на заре цивилизации стали появляться асинхронные двигатели - мощные, неприхотливые, высокоресурсные.
Решился вдаться в авантюру разработки и постройки приемлемого небольшого байка, для городских и загородних поездок. Совместно с одним моим товарищем нарисовали в Компасе проэкт, позднее именуемого мной Asymos и стали воплощать его в металле.
За основу был взят Асинхронный двигатель американского происхождения фирмы Lincoln, номинальной мощностью 750 Ватт и 1400 Об/мин. Пораскинув мыслью, прикинули, что номинальный крутящий момент у этого двигателя около 10 H*м, а пиковый - должен быть 25 Н*м.
Движок в стоке, при 50 герцах даёт 1400об/мин. прикинули что если накинуть оборотов, скажем до 10 тысяч, то можно из этого моторчика выжать добрый десяток киловатт.
Всё это выглядело весьма заманчиво, и я незамедлительно прикинул количество витков, чтобы перемотать мотор под высокую скорость и низкое напряжение. Попыхтев с обмокой, стал рисовать в Компасе элементы будущего Байка - обрисовал уже имеющиеся элементы, расставил на нужные места, и дорисовал раму , маятник, крепление двигателя и трансмиссии.
Отрисовка рамы и выдумывание конструктива заняла достаточно много времени, но я считаю, что лучше хорошо всё продумать - так будет легче собирать. Пару недель спустя, появился более-менее завершённый проэкт со всеми необходимыми списками комплектующих и сборочными чертежами.
Повытачивал на своём стареньком к1615 все валы, втулки, оси. Затарился комплетухой, раскроил на плазме листовые сборочные элементы.
Рама имеет смешаный конструктив из профильных труб и листовых элементов. Листовые элменты разгружают конструкторские изыскания по поводу что и как прикрыть, и добавляют раме жёсткости. маятник из профиля - дёшево и практично.
вилка - BOXXER, задний амортизатор - велосипедный DNM .
двигатель стоит в нижней части рамы и работает на первичную понижающую ременную передачу.
ремень использую HTD-5, думая о том чтобы получить как можно бОльшее передаточное отношение на сравнительно небольших диаметрах шкивов. в данном случае - 72 / 18
на выходе первичной передачи стоит ведущая звезда цепного привода колеса на 16 зубьев. Изначально проэктировалось на 18, но такой не нашлось звезды. задняя была в наличии на 51 зуб.
цепь используется 420-я.
в перспективе (на бумаге) байк мог бы разгонять и 100 км/ч, но реальность оказалась- "как обычно" : использовался для этих целей контроллер Kelly 7230, который не разгоняет более 16 тысяч электрических оборотов, да ещё и к тому же даёт со старта только 40 ампер фазного тока. Меньшая звезда ведущая, и покрышка меньшего размера, чем в проекте. Ввиду этих нюансов максимальная скорость получившегося байка составила 68 км/ч.
Учитывая передаточные отношения и крутящий момент двигателя, получилось, что номинальный крутящий составил на колесе 128 Н*м, а пиковый - 319 Н*м. К слову - номинальный момент двигателя был пересчитан из стоковых характеристик, а пиковый Измерен статически при помощи подручных приспособлений - длинного ключа и ручных весов. при измерении момента я использовал контроллер асинхронника собственной разработки.
Так как контроллер в этом проэкте используется синусный для BLDC, а в качестве мотора - асинхронник, то нужен ещё какой-то хитрый девайс для сопряжения этой "несопрягаемой пары". Этот хитрый девайс родился в моей лаборатории, позднее именуемый - Асинхронный Адаптер. к нему подключаются ручка газа, ручка тормоза, датчик оборотов двигателя - с одной стороны, и с другой стороны адаптер имеет разъёмы для подключения к контроллеру - ручка газа, ручка тормоза, датчики холла. питается он 5-ю вольтами идущими для датчиков холла.
Адаптер работает просто - считывает скорость вращения вала асинхронника и ручки газа / тормоза, накидывает к этому значению дополнительных 120 ... 500 оборотов (частота скольжения - 2,5 ... 8 Гц) и выдаёт последовательность переключения, будто работают холлы BLDC с этой частотой. таким образом регулируя величину скольжения и его направление. Кроме того, адаптер позволяет реализовать рекуперативное и магнитное торможение двигателем регулируемой величины.
