Перемотка двигателя бесколлекторного: Перемотка бесколлекторного двигателя от авиамодели

Перемотка бесколлекторного двигателя от авиамодели

Данная статья подробно описывает процесс перемотки электрического бесколлекторного мотора в домашних условиях. На первый взгляд этот процесс может показаться трудоемким и долгим, но если разобраться, то одна перемотка двигателя займет не больше часа.
Под перемотку попал двигатель FC 28-22 бесколлекторный Outrunner 1200kv

Материалы:
— Проволока (0,3 мм)
— Лак
— Термоусадка (2 мм и 5 мм)

Инструменты:
— Ножницы
— Кусачки
— Паяльник
— Припой и кислота
— Наждачка (надфиль)
— Зажигалка

Шаг 1. Подготовка двигателя и проволоки.

Снимаем с вала двигателя стопорную шайбу и вынимаем статор.

Сматываем старую обмотку со статора. Рекомендую посчитать количество витков на одном зубе. Диаметр старой проволоки можно узнать, намотав 10 витков на карандаш, измерить линейкой ширину этой намотки и разделить на 10.

Внимательно осматриваем зубы статора на наличие потертостей защитной эмали. При необходимости замазываем их лаком (можно даже лаком для ногтей).

Фломастером или маркером для дисков нумеруем зубы статора, чтобы не перепутать и не намотать проволоку не на тот зуб.

В данном случае проволока диаметром 0,3 мм будет мотаться в две жилы по 16 витков на один зуб. Это примерно 50 см сложенной вдвое проволоки на один зуб + 20 см на выводы.

Так как один провод мотается на 4 зуба с двумя выводами, а зубов всего 12, — нам нужно три двойных провода длиной около 2,5 метров. Лучше пусть будет с запасом, чем не хватит пары витков на последний зуб.

Шаг 2. Обматывание зубов статора.

Обматывание будет разделено на три этапа, по количеству проводов. Чтобы не запутываться в выводах проводов, можно отмечать их кусочками изоленты или пластыря с надписями.

Я сознательно не прикладываю отдельные фотографии каждого обмотанного зуба – гораздо больше скажут и покажут цветные схемы.

Провод №1:

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Перемотка бесколлекторного двигателя. | DRONE-IRK

Часть 1. Теория и практика

Недавно мне пришел двигатель 2211 1700об.в, не способный раскрутить нужный мне винт. После некоторых тестов был поставлен диагноз: где-то подкорачивает обмотку. Можно было просто оставить его на запчасти но мне захотелось его перемотать.  Статей о перемотке двигателей на русском языке очень мало, и вот я, начитавшись заморских сайтов решил написать свое пособие по перемотке бесколлекторных двинателей.

Основным материалом для данной статьи послужили материалы сайта www.gobrushless.com

Итак, начнем. Для начала нужно определиться с проводом для намотки.

Выбор провода. Сколько жил и какой толщины.

Обычно,для намотки двигателей используется медный эмалированный провод. (ПЭВ-2). Такой провод можно купить на радио рынке и в магазинах с электронными компонентами.

С увеличением мощности мотора, требования к качеству провода сильно возрастают.  Для решения этой проблемы некоторые используют несколько более тонких проводов вместо одного толстого. В этом есть несколько приемуществ:

1 — Толстый провод сложнее наматывать.

2 — На больших частотах возможно появление скин-эффекта (поверхностный эффект)

Вкратце, скин эффект это явление, когда электроны, протекающие через медный провод, двигаются только по поверхности провода. В этом случае центральная часть провода просто не используется и превращается в нежелательный вес. Проявляется этот эффект с увеличением частоты.

Применительно к нашим БК моторам этот эффект обсуждался несколько раз. Есть сторонники и того и другого лагеря.

Я думаю, что частоты в наших моторах не так велики и об этом эффекте можно не думать.

Для получения максимального КПД от мотора, необходимо стремиться получить как можно меньшее сопротивление обмоток. Чем меньше сопротивление, тем меньше потери в обмотке и тем выше эффективность мотора. Для достижения этой цели необходимо использовать как можно более толстый провод. Но толстый провод — означает меньшее количество витков и меньший крутящий момент.Пока вам не нужно сделать очень высокоскоростной двигатель, старайтесь намотать как можно больше витков  для создания большего крутящего момента.

