На картинке слева направо: ротор, статор, частичная сборка мотора, мотор в сборе
Вступление
Электрические моторы появились более 150 лет назад, однако за это время их конструкция не претерпела особых изменений: вращающийся ротор, медные обмотки статора, подшипники. С годами происходило лишь снижение веса электромоторов, увеличение КПД, а также точности управления скоростью.
Сегодня, благодаря развитию современной электроники и появлению мощных магнитов на основе редкоземельных металлов, удаётся создавать как никогда мощные и в то же время компактные и легкие “Бесколлекторные” электромоторы. При этом, благодаря простоте своей конструкции они являются наиболее надежными среди когда-либо созданных электродвигателей. Про создание такого мотора и пойдет речь в данной статье.
Описание мотора
В “Бесколлекторных моторах” отсутствует знакомый всем по разборке электроинструмента элемент “Щетки”, роль которых заключается в передаче тока на обмотку вращающегося ротора. В бесколлекторных двигателях ток подается на обмотки не-двигающегося статора, который, создавая магнитное поле поочередно на отдельных своих полюсах, раскручивает ротор, на котором закреплены магниты.
Первый такой мотор был напечатан нами 3D принтере как эксперимент. Вместо специальных пластин из электротехнической стали, для корпуса ротора и сердечника статора, на который наматывалась медная катушка, мы использовали обычный пластик. На роторе были закреплены неодимовые магниты прямоугольного сечения. Естественно такой мотор был не способен выдать максимальную мощность. Однако этого хватило, что бы мотор раскрутился до 20к rpm, после чего пластик не выдержал и ротор мотора разорвало, а магниты раскидало вокруг. Данный эксперимент сподвиг нас на создание полноценного мотора.
Узнав мнение любителей радиоуправляемых моделей, в качестве задачи, мы выбрали мотор для гоночных машинок типоразмера “540”, как наиболее востребованного. Данный мотор имеет габариты 54мм в длину и 36мм в диаметре.
Ротор нового мотора мы сделали из единого неодимового магнита в форме цилиндра. Магнит эпоксидкой приклеили на вал выточенный из инструментальной стали на опытном производстве.
Статор мы вырезали лазером из набора пластин трансформаторной стали толщиной 0.5мм. Каждая пластина затем была тщательно покрыта лаком и затем из примерно 50 пластин склеивался готовый статор. Лаком пластины покрывались чтобы избежать замыкания между ними и исключить потери энергии на токах Фуко, которые могли бы возникнуть в статоре.
Корпус мотора был выполнен из двух алюминиевых частей в форме контейнера. Статор плотно входит в алюминиевый корпус и хорошо прилегает к стенкам. Такая конструкция обеспечивает хорошее охлаждение мотора.
Измерение характеристик
Для достижения максимальных характеристик своих разработок, необходимо проводить адекватную оценку и точное измерение характеристик. Для этого нами был спроектирован и собран специальный диностенд.
Основным элементом стенда является тяжёлый груз в виде шайбы. Во время измерений, мотор раскручивает данный груз и по угловой скорости и ускорению рассчитываются выходная мощность и момент мотора.
Для измерения скорости вращения груза используется пара магнитов на валу и магнитный цифровой датчик A3144 на основе эффекта холла. Конечно, можно было бы измерять обороты по импульсам непосредственно с обмоток мотора, поскольку данный мотор является синхронным. Однако вариант с датчиком является более надёжным и он будет работать даже на очень малых оборотах, на которых импульсы будут нечитаемы.
Кроме оборотов наш стенд способен измерять ещё несколько важных параметров:
- ток питания (до 30А) с помощью датчика тока на основе эффекта холла ACS712;
- напряжение питания. Измеряется непосредственно через АЦП микроконтроллера, через делитель напряжения;
- температуру внутри/снаружи мотора. Температура измеряется посредством полупроводникового термосопротивления;
Для сбора всех параметров с датчиков и передачи их на компьютер используется микроконтроллер серии AVR mega на плате Arduino nano. Общение микроконтроллера с компьютером осуществляется посредством COM порта. Для обработки показаний была написана специальная программа записывающая, усредняющая и демонстрирующая результаты измерений.
В результате наш стенд способен измерять в произвольный момент времени следующие характеристики мотора:
- потребляемый ток;
- потребляемое напряжение;
- потребляемая мощность;
- выходная мощность;
- обороты вала;
- момент на валу;
- КПД;
- мощность уходящая в тепло;
- температура внутри мотора.
Видео демонстрирующее работу стенда:
Результаты тестирования
Для проверки работоспособности стенда мы сначала испытали его на обычном коллекторном моторе R540-6022. Параметров для этого мотора известно достаточно мало, однако этого хватило, чтобы оценить результаты измерения, которые получились достаточно близкими к заводским.
Затем уже был испытан наш мотор. Естественно он смог показать лучшее КПД(65% против 45%) и при этом больший момент(1200 против 250 г на см), чем обычный мотор. Измерение температуры тоже дало достаточно хорошие результаты, во время тестирования мотор не нагревался выше 80 градусов.
