редукцию 4-5, а двойной 10-11.
... Разбить батарею на две части и включать их параллельно или последовательно, как вариант.

Механическая редукция не интересна в этой теме. Про неё всё и так понятно. Переключать батарею "механически" тоже не выход - под нагрузкой это даст разрыв мощности. Уже давно предлагалась тема разбиения контроллера на 2 блока: мощная понижайка (или повышайка) и фазный шим-блок. В итоге исходя из выигрыша, стоимости и сложности пока самым рабочим всё равно остаётся именно вариант "дорогой" контроллер с контролем фазного тока.

[kor]

Обычный редуктор мотор колеса  имеет механическую редукцию 4-5, а двойной 10-11.

Понял, вы имели ввиду механический редуктор внутри моторколеса. В нем тоже можно просчитать момент по размерам магнтной системы и затем увеличить в К редукции редуктора.

[kor]

Момент ротора растет вместе с ростом фазного тока до определенного момента, а дальше только нагрев. Контроллер должен следить за этим, но на низких оборотах  фазный ток растет очень быстро и может заходить в красную зону,  ШИМ имеет большую скважность, пульсации фазного тока и низкий КПД . Но это еще пол беды, контроллеры универсальны и не знают красной зоны  отдельного мотора, а регулировка фазного тока  только в дорогих контроллерах. Понижение напряжения батареи  облегчает ситуацию и позволяет на дешевом контроллере получить максимальный момент при  терпимом нагреве. Разбить батарею на две части и включать их параллельно или последовательно, как вариант.

В простых контроллерах, не имеющих регулировки (программирования) фазного тока все равно в схеме есть цепь, следящая за максимальным значением фазного тока, ограничивающая его. При желании не особо сложно пересчитать номиналы элементов (резисторов) в этой цепи и перепаять их для достижения ограничения фазного тока на необходимом значении (под заданный мотор). Плюс минус 30% думаю можно перестроить.
  С увеличенным нагревом контроллера на малых оборотах (из-за большой скважности) остается видимо смириться.

[Linkov1959]

[user]kor[/user],  именно так.