Слишком тонкий провод дает большое сопротивление,  и вы не сможете пропустить нужный ток через двигатель. Если просто поднять напряжение, по закону Ома  произойдет увеличение тока.  Но потери в обмотках(нагрев) сильно возрастут , что приведет к разрушению двигателя. Т.е. для получения нужной мощьности — необходимо выбирать провод нужного диаметра.

Для модельных двигателей обычно используется провод диаметром 0.3-0.6 мм. Более тонкий провод позволяет намотать больше витков но и имеет большее сопротивление. Определить сопротивления вашего двигателя не так легко как кажется. Не пытайтесь измерить сопротивление менее 1 Ом, если у вас нет специального оборудования. Обычные цифровые мультиметры не предназначены для измерения таких низких сопротивлений.

Чтобы сделать жизнь немного проще, можно прогнозировать, сопротивление вашего двигателя путем измерения общей длины провода, а затем рассчитывать сопротивление, используя данные из таблицы. Таким образом, можно получить представление о том, какое сопротивление будет имеет ваш двигатель.

Я зашел в магазин «Чип и Дип» и купил катушку провода 0.4мм фирмы velleman. Надо сказать, что катушка 67 метров стоит 500р при простом походе в магазин и 380р при заказе через интернет.  Так, что есть смысл сделать предзаказ.

Намотка мотора

Перемотка моторов — дело непростое. Потребуется довольно много практики, чтобы получилось красиво и качественно. В первый раз может потребоваться очень много времени.

Намотать 20 витков тонким проводом на зуб может оказаться довольно просто, но мы пытаемся намотать от 10 до 30 витков соответствующей толстой проволокой, что не всегда так просто.

Хитрость заключается в том, чтобы закрепить статор в какое нибудь приспособление, а затем, используя обе руки, наматывать витки с нужным усилием, чтобы обмотки получались более компактными. Это чрезвычайно важно, так как первый слой обмотки должны поддерживать следующие один или два слоя. Если первый слой намотан свободно, следующий слой может ложиться между обмотками первого слоя. Это создает общий беспорядок, и вы никогда не получите максимальное количество витков на зуб.

Правильно намотанный зуб имеет плотно уложенные слои и витки, которые должны выглядеть красиво и опрятно.

Для достижения такого результата необходимо много практики!

Схема намотки статора с 9 зубами

Основная схема намотки приведена на картинке ниже.

Эта схема одна из самых простых с физической и логической точки зрения. Основной проблемой является подсчет количества намотанных витков. По началу вы будете постоянно сбиваться со счета, но это пройдет с практикой.

Как можно объяснить этот эскиз в текстовом формате?

Существует простая форма записи для обозначения намотки:

Обычно статор мотается 3 проводами. Назовем их ‘A’, ‘B’ и ‘С’. Если смотреть на статор сбоку, то намотка провода по часовой стрелке будет обозначена заглавной буквой, а намотка против часовой стрелки — маленькой.

Таким образом,на схеме намотки 9ти полюсного мотора  мы должны мотать все зубья в одном направлении, один за другим что видно в текстовой схеме «ABCABCABC». Девять букв, по одной букве для каждого зуба.

Итак берем провод, оставляем около 10 см, и мотаем первый зуб по часовой стрелке. Затем перекидываем провод на 4й зуб и мотаем его. И в заключение мотаем 7й зуб. Потом вторым проводом мотаем зубья 2, 5 и 8. И в завершение третьим проводом мотаем 3, 6 и 9 зубья.

Итак возьмем наш моторчик, и удалим с него старый провод. Он был намотан проволокой 0.3мм. Количество витков на оригинале было 24. (Как китайцы умудряются столько витков намотать? не представляю )) )

Теперь отмотаем метр провода 0. 4мм и попробуем намотать по приведенной выше схеме:

Переход с зуба на зуб я заизолировал термоусадкой (где-то вычитал….)

Соединение проводов

Итак, у нас есть намотанный статор и из него торчит 6 проводов. Три провода из них — это начала обмоток, и 3 другие концы. Упс… Вы не уверены какие из них какие? В этом случае, необходимо было заранее маркировать провода в каком либо формате, чтобы пометить их начало. Для этого можно использовать кусочки скотча с надписанными буквами или скотч разного цвета.

Итак, у нас есть 6 концов, но только 3 из них подключаются к контроллеру скорости. Теперь, чтобы завершить перемотку необходимо выбрать схему подключения (базируясь на желаемом предназначении мотора).