Но на данный момент измерения пока не окончательны. Нам не удалось измерить мотор в полном диапазоне оборотов из-за ограничения мощности источника питания. Также предстоит сравнить наш мотор с аналогичными моторами конкурентов и испытать его “в бою”, поставив на гоночную радиоуправляемую машину и выступить на соревнованиях.
Комментарии (119)
alsvr
26.12.2016 12:26Круто!
Расскажите подробнее про магнитную систему вашего двигателя. Как рассчитывали геометрию пластин статора. Использовали ли какое либо предварительное моделирование магнитных полей?
HOMPAIN
26.12.2016 12:37Увы но на данный момент данный вопрос решался только эмпирическим путём. Мы экспериментировали со статором разной формы и силой магнитов. Делали составной ротор различной формы из маленьких магнитов с 2-4 полюсами. Лучший вариант выбирали исходя из замеров на стенде.
В планах у нас стоит задача по освоению программного комплекса по моделированию BLDC моторов. Но он пока для нас слишком сложный, поскольку у нас в команде специальность у всех немного другая. У меня, например, криоэлектроника.) Также в нём требуются точно знать магнитные параметры материала статора и магнитов, что тоже узнать не так просто.KivApple
26.12.2016 15:39Лучше увеличьте число полюсов. Чем больше полюсов, тем ниже скорость и выше момент при той же мощности. На машинках нет особого профита от сверхоборотов. Зачем вам 20к оборотов то… Прямой привод не сделать, а редуктор будет быстро изнашиваться. Для ориентира посмотрите сколько полюсов делают китайцы и какие обороты имеют эти моторчики.
sergku1213
26.12.2016 16:40+2Не скажите, если следующим этапом будет — «разделение изотопов урана в гараже» высокие обороты мотора просто необходимы)
HOMPAIN
26.12.2016 17:23У нас есть составной ротор с 4мя полюсами, но в нём магниты по силе получаются слабее. В январе мы планируем испытать мотор в машинках на трассе и заодно посмотрим, что для них будет эффективнее.
yousoufian
27.12.2016 07:48Надеюсь в ближаёшем времени выкладки все-таки будут, даже если записи велись на салфетках в ближайшем баре =)
Sormovich
02.01.2017 08:17«В планах у нас стоит задача по освоению программного комплекса по моделированию BLDC моторов. Но он пока для нас слишком сложный, поскольку у нас в команде специальность у всех немного другая. У меня, например, криоэлектроника.) Также в нём требуются точно знать магнитные параметры материала статора и магнитов, что тоже узнать не так просто.»
Это вам к электроприводчикам, в МГОУ, кафедра электропривода:
https://vk.com/club86813336
proton17
26.12.2016 12:55+1По моему здорово) Такой вопрос, а какая цель данного изделия — серийное производство, или как предположили выше, дипломный проект? Не делали прикидок, сколько может стоить такой девайс при серийном выпуске в нашей стране?
HOMPAIN
26.12.2016 13:08Пока это интересное хобби, но с надеждой, что оно сможет перерасти во что-то серьёзное. По стоимости пока достаточно дорого получается, с китайцами очень тяжело будет бороться. По текущей технологии мотор нам обходится в 2-3к. Что бы было дешевле нужно статор делать штамповкой, а не лазером резать. Корпус не вручную поэтапно делать, а на конвеерном ЧПУ станке. И всё равно в итоге получится не дешевле китайского и мы надеемся, что сможем выиграть по характеристикам и надёжности.
maxnew
26.12.2016 13:452-3к единичный экземпляр, или на серию?
а единичный во сколько оцениваете?HOMPAIN
26.12.2016 13:50В данный момент технология производства такова, что нет особой разницы единственный или серия, поэтому цена такая же. Естественно конкретно экземпляр из статьи нам вышел дороже, поскольку он был первый и в нём было много проб и ошибок.
proton17
26.12.2016 13:45+1Согласен, с Китаем по цене бороться очень тяжело, даже Apple на это дело плюнули, а вот качество и параметры это как раз тема. Китайские движки та еще лотерея, бывают норм, а бывают с таким жутким браком… Я считаю, что просто необходимо иметь свое производство таких изделий, тем более это не требует чрезмерно дорогого оборудования и редких элементов. В общем удачи вам и держите общественность в курсе)
HOMPAIN
26.12.2016 13:56+1Да, с китайцами та ещё лотерея. Нам даже сравнить пока ни с чем мотор не удалось, поскольку никто характеристик не пишет и казалось бы одинаковые моторы стоят у них 1.5к и 5к. Пришлось заказать несколько вариантов, что бы самим тесты провести.
Спасибо за поддержку.
Soul_in_Gun
28.12.2016 22:37Если речь о российских рублях — цена для радиомодельного движка вполне нормальная (при условии равной конкурентам производительности). Вспоминая свою электричку на 8.5T EzRun-е — там движок один без обвязки стоит дороже, правда и производительность неплоха.
Aleksandr_Zh
26.12.2016 13:02в своё время мощности П4 не хватало чтобы рассчитать магнитную систему двигателя… приятель кандидатскую писал по «эл.привод»
из опыта: датчик тока закройте экранами, а то будут показания от внешний полей изменяться.