Этот адаптер был сделан сравнительно быстро, так как имею собственные наработки в создании контроллера асинхронного двигателя. и большая часть программ уже была к этому времени написана и отлажена на предыдущем заброшенном проекте по эндурику с асинхронником.
Желание использовать BLDC контроллер было навеяно Товарищем, который и станет обладателем этого Байка. Несомненно, я доведу и свой "Asynchroller" до ума в скором времени, ну а пока контроллером стал Kelly7230.
не успела рама покраситься, как тутже на скотч и верёвки была накинута вся электроника с двигателем, цепью и ремнём. поехали сразу же ходовые испытания. Испытания порадовали - байк разгонялся свои перерасчётные 68 км/ч ограниченные контроллером, но со старта набирал скорость очень неохотно из-за ненастраиваемого ограничения фазного тока на низких оборотах. После преодоления скорости 10 км/ч, чувствуется довольно мощный подхват - фазный ток увеличивается и мотик едет, как надо. едет в любые горки не задумываясь. Стартовал ради интереса в горку 12% уклоном - едет, и разгоняется так же бодро. максималку в горку не мог проверить ввиду короткого подъёма, но 53 км/ч в конце подъёма длинной 250 метров байк разогнал. Вешу я 92, а байк - 63. Расчёты затрачиваемой мощности на преодоление этого подъёма с такой скоротью указали на 5,5 киловатт. А вот показометр, установленный на байке показал потребляемую в этот момент мощность 6,2 киловатта, из чего я сделал вывод о кпд двигателя около 80 % на этом режиме.
максимальный зафиксированный фазный ток двигателя - 150 ампер. келли с этим "на ура" справляется, однако больше выдавать и не хочет. (может обмотка и сопротивление транзисторов??). на движке обмотка - звезда, трёхслойная, литцендрат из 100 жил 0,55 провода, волновая намотка 4 витка (или 2 .... не знаю как их посчитать корректно, хотя расчитывал обмотку сам
), 2 пары полюсов. всё стянуто капроновой нитью и залито лаком КО-916. Реально тянуть движок начинает с 25 ампер, выходя на 10 Н*м при 75 амперах фазного (проверялось только в статике)
Надо признать, что с шириной ременной передачи я слегка недостарался - ремень всего 15 мм шириной, HTD-5 (5 мм шаг), передаёт усилие в этой системе до 1500 Н, а может и больше, учитывая рывки со стороны заднего колеса при наезде на кочки. это для него где-то близко к пределам разумного. Соответственно реализовать полностью потенциал двигателя будет плачевно для ремня. надо пошире ремень, в общем.
Ну а пока, настроил контроллер на ограниченную мощность.
Байк всё ещё дорабатывается - изготавливаются боковые и верхняя крышки, привариваются крепёжные гайки, печатаются защитные крышки цепи и ремня, устанавливается задний дисковый тормоз и в скором времени - покраска рамы.
т.к. используется асинхронник, то проект стал я называть Asymos (каюсь - созвучно с АЗИМО от Хонды. но робота перестали разрабатывать... , но в честь АСИнхронного МОтора Стоило назвать так))) )
некоторые характеристики
колёса:
переднее - велоколесо с дисковым тормозом
заднее - мотоциклетное от пит-байка, R17
кастор - 23 градуса, вынос - хз. смотрите по вилке Боксер
хода подвески на 220 мм
база - 1350 мм
Снаряжённый вес - 65 кг
батарея - Li-ion NMC пакеты
конфигурация 1P 22S 26 А*ч
общая энергоёмкость 2300 вт*ч (замер)
контроллер Kelly 7230
двигатель - асинхронник Lincoln, 1HP 1500rpm@60Hz (производство США. очень добротно сделан)
обороты двигателя макс - 8000. об/мин
макс. скорость 68 км/ч,
ременной редуктор 72/18
цепная передача 51 / 16
цепь 420,
фактический диаметр покрышки - 0,57м
сопротивление качению 60...70 H
макс. крутящий на колесе - 319 Н*м
с ростом скорости до максимальных оборотов крутящий практически не падает.
нюанс из-за ограничений Келли - вялый старт.
довольно большой запас крутящего позволяет установить меньшее передаточное отношение от мотора до колеса, увеличив макс. скорость, но немного проиграв в тяге.
в ближайших планах - довести собственный контроллер до ума. будут настройки, дисплей,
удобный корпус.
и за одно - довести до логического завершения Адаптер асинхронника.
а вот немножко фото-материала для ознакомления:
Похожие темы (5)