Существует две конфигурации которыми можно соединить выводы статора:

Первая называется Звезда (Star или ‘Y’), а вторая — Треугольник (Delta).

Каждая конфигурация предлагает немного разные свойства и влияет на мощность мотора. Однако, изготовители двигателей еще не решили, какая схема является лучшим вариантом.

Диаграммы ниже показывают электрические схемы для этих соединений.

После этих картинок, сразу понятно почему эти схемы так называются.

Как правило, соединение «Треугольник» выбирается, если вы хотите получить высоко оборотистый мотор  и соединение «Звездой» используется для получения более низких оборотов двигателя и позволяет использовать большие винты. В следующем разделе эта разница будет рассмотрена более подробно.

Если рассмотреть соединение Треугольником и подать напряжение на два вывода, во всех обмотках потечет ток. Для демонстрации того как ток распределиться между обмотками, предположим, что сопротивление одной фазы равно 1 Ом. В этом случае, у нас есть фаза А в 1 Ом, соединенная в паралель с 2мя другими фазами B и С (B и С соединены последовательно) сопротивлением в 2 Ома. По закону Ома можно подсчитать, что  2/3 всего тока пойдут через фазу А и оставшаяся 1/3 пойдет через фазы B и C. Результирующее сопротивление которое увидит контроллер будет 0,66 Ом.

Если мы соединим выводы по схеме Звезда, то весь ток будет всегда идти через 2 фазы в любой момент времени.

Результирующее сопротивление для регулятора будет 2 Ома.

Если мы нагрузим мотор напряжением в 10В, то получим ток около 15А при соединении Треугольником и всего лишь 5А при соединении Звездой. Надо сказать, что соединение треугольником в данном случае дает большую мощность. Так-же, мы получим большие токи, но усилие для поворачивания большого винта может оказаться недостаточным. Можно подать на мотор большее напряжение и все же заставить этот винт крутиться, но возможно, что мотор от этого опять сгорит.

В качестве примера:

Предположим, что у нас есть мотор он винчестера, и мы хотим получить от него необходимую тягу для 72″ Piper Cub самолета. Чтобы мотор мог выдерживать большие токи, будем использовать 0.6 мм провод. После непродолжительных мучений, стало понятно, что больше 10-11 витков намотать этим проводом не получается.

Сначала, я соединил его звездой (т.к. я хотел получить больший крутящий момент). На 3х банках LiPo, с нужным мне пропеллером, удалось получить ток всего в 10А. Мощности мотора было явно мало и хотелось получить больше.

Мотор был переконфигурирован под схему Треугольник, что дало больше мощности. Больше тяги для полета, но вместе с этим и достаточно высокие токи, чтобы спалить мотор.

Что же делать в этой ситуации?

Самый верный способ, это подбор батареи с нужным напряжением. Соединение Звездой может спокойно потянуть 4 банки лития и в этой конфигурации выдать требуемую тягу. Для соединения треугольником, наоборот — необходимо уменьшить количество банок батареи.

В результате обе конфигурации выдадут примерно одну и ту-же  мощность. (как ни крути)

Обороты и напряжение (об/В)

От того как вы намотаете мотор будет зависеть с какой скоростью он будет крутиться и какую батарею вам придется использовать для получения нужной  тяги.

Если взять мотор без винта и дать полный газ на, скажем, 6В, мотор будет крутить на своих максимальных оборотах.

Если измерить эти обороты и поделить их на напряжение батареи, мы получим характеристику называемую Обороты на Вольт (RPM per Volt). После того как мы узнали эту характеристику мы уже сможем сказать, как быстро мотор будет крутить на нужном нам напряжении.

Например, наш мотор крутит 8000 Оборотов на 6В.

8000 / 6 = 1333 Об/в

В этом случае с батареей на 10В мотор будет выдавать 13330 Оборотов.

Эта характеристика помогает нам понять на что способен наш мотор, и подходит ли он для поставленной задачи.

Если нам нужен мотор для импеллера, тогда необходимо чтобы мотор имел более высокие Об/В.

Для 3D самолетов, необходимо вращать больший винт, и поэтому обычно используют моторы с более низким Об/В.

Под нагрузкой количество оборотов естественно упадет.