И желательно питать через дроссель+конденсатор — очень уж критичная штучка…HOMPAIN
26.12.2016 13:20Мне кажется сейчас на GPU можно тупо методом отжига(Монте-Карло) достаточно быстро рассчитать, ведь поле здесь по сути статическое. Но с этим нам ещё только предстоит столкнуться.
Спасибо за подсказку по питанию. Пока с датчиком проблем не было, он показывал тоже, что и лабораторный ИП, но я тоже боялся за наводки. Часто на эти датчики за это жалуются.
ZEvS_Cat
26.12.2016 13:09+2Естественно такой мотор был не способен выдать максимальную мощность. Однако этого хватило, что бы мотор раскрутился до 20к rpm, после чего пластик не выдержал и ротор мотора разорвало, а магниты раскидало вокруг.
Никому кисть руки не повредило? (шутка)HOMPAIN
26.12.2016 13:22+1Я в этот момент мотор в руке держал за основание и меня как кулаком в грудь магнитами шарахнуло. Повезло что в глаза ничего не попало.)
glockbender
26.12.2016 17:04+1Лучше добавьте информацию об этом в пост. Только, само собой, с позиции: «не делайте как
лин-индастризя».)
BubaVV
26.12.2016 18:03Главное, что не как kreosan
k0ldbl00d
26.12.2016 19:53Или photonicinduction (британский аналог креосана). Он любит «разгонять» электроприборы, в т.ч. коллекторные двигатели.
aronsky
28.12.2016 12:55-1Я напарнику оторвал ноготь так. Допустил ошибку в коде и начал заливать в подключнный контроллер, а друг как раз монтировал BLDC на платформу. В результате двигатель очень резко стартанулся и разнёс всю платформу.
Я сидел спиной и не видел как всё произошло, услышал только звук и летящие по всей лаборатории куски текстолита и оргстекла. Поварачиваюсь, а товарищ поливает пол кровью.
Залили мы тогда это всё алкоголем с горя (месяц труда насмарку), но урок для ТБ я выучил на всю жизнь. По крайней мере больше не доверяю ни своему коду ни чьему либо чужому и стараюсь максимально обезопасить устройство примитивными механическими средствами.
R6MF49T2
26.12.2016 14:44Статор балансировали как то?
HOMPAIN
26.12.2016 17:07Да, ротор балансировали. Пока только в ручную. Вращали его с минимальным трением, несколько раз отмечали положение остановки и потом немного стачивали с другой стороны. Но этот вариант оказался не лучшим т.к. магнит очень сильный и он всё время норовит повернуться по направлению магнитного поля в комнате.
remzalp
26.12.2016 20:04Собственно балансировкой ротора занимаются хорошенько его раскрутив (динамическая балансировка).
Поищите методичку по балансировке в инете для быстрого входа в вопрос.
Для студентов мехфака лабораторная на готовом стенде занимает максимум час. А сам стенд можно найти у добрых людей в институте.HOMPAIN
26.12.2016 20:22Спасибо за наводку, будем пробовать
Notzeal
27.12.2016 17:01Есть гост: ГОСТ ИСО 1940-1-2007 Вибрация
Отбалансировать, действительно, много кто поможет. Это операция сильно поможет Вам для сглаживания пульсаций момента (тем более обороты 20к, и всего 2 полюса, если я правильно понял описание).
Сильный магнит — это какой? понятно, что неодим, а коэрцитивная сила какая? где брали?
Какая сталь использовалась? изотропная или анизотропная?
Кстати, СИЛЬНО лакировать не надо (чем меньше зазор диэлектрика между пластинами, тем больше коэффициент заполнения и, соответственно, КПД). Да и вообще, электротехническая сталь продается уже ламинированная. И после лазера с покрытием ничего не становится.
Статор потом лучше отдельно пропитать в лаке/компаунде, во избежание пробоев изоляции.HOMPAIN
27.12.2016 17:46Магнит в форме цилиндра 30на15 мм. N35 вроде. Где брали не помню уже, с трудом нашли такой формы в Москве.
Насчёт стали не скажу, не знаю просто. Нам в институте отдали старые остатки листов по 0.5мм, которые для трансформаторов были предназначены. Они были без какого либо покрытия.Notzeal
27.12.2016 23:17Ищите электротехническую сталь 0,35 мм толщиной М270 марки в идеале. Избежите лишних операций по лакированию.
HOMPAIN
28.12.2016 04:51Спасибо за наводку. А важно брать настолько тонкую? Нужно будет в полтора раза больше пластин резать, что дороже.
Notzeal
28.12.2016 07:58Чем тоньше — тем меньше потери.
Но все, конечно, надо считать по экономической стороне. Мы тоже перешли с 0,27 на 0,35 сталь — меньше резов, быстрее сборка.
Стали в РФ — 3412/2412 по ГОСТ 21427.1/21427.2 Анизотропная и изотропная соответственно.
Лучше брать анизотропную, но она дороже. С изотропной придется «повозиться» — нужно обеспечить переворот статорных пластин на 180 градусов через одну.
Еще посмотрите вот сюда: http://cogent-power.com/downloads
тут и каталоги с применением и даташиты на сталь.
Эта сталь очень хороша, используем ее уже 5-6 лет (No27 и M250-35).dvoyeglazovpv
29.12.2016 11:54Вы случаем не перепутали ли? Вроде бы как изотропные это стали с магнитными свойствами равными во всех направлениях и производятся горячей прокатной. А вот с анизотропными сталями после р
Notzeal
29.12.2016 12:54перепутал, согласен :(
писал, не проснувшись :)
п.с. лучше брать в любом случае холоднокатаную сталь. у нее допуск по толщине меньше (что критично для наборных статоров и роторов)
YMA
26.12.2016 16:44Видел несколько дипломных на темы, связанные с измерением скорости вращения, ускорений и т.д. Везде использовали магниты и датчики холла. А почему нельзя раскрасить маховик черными полосками и поставить оптические датчики?
PS: вопрос чисто из любопытства, я вообще экономист ;)HOMPAIN
26.12.2016 16:50+1Я также использую оптические датчики, но тут магнитные банально удобнее. С оптическими куча проблем: нужно всё хорошо защитить от внешнего света, расположить правильно излучатель(светодиод), подобрать правильное сопротивление под приёмник, что бы при нужной интенсивности он срабатывал. А с магнитным всё просто, прилепил магнит и куда-нибудь около него датчик.
Оптические датчики выигрывают тогда, когда нужно не просто обороты считать, а ещё более точно нужно угол определять. Тогда ставится кружок с кучей прорезей и оптический датчик может срабатывать каждые 5 градусов, например.Notzeal
27.12.2016 17:02а какая проблема использовать оптический датчик и просто клеить/наносить спец маркером ОДНУ полоску светоотражающего материала?
у нас так на балансировочном станке считаются обороты (клеится самоклеющаяся полоска), правда он до 6к оборотов рассчитан.HOMPAIN
27.12.2016 17:49Так можно и я так тоже делал, но как я писал выше с датчиком Холла гораздо меньше возни.
dreamwait
28.12.2016 13:21На самом деле оптические датчики при правильном применении намного информативнее — например легко получите данные о неравномерности вращения — достаточно нанести риски по кругу, например белая\черная. Одна сдвоенная — начало отсчета. Вот вам и балансировка и все что душе угодно. Помехи легко отфильтровать — если излучатель модулирован. Есть уже готовые сборки. На мышки например лазерные повнимательнее посмотрите :)
aronsky
28.12.2016 13:00-1Вообще, для продакшна перспективнее использовать BEMF (обратная ЭДС). Не требует наличия специальных датчиков, что делает себестоимость одного устройства значительно дешевле. С другой стороны — требует более качественной схемотехники и программного кода контроллера, что делает разработку чуть дороже.
BaronMsk
26.12.2016 16:51Подскажите что за BLDC контроллер для двигателя использовали, сами собрали или какой то готовый?
HOMPAIN
26.12.2016 16:54Для первых прототипов делали свои(то что в роликах под спойлером), а для этого уже использовали готовый китайский от радиоуправляемых машинок, поскольку тут очень большие токи и наш контролер с ними не справится. В планах также сделать свой контролер и для этого мотора, поскольку он позволит выжать из мотора максимальные характеристики.
gleb_kudr
26.12.2016 16:52Очень круто, что данную тему кто-то делает.
С точки зрения коммерциализации нужно идти в ту сторону, где массовое производство хуже по каким-либо причинам, тогда вы выиграете у китайцев. Это:
1) Крупногабаритные изделия (бьете их в логистике + стоимость ручной сборки крупного и мелкого сходная, а вот прайс разный).
2) Качество материалов в т.ч. стали, подшипники и т.д.
3) Кастом под заказчика
С точки зрения потребителя, обычно ощущается недостаток в тяговитых низкооборотистых моторах. Очень мощно сейчас прет тема мотор-колес для малогабаритного транспорта (находятся по ключевику «мотор-колесо велосипед»)
PS Используйте защиту, болванка в 1 кг, слетающая со шпенделя в 3к RPM пробивает 0.5см стали. Высокие обороты это не шутки.HOMPAIN
26.12.2016 17:12У нас есть в планах большие моторы. Например, для самокатов, велосипедов… С малых мы решили начать что бы отработать технологию.
С защитой полностью согласен. У нас на диностенде шайба весит 1.5кг и она вращается со скоростью 10к RPM. В это время с ним очень стрёмно рядом находиться)
heroboec
26.12.2016 16:54А вы планируете проходить сертификацию? Обычно на соревнованиях идет разделение классов. Распределение зависит от количества витков намотки.
HOMPAIN
26.12.2016 17:03Да, мы этот вариант рассматривали. Также проводили опрос в нашей группе, насколько были бы интересны моторы с сертификацией https://vk.com/motochrome?w=wall-135011999_36 И многим проголосовали за. Но для сертификации необходимо продать минимум 300 моторов на локальном рынке, так что первые моторы будут без регламента.