Возвращаясь назад к схемам Треугольника и Звезды. Имеется зависимость между этими двумя схемами и расчетом характеристики Об/В. Если вы соединили мотор звездой и измерили его обороты, вы можете подсчитать какие Об/В получатся при использовании схемы Треугольник и наоборот.

Для перевода от Звезды к Треугольнику надо домножить Об/В на 1.73

Для перевода от Треугольника к Звезде — домножить на 0.578

Таким образом, у нас появляется реальный инструмент для изменения характеристик мотора в зависимости от простой схемы подключения. Некоторые моделисты, зашли так далеко, что подключают все 6 проводов к небольшому блоку коммутации, что позволяет им менять схему в любое время.

Итак, как определить/рассчитать необходимое количество витков и оборотов/В перед намоткой двигателя?

Существуют специальные программы для расчета количества витков при определенных размерах статора и толщины зубов для получения нужного количества оборотов. Но в большинстве случаев, мы просто наматываем максимально возможное количество витков и измеряем параметры получившегося мотора. Используя полученные данные, уже можно  понять устраивает нас такое положение дел или нет, и что делать для достижения цели. Метод «тыка» тоже работает достаточно хорошо.

Выводы:

В качестве инструкции можно привести несколько утверждений:

Чем больше витков намотано на зуб, тем большее магнитное поле будет получено на том-же токе.

Чем сильнее поле, тем больший крутящий момент и меньшее количество оборотов на вольт.

Для получения высоких Об/В, необходимо мотать меньшее количество витков.  Но вместе с этим падает и крутящий момент. Для компенсации момента, обычно на мотор подают более высокое напряжение.

Соединение Звездой дает больший крутящий момент и меньшее количество Об/В чем соединение Треугольником.

Последний штрих

Возвращаясь к моей моторке. Мне удалось намотать всего по 11 витков проволокой 0.4мм. С таким колиеством витков о соединении проводов треугольником можно сразу забыть. Итак, я зачистил эмаль с 3х выводов и спаял их вместе.

Оставшиеся 3 вывода были заправлены в термоусадку. Последним шагом я подпаял 2мм коннекторы.

Результаты тестов показали следующие характеристики:

Судя по параметрам — получилось где-то 2200 оборотов, тахометра не было под рукой.

GWS 6х3 тяга 270грамм  6А

GWS 7х3.5 тяга 330 грамм 8.

Вполне приемлемый результат.

Схемы намотки бесколлекторных двигателей

Пояснения к данной таблице:

(A) — мотать по часовой стрелке

(a) — мотать против часовой стрелки

(-) — оставить зуб пустым (Для LRK схем)

Цвета:

черный — не работает

оранжевый -работает, но не очень хорошо

белый — работает

голубой  —  работает хорошо

Приобрести бесколлекторные двигатели в Иркутске можно в нашем интернет магазине drone-irk.ru

Из опыта перемотки статора бесколлекторного двигателя KD A22-20L

Эта статья несколько систематизирует мой успешный опыт
перемотки статора помещенный на форуме. Для перехода на мою тему форума
щелкните здесь: http://forum.rcdesign.ru/f20/thread193717.html

Автор: s_m

Обновлено
25
.03.2012

После визуального осмотра статора мотора
сделал вывод, что намотано относительно небольшое количество витков провода
под 1100 об/вольт. Следовательно, есть
реальный шанс уменьшить об/вольт увеличив кол-во витков.

Важно максимально аккуратно снять статор, не повредив его
изоляцию.

Предварительно извлек подшипники.

Далее самое муторное
занятие – снять обмотку. В моем случае витки были пропитаны эпоксидкой довольно посредственно
и я долго с ними не возился. Прогревая статор строительным феном, аккуратно
размотал обмотку.

Использовать для съема статора винты, закручиваемые в резьбовые отверстия не советую,
так как есть риск испортить резьбу (все-таки материал не сталь). Я использовал вот такой метод: http://www.heli-spb.ru/forumheli/index.php?topic=1161.msg27105#msg27105

Могу добавить, исходя из своего опыта, что лучше сделать
вот такую приспособу.
Снять статор намного проще вращая его, а не выбивая.

Так как витки должны лежать
максимально плотно, то очистил статор от наплывов изоляции,
остатков эпоксидки и прочего. Места, где изоляция
была повреждена, залил эпоксидкой.

1. Подбор эквивалентного по площади сечения
провода

Использовал вспомогательную таблицу для нахождения
эквивалентного по площади сечения провода.