Andy_ry
26.12.2016 17:03Каким образом управляли двигателем? Каким образом определяли положение ротора (датчики Холла, ЭДС самоиндукции)? Балансировка ротора имеет смысл при больших оборотах и малой нагрузке на валу. По работе имею дело с фреоновыми компрессорами на основе BLDC двигателей. Частотный привод для них больше самого компрессора и дороже. Производить в России не выгодно. Каждый компрессор (2...10 кВт) стоит сталь + медь по мировым ценам + 50$. То есть цена изготовления компрессора (двигателя) всего 50 баксов. У нас в эту цену не уложишься.
HOMPAIN
26.12.2016 17:19Сейчас данным мотором управляет китайский контроллер для машинок. Есть свой контролер, но на меньшие токи. В планах разработать свой и на него. Даже если он будет дороже аналогов, он позволит выжать из мотора максимальные характеристики, а это у нас первоочередная задача.
Этот мотор без датчиков и положение определяется по напряжению от самоиндукции на свободной фазе. Также планируется добавить в него датчики Холла т.к. этот мотор предназначен для радиоуправляемых машинок. Им нужно, что бы мотор хорошо работал на низких оборотах, когда самоиндукции недостаточно.
SGordon123
26.12.2016 17:19А с моделисткими инраннерами сравнивали? А Почему именно Инраннер?
HOMPAIN
26.12.2016 17:27Увы производители не дают необходимых характеристик для сравнения. Мы заказали несколько таких моторов и скоро их замерим на диностнде и сравним с нашим.
Такой мотор мы выбрали по опросу в VK у моделистов. Он нам показался наиболее востребованным.SGordon123
26.12.2016 17:29Хоть поделитесь что выбрали для сравнения… Опросите ледчиков еще. инраннеры чаще вижу на лодках и машинках…
HOMPAIN
26.12.2016 17:38С лётчиками тоже общаемся. Сейчас ещё мотор для больших коптеров проектируем с расчётом на тягу в 7кг. Тоже для него будет свой измерительный стенд.
Я на днях такой заказывал на 3100kV.
https://ru.aliexpress.com/item/Racerstar-3650-Sensorless-Brushless-Waterproof-Motor-60A-ESC-Set-For-1-10-Monster-1-10-Truck/32673864325.html?detailNewVersion=&categoryId=200001407SGordon123
26.12.2016 17:50Ну сравните с этим китайчиком…
В коптерах ведь оутраннеры многополюсники? Там свои особенности технологий…HOMPAIN
26.12.2016 17:52Для коптера такой аналог делаем
http://www.rctigermotor.com/html/2013/Navigator_1019/99.html
В нём 14 магнитов/полюсов
SGordon123
26.12.2016 17:42Такой мотор переплюнете? http://ecomaster.torgg.com/collection/scorpion-inrunners/product/scorpion-is-2835-3300-kv-tryohfaznyy-elektromotor
HOMPAIN
26.12.2016 17:49Смотря по каким параметрам. Учитываю что он сильно уже нашего, по моменту точно переплюнем. Если в целом, то надо посмотреть на него, замерить. Аналог сделать вполне реально.
SGordon123
26.12.2016 17:59Чтоб не чемпионские ФСРК ставили ваши движки, ну и проходили больше кругов, как я понимаю на том же акке…
donvictorio
26.12.2016 23:37чтобы переплюнуть моторы скорпион нужно ну прям очень сильно поднапрячься. там завод серьёзный, и дяди умные эти моторчики делают. могут лям-другой зелени на исследования потратить. вполне можно брать их как пример для подражания.
dark_snow
26.12.2016 18:17а разве кулера не такие же? или я что то не понял? что в вашем проекте нового?
HOMPAIN
26.12.2016 18:26Что такое кулера?
Для нас сейчас это интересное хобби. И у нас цель сделать свой мотор лучше аналогов по характеристикам.
>что в вашем проекте нового?
У нас своя конструкция мотора, она может быть чуть лучше/хуже аналогов. Мы делаем полный замер характеристик мотора, остальные производители характеристик практически не даютdark_snow
26.12.2016 20:24https://ru.wikipedia.org/wiki/Кулер_(система_охлаждения)
HOMPAIN
26.12.2016 20:37Такие знаю.) Да, принцип работы у них такой же. Но у них магниты обычные ферритовые, а не неодимовые, как у нас. И мощность на 1-2 порядка меньше.
SGordon123
26.12.2016 20:58А что за магнитики не похвастаетесь? На какую температуру точка Кюри?
А с творчеством сего Уважаемого моделиста знакомы? http://www.hivoltmotors.ru/HOMPAIN
27.12.2016 07:56Тот что на фотографии магнит в форме цилиндра тяжело было найти в рознице в Москве. И он такой какой есть, у него точка Кюри 100 градусов. Благо у нас прямо в обмотках стоял датчик температуры во время измерений и температура не поднималась выше 80.
Ещё мы находили магниты такой формы из самарий кобальта, у них критическая точка 300 градусов. Но они слабее.
Также мы делали составные роторы из нескольких маленьких магнитов в виде блоков. Тут уже выбор большой и можно любой тип магнита найти.
Про этого моделиста раньше не слышали, сейчас ознакамливаемся)tappro
27.12.2016 13:32На сайте информация не совсем актуальна, больше для ознакомления, это тема где-то 2007 года, лучше пишите на почту если интересен какой-либо мотор или информация.
Notzeal
27.12.2016 17:04а какой датчик использовали? ТСП Pt?
HOMPAIN
27.12.2016 17:52полупроводниковое термосопротивление(терморезистор).
Notzeal
27.12.2016 23:23Эм. А я что написал? ТСП — термосопротивление. Pt — платиновое.
Ребят, вы делаете хорошую работу, тем более на уровне универа. Но! Вы ниже рассуждаете про сертификации и пр. но, без обид, при этом не знаете мат.часть. Мой совет — начните с ГОСТов — для начала 2582 машины электрические вращающиеся. Там будет очень много ответов, в частности про испытания и допустимые уровни параметров электродвигателей. А уж в нем очень много ссылок на другие госты осты и стандарты.
Refridgerator
26.12.2016 18:59Давно хотел спросил у кого-нибудь знающего: мотор-колесо Дуюнова без магнитов — действительно уникальная разработка или очередной развод?
HOMPAIN
26.12.2016 19:53Без магнитов — это вентильный реактивный двигатель https://ru.wikipedia.org/wiki/Вентильный_реактивный_электродвигатель
Он получается тяжелее при той же мощности.
Также у него там намотка хитрая(суперпозиция звезды и треугольника). Это хорошо, но мне кажется лучше просто фаз делать не 3, а больше.
sim2q
26.12.2016 20:15Слой лака между пластинами как я понимаю — должен быть очень тонкий. Можно ли интересно использовать окись как то в место лака?
HOMPAIN
26.12.2016 20:35Не обязательно очень тонки, но чем тоньше тем лучше. Можно и толщиной с пластины сделать, но тогда и 50% момента потеряется.
Мы используем лак для плат т.к. он хороший изолятор и более менее держит нагрев. Насчёт окиси не знаю.sim2q
26.12.2016 21:52лак — это маска наверное? зелёная например (как самая часто используемый цвет), наслышан о её стойких качествах
donvictorio
26.12.2016 23:49Есть стандартный способ склейки статоров.
это вырубка из листа, снятие заусенок — правка, вакуумный отжиг, фосфатирование, склейка пакета клеем бфрк или аналогичным в печи, очистка, фаски, окраска порошковой эмалью. всё вполне себе на потоке можно в гараже сделать. и будет приличного качества статор по цене ниже китайского (особенно если делать не в городах-миллионниках, а где-то там, где зп 10 тыщ)Notzeal
27.12.2016 17:08какой-то у вас очень странный тех-процесс…
1) вырубка/вырезка из электротехнической стали (на хороших штампах заусенец не более 0,02 мм для стали 0,35 мм)
2) сборка в пакеты на приспособлении, калибровка/наборка по весу/толщине
3) сварка по спец пазам на внешнем диаметре (можно и клеить, и есть даже фирма Кинлешписс, которая в одной линии от листа/бобины выдает уже склеенные статора), но более технологичен метод пуклевок
4) намотка
5) коммутация + пропиткаdonvictorio
27.12.2016 19:152 разных тех процесса. для разных электрических машин (разного размера в том числе).
в чём странность?
слабо себе представляю получение такого статора вашим способомкартинка
Notzeal
27.12.2016 23:38Начнем с того, что на картинке всего лишь сердечник статора. Тех процессом, что я описал изготавливают электродвигатели в размерах от 20 до 2000 мм, а то и в более широком диапазоне. Например, бош, сименс, бруса, хонда, Тойота и пр. так что сердечник на картинке легко из готовить методом пуклевок или склейки на автоматического линии. Один вопрос только — покраска, но о ней ниже.
По поводу отжига, фосфотирования и пр. Сейчас никто не использует непокрытую сталь! Наоборот, производители стали придумывают все новые покрытия для облегчения склейки и/или вырубки. Самый распространенный метод для сборки сердечника — пуклевание. Потом — сварка по шву. Да как минимум — русэлпром! Можете им написать!
Плюс покраска сердечника вообще вызывает несколько вопросов:
1) для чего? В чем смысл? Изоляция?
2) краска ухудшает теплоотвод
3) краска не так устойчива к температурам, как лак или компаунд
И судя по количеству лишних мех. операций — тех процессу лет 40, когда штампы не могли 6-7 квалитетNotzeal
27.12.2016 23:44Для ознакомления — введите в гугле фразу «kienle spiess stator manufacturing» и перейдите на вкладку видео. Вот это сейчас серийные технологии. И просто на ютубе в поиск — Toyota/BMW/Bosch/Porsche/tesla stator e-machines manufacturing. Фирму на выбор :)
Notzeal
27.12.2016 23:51По производителям стали — Cogent и их покрытие suralac. Из РФ — Северсталь и НЛМК.
Лаки и компаунды, а также изоляторы — Электроизолит
donvictorio
28.12.2016 00:10ответы:
1. для облегчения намотки без повреждения лака провода. особенно актуально для мелких BLDC, когда провод не укладывается в пазы, а продевается продольно.