В моем случае: статор был намотан
проводом диаметром 0,19 мм
в семь жил, площадь сечения равна 0,198 мм2.
По таблице эквивалентный диаметр провода равен 0,5 мм, но мы выбираем
ближайшие по площади сечения: 0,173 мм2 (0,47 мм), 0,189 мм2
(0,49 мм)
и 0,204 мм2 (0,51
мм).

2. Выбор диаметра провода и определение реальной заполняемости
паза витками

С точки зрения заполняемости
паза медью и расположения переходов витков провода между зубьями в нашем
случае оптимально намотать два слоя витков. Причем витки первого слоя
обязательно должны лежать максимально плотно!!!

В моем случае: высота паза ~ 3,1-3,2 мм. Следовательно, в
первом слое будет максимум 5-6 витков (исходя из максимального диаметра
провода по лаку). Далее сделал пробную намотку первого слоя проводом разных
диаметров. Максимально плотно (с отсутствием воздушных промежутков между
витками) удалось уложить провод 0,49 мм. Сразу намотал второй слой с целью
узнать максимальное количество витков на нем. Уложилось максимум 3 витка,
причем это «на глаз» с расчетом возможности расположения витков провода на
соседних зубьях.

3. Сравнение заполняемости
паза витками

Также использовал вспомогательную таблицу (см. выше).

В моем случае: площадь сечения
наших 9 витков равна 1,697 мм2. Площадь
семи намотанных до перемотки витков — 1,389 мм2.
Т.е получил увеличение площади сечения на 22%.

Размотал пробные витки и измерил длину провода на зубе,
умножил ее на четыре, прибавил сантиметров 35-40.

В моем случае: 42*4+40=208 см.
Отрезал кусок провода длиной 210
см.

Для перемотки мотора с 12-ти полюсным статором и 10(14)-ти полюсным ротором использовал
схему, которую взял с сайта www. powercroco.de (очень познавательный ресурс).

Предварительно каждый отрезок провода подогнул посередине.
На этом месте будет находиться переход.

Как мотать — сверху вниз, или наоборот не принципиально,
главное не перепутать направление витков.

При намотке первого слоя витков обязательно нужно
обеспечить плотное прилегание витков к железу (изоляции), воздушная пустота
недопустима!!!

1. В свободное пространство между обмотками соседних фаз
вставил пинцетом полоски прессшпана согнутые пополам.

2. Залил обмотки лаком для пропитки обмоток (шеллак).

Успехов…

Этапы перемотки асинхронных электродвигателей

На практике чаще всего подвергаются перемотке асинхронные электродвигатели или же частично конструкционно похожие на них бесколлекторные двигатели постоянного тока. Наиболее типичными причинами для перемотки статора асинхронной электрической машины являются следующие:

  • общий износ рабочих обмоток со снижением минимально-допустимого пробивного напряжения их изоляции
  • межвитковый пробой изоляции, ведущий к образованию короткозамкнутых витков
  • пробой изоляции обмоток на статор либо корпус электрической машины
  • перемотка на другое рабочее напряжение (часто сопряжённая со сменой конфигурации включения обмоток по схеме треугольника, звезды или двойной звезды)
  • требуется изменение числа пар полюсов электродвигателя для смены основной частоты вращения или же изготовление электрической машины с переключаемыми коммутацией обмоток скоростями

Типовые этапы полной перемотки

Перед собственно началом работ по перемотке двигателя проводится его дефектация: визуальным осмотром определяется наличие царапин/вмятин в магнитопроводе, определяется наличие замкнутых пластин и оцениваются параметры существующих/будущих обмоток сообразно с габаритами статора.

Собственно работы начинаются с удаления старых обмоток: как правило, сначала срезаются бандажные/клеевые крепления и фиксируется актуальная схема соединения обмоток (это особенно критично, если двигатель уже ранее перематывался либо модифицировался и его справочная маркировка не соответствует фактическим параметрам). Пазы статора освобождаются по очереди (по кругу), при этом старая обмотка либо сматывается вручную, либо срезается специальным инструментом у торцов статора.

Далее в пазы освобождённого от обмоток и очищенного от следов наплывов лака, остатков иных изолирующих материалов и т.п. статора монтируются новые изолирующие прокладки, а на специальном оборудовании наматываются катушечные группы новой обмотки, которые затем помещаются в пустые пазы статора и фиксируются по месту. Укладка обмоток завершается установкой межкатушечных изолирующих элементов и установкой обвязки (бандажа).