2. Толщина слоя краски 0,2-0.4мм. ухудшаемость теплопередачи на уровне погрешности.
3. (данная) краска выдерживает 200 С. Эпоксидная порошковая.
чего это вы так завелись? я описал типичный процесс для изготовления малогабаритных статоров, к примеру резольверов и тд. По нему действительно работают. Вы не поверите — некоторые предприятия работают на станках и техпроцессе 40-летней давности и это нормально :)
Notzeal
28.12.2016 08:02Резолверы известных производителей — на пуклевках.
Ткнете ссылкой — где их красят?
Я «завелся» из-за вот этой фразы:Есть стандартный способ склейки статоров.
, т.к. это уже давно не стандарт, а атавизм, т.к. присутствует много лишних и дорогих операций, вместо использования правильных материалов.
Для избежания повреждения лака провода, в статор вставляют синтофлекс, он же и изолятор хороший. Или пластиковые торцевые изоляторы.
П.с. если не сложно, ткните ссылкой в производителей по вашему тех процессу —мы приедем к ним с рацухой и модернизацией.
RusikR2D2
27.12.2016 00:23Было бы здорово, если вы бы сделали сервис по изготовлению моторов на заказ. Не всегда удается подобрать что-то из готовых. Цена 2-3 тыс за мотор — это нормальная цена. Я бы сказал даже низкая, если качество и тех. характеристики на высоте.
готов заказать.
P.S. а у вас, может сайт есть или еще какой-то способ связи, т.к. моторы на заказ действительно интересны.HOMPAIN
27.12.2016 05:13Интересное предложение. У нас есть группа в контакте https://vk.com/motochrome
Frimen3
27.12.2016 12:15Тоже плюсую за такой сервис! Лично я знаю только одну контору (не в РФ находится) которая делает кастомные моторы, ценник насколько помню начинается как раз с 2-3к руб и заканчивается 15-20к руб, в зависимости от мощности + доставка крайне не дешевая. Если интересно — дайте электронную почту, вышлю их прайс с примерными описаниями того что они делают.
shara
27.12.2016 10:17Самый кайф такой конструкции мотора в том, что он может быть любого размера
http://www.westknoxrc.com/index.php?topic=625.0
И разгоняться до невообразимых скоростей
dm_rn4
27.12.2016 13:32Отличный проект! Надеюсь у вас все получится, и не только с «игрушечными» двигателями. Вы не пробовали делать двигатели большей мощности? Мотор-колеса для велосипедов например? Для электроинструмента?
Не забывайте про балансировку. Без нее ваше изделие развалится не проработав и 100 часов. Только динамическая балансировка, желательно на высоких оборотах. Подшипники тоже важный элемент. 20000 об\мин это не мало и стоит задуматься о качественных подшипниках и правильной посадке. Лайфхак: если с балансировкой туго, ставим подшипники на «мягкую» опору. Пример как это сделано — простые модели граверов Dremel, Proxxon.SvSh123
27.12.2016 13:46Как раз такой движок пригодится для беспилотников, а это отнюдь не игрушки. А там можно и о моторах помощней подумать.
Кстати, как тут не вспомнить этих ребят. Им как раз нужен компактный сравнительно высокооборотный мотор.
HOMPAIN
27.12.2016 14:30В планах мы хотели сделать большой мотор для самоката, велосипеда… С такого решили начать, что бы технологию отработать.
Psychosynthesis
27.12.2016 14:28Расскажите про методику расчёта обмоток статора.
HOMPAIN
27.12.2016 18:17Сначала намотали достаточно тонким проводом 0.6мм статор. Посчитали витки. Запустили мотор на холостом ходу при 7В, замерили обороты. Поделив обороты на вольты получили параметр kV. Также замерили сопротивление и по закону ома получили максимально возможный потребляемый ток для такого мотора.
Зная эти данные можно подобрать число витков под нужные kV или ток. Что бы поднять kV в 2 раза нужно сделать в 2 раза меньше витков и взять провод в корень из 2 раз толще, потребляемый ток при этом увеличится в 4 раза.Psychosynthesis
27.12.2016 23:14Ну я более «в общем» спрашивал, типа количество и форма катушек как выбиралась в том числе.
Эт сколько витков на катушку у вас получилось? 0.6мм всё-таки относительно толстый провод
А мотали как, руками? Для серийных-то руками не больно помотаешь…HOMPAIN
28.12.2016 05:24Количество катушек было выбрано 3, что бы это работало с 2 полюсным цельным магнитом. + Для начала это самый простой вариант. Форму выбирали эмпирически. Замеряли мотор на стенде, проверяли насколько хорошо в нём поле замыкается от магнита, нет ли насыщения. В планах мы надеемся научится моделировать такие штуки.
Для такого мотора 0.6 толстый провод, таким проводом получилось 23 витка. У аналогов 17 считаеся максимальным количеством.
Мотали руками. Тут намотка внутренняя и это очень муторно. Но китайцы на производстве тоже руками мотают https://www.youtube.com/watch?v=hMCyqyyh5MA&feature=youtu.bePsychosynthesis
28.12.2016 17:39Спасибо. Я думал там как в трансформаторе, витков под тыщу… 23 и правда можно руками мотать.