Катушечные группы подключаются согласно схеме, после чего проводится полная проверка их электрических параметров (в том числе замыкание на корпус) и в случае удовлетворительных результатов статор проходит пропитку лаком, после чего проводится его полное отверждение и финишный контроль всех параметров (включая контроль напряжения пробоя), затем осуществляется механическая сборка двигателя и подключение главных выводов обмоток к клеммам, завершающаяся тестовым прогоном электродвигателя.

В итоге перемотка бесколлекторного двигателя позволяет относительно недорого получить электротехническое изделие, по большинству параметров идентичное аналогичному по мощности новому двигателю.

Поделиться с друзьями:


Другие статьи

КПД бесколлекторного электродвигателя Об электровелосипедах

Принцип работы бесколлекторного электродвигателя постоянного тока (альтернативные названия – вентильный, бесщеточный, BLDCM или PMSM мотор) был известен еще на этапе открытия электричества. Но серийное производство таких электромоторов началось с 1962 года – благодаря развитию технологий, возникновению силовых транзисторных ключей бюджетной категории и сильных неодимовых магнитов.

Все электродвигатели постоянного тока – синхронные с самостоятельной синхронизацией. Схема их работы отличается от особенностей действия синхронных моторов переменного тока, поскольку у них нет самосинхронизации. В таблице приведены основные преимущества и недостатки бесколлекторных электромоторов.

Плюсы

Минусы

Надежность, долговечность.

Более высокая стоимость – из-за необходимости использования дорогостоящего регулятора.

Высокий КПД.

Невозможность применения без регулятора, даже для кратковременного включения.

Возможность применения в пожароопасных условиях – благодаря отсутствию искр.

Сложность ремонта, особенно при необходимости перемотки.

Простота эксплуатации.

Незначительный нагрев при работе.

Быстрое достижение предельных оборотов.

Как устроен бесколлекторный электродвигатель

Основные компоненты такого узла – статор с несколькими обмотками и ротор с постоянными магнитами. Для сравнения, конструкция коллекторного мотора диаметрально противоположна – обмотки размещаются на роторе. В БК моторе нет коллектора – увесистого узла, нуждающегося в обслуживании. Его задачи возложены на электронику. Управление обеспечивает регулятор. Благодаря этому конструкция упрощается, электромотор становится более легким и компактным. Уменьшению размеров способствует и использование сильных неодимовых магнитов.

Благодаря замене электронными ключами контактов коллектора и щеток, снижаются коммутационные потери. В итоге, КПД бесколлекторного электродвигателя и значения его удельной мощности – выше, чем у коллекторных моделей. Значения возможной скорости вращения у бесколлекторных устройств шире, а их нагрев в процессе работы – ниже. Такие электромоторы допустимо использовать во влажной и агрессивной среде. К тому же, они почти не вызывают радиопомех.

Как работает бесколлекторный электродвигатель постоянного тока

Работу БК мотора обеспечивает электронный блок управления. Он отвечает за подачу напряжения и обеспечивает правильное вращение. Магнитное поле воздействует на обмотку. Она вращается в нем, поворачиваясь до нужного положения. Для постоянного вращения электронные элементы в необходимые моменты времени подают постоянное напряжение на те или иные обмотки статора.

Большинство бесколлекторных электродвигателей – трехфазные. Но это не значит, что электронный блок управления питает мотор переменным 3-фазным током. Количество фаз соответствует числу обмоток мотора и бывает разным – 1, 2, 3 (чаще всего) и более. С возрастанием числа фаз повышается плавность вращения магнитного поля, но и усложняется система управления. Трехфазная система наиболее распространена благодаря удачному сочетанию плавной работы и умеренной конструкционной сложности.

В 3-фазном электродвигателе 3 обмотки соединяются по схеме «треугольник» или «звезда». Такой мотор имеет 3 провода. Это выводы обмоток.

У электромоторов с датчиками есть еще по 5 проводов: 2 – для питания датчиков положения, 3 – для передачи сигналов от датчиков. В любой момент времени напряжение поступает на 2 из 3-х обмоток. В результате, есть 6 способов подачи на обмотки постоянного напряжения. Так создается вращающееся магнитное поле, поворачиваемое при каждом очередном переключении на 60°.