А где бы ещё чё-нить прочитать про количество катушек и магнитную систему?HOMPAIN
28.12.2016 18:14Вот есть несколько базовых статей по моторам
http://www.avislab.com/blog/brushless02/
На сайте одного украинского чувака есть удобная таблица по оптимальным числам обмоток и магнитов
http://www.en.net.ua/diaz/emotor/files/bldc-scheme.zipVaalKIA
03.01.2017 20:25Вопрос чисто теоретический, у мотора получился КПД 65%, а если убрать магнитные сердечники, то мощность двигателя упадёт, но КПД возрастёт ведь?
HOMPAIN
03.01.2017 21:48Да, без сердечника КПД можно любое получить. И чем меньше будет ток, тем выше КПД.
VaalKIA
03.01.2017 23:22Не совсем понял связь тока с КПД.
HOMPAIN
04.01.2017 08:54Если не считать трения в подшипниках.
Мощность уходящая в тепло на проводе Q=I^2*R. На полезную работу угодит мощность W=I*B*dl*w(сила Ампера*скорость вращения). КПД = W/(W+Q)~=I/(I+I^2). Т.е. при I->0 КПД->1VaalKIA
04.01.2017 09:21Значит, если мы берём сверхпроводник, то КПД 100%. То есть, учитывая что у меди двоольно низкое сопротивление, для довольно приличных токов легко получаем КПД за 90%. Спасибо за формулу.
HOMPAIN
28.12.2016 05:04Количество катушек было выбрано 3, что бы это работало с 2 полюсным цельным магнитом. + Для начала это самый простой вариант. Форму выбирали эмпирически. Замеряли мотор на стенде, проверяли насколько хорошо в нём поле замыкается от магнита, нет ли насыщения. В планах мы надеемся научится моделировать такие штуки.
Для такого мотора 0.6 толстый провод, таким проводом получилось 23 витка. У аналогов 17 считаеся максимальным количеством.
Мотали руками. Тут намотка внутренняя и это очень муторно. Но китайцы на производстве тоже руками мотают https://www.youtube.com/watch?v=hMCyqyyh5MA&feature=youtu.be
MrRIP
28.12.2016 14:58Извините. но вы пошли по пути очень-очень старой технологии(0.5мм пластины для такого мотора очень много). Проще было нарезать «колечки», и внутрь уложить «распределённую» обмотку. У буржуев такой мотор называется «слотлесс» — у него чуток выше КПД за счёт более равномерного магнитного потока. Да и с самой обмоткой меньше проблем — она формируется на оправке, вставляется в стакан статора и всё это дело заливается эпоксидкой.
HOMPAIN
28.12.2016 15:08Спасибо, не знал о таком варианте. А то что зазор между статором и ротором в таком случаи большой получается сильно критично?
MrRIP
28.12.2016 15:33«Большой зазор» — понятие растяжимое! В прямом смысле — он будет зависеть от «оправки» на которой формировали обмотки и такой-же оправки. которую вставляют в статор при заливке. Обмотки примут форму данных оправок и «зазор» можно вывести почти в «ноль».
Ещё совет — обратите внимание на такой эффект как «магнитная поляризация» магнитопровода статора — когда для «проворачивания» ротора нужно сначала нейтрализовать намагниченность статора, вызванную собственно магнитами ротора. на эту самую «нейтрализацию» тратится энергия, КПД падает. именно поэтому придумали «безслотовые»(а потом и безжелезные) двигатели.
К слову — «безжелезные»(Ironless) моторы имеют самый высокий КПД(до 98%!).
Пример такой «обмотки»:
А вот пример «большого» безжелезного инранера:
HOMPAIN
28.12.2016 15:58Без железного статора КПД то можно любое получить(чем меньше подаваемая мощность, тем выше КПД), но момент будет гораздо меньше.
MrRIP
28.12.2016 16:23на последнем фото двиг имеющий кпд 96%, мощность — 1.5кВт(продолжительная — 1.2кВт) ;)
Да, для своих размеров мощность у него ниже, чем у его «железных» собратьев, но за счёт КПД выигрыш таки перевешивает.
К слову о «птичках»:
480-й «фан» — чуть меньше 540-го, но всётаки. характеристики можно найти в сети — сможете «обойти» — честь будет вам, и хвала. нет — ну. с кем не бывает :D
И вообще: http://www.cityfujisawa.ne.jp/~iijima-p/BRASHIlin.htm — очень интересная страничка одного японского «конструктора». гугл-переводчик поможет вам понять суть, а картинки дополнят общую картину «происходящего» ;)aresteil
01.01.2017 16:24На фото мотор со схемой slotless.
КПД у него выше, однако с их серийным производством не все так просто.
Кроме того, медная обмотка заливается смолой, что затрудняет отвод тепла, а сама смола при циклах нагрев-охлаждение со временем «стареет».
Тем не менее планируем сделать опытный slotless мотор для долговременных испытаний.
Алексей, Motochrome.
AntonSor
Хороший дипломный проект