Использование датчиков положения

Поскольку подача напряжения на обмотки должна осуществляться с учетом позиции ротора, от электронных компонентов требуется способность определять это положение. Данную работу выполняют датчики положения. Они бывают магнитные, оптические и других типов, но самые популярные из них – датчики Холла. В 3-фазном бесколлекторном электромоторе их 3. В схеме бесколлекторного электродвигателя такие датчики могут отсутствовать. Тогда для выяснения позиции ротора измеряется напряжение на временно свободной обмотке. Этот способ может использоваться исключительно при вращении электромотора.

В техническом аспекте желательно применять электромоторы с датчиками положения, поскольку они проще в управлении. Но в таком случае придется позаботиться о питании датчиков и проложить провода от них к электронике, отвечающей за управление. Если же один из датчиков выйдет из строя, мотор не сможет работать. Придется разбирать его и менять неисправные элементы.

При проблематичном размещении датчиков в корпусе электромотора применяется конструкция без них. В таком случае используется электронный блок, соответствующий параметрам конкретной модели электродвигателя и способный управлять им без использования датчиков. Но такие двигатели допустимо применять, только если они стартуют без значительной нагрузки на валу, причем при старте могут наблюдаться колебания оси. В остальных случаях (электротранспорт, подъемные устройства) обязательно использование электромоторов с датчиками.

Предлагаем вашему вниманию обзор электрофэтбайков с описанием их достоинств и характерных особенностей.

Перейти в раздел электромоторы для велосипедов

Бесколлекторные моторы. Вентильный двигатель

Одна из причин, по которой конструкторы проявляют интерес именно к бесколлекторным электродвигателям — это необходимость в высокооборотных моторах с небольшими размерами. Причём у этих двигателей очень точное позиционирование. В конструкции имеется подвижный ротор и неподвижный статор. На роторе находится один постоянный магнит или несколько, расположенных в определённой последовательности. На статоре же находятся катушки, которые создают магнитное поле.

Нужно отметить еще одну особенность — бесколлекторные электродвигатели могут иметь якорь, расположенный как внутри, так и на внешней стороне. Следовательно, два типа конструкции могут иметь определенное применение в различных сферах. При расположении якоря внутри получается добиться очень высокой скорости вращения, поэтому такие моторы очень хорошо работают в конструкциях систем охлаждения. В том случае, если устанавливается привод с внешним расположением ротора, можно добиться очень точного позиционирования, а также высокой устойчивости к перегрузкам. Очень часто такие моторы используются в робототехнике, медицинском оборудовании, в станках с частотным программным управлением.

Как работают моторы

Для того чтобы привести в движение ротор бесколлекторного электродвигателя постоянного тока необходимо использовать специальный микроконтроллер. Его не получится запустить таким же образом, как синхронную или асинхронную машину. При помощи микроконтроллера получается включить обмотки двигателя так, чтобы направление векторов магнитных полей на статоре и якоре были ортогональны.

Другими словами, при помощи драйвера получается регулировать который действует на ротор бесколлекторного двигателя. Чтобы переместить якорь необходимо осуществить правильную коммутацию в обмотках статора. К сожалению, обеспечить плавное управление вращением не получается. Зато можно очень быстро увеличить ротора электродвигателя.

Отличия коллекторных и бесколлекторных двигателей

Основное отличие заключается в том, что на бесколлекторных электродвигателях для моделей отсутствует обмотка на роторе. В случае с коллекторными электромоторами, на их роторах имеются обмотки. А вот постоянные магниты устанавливаются на неподвижной части двигателя. Кроме того, на роторе устанавливается специальной конструкции коллектор, к которому производится подключение графитовых щёток. С их помощью подается напряжение на обмотку ротора. Принцип работы бесколлекторного электродвигателя тоже существенно отличается.

Как работает коллекторная машина

Чтобы произвести запуск коллекторного двигателя, потребуется подать напряжение на обмотку возбуждения, которая расположена непосредственно на якоре. При этом образуется постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитами на статоре, в результате чего проворачиваются якорь и коллектор, закрепленный на нём. При этом подается питание на следующую обмотку, происходит повтор цикла.

Скорость вращения ротора зависит напрямую от того, насколько интенсивно магнитное поле, а последняя характеристика зависит напрямую от величины напряжения. Следовательно, чтобы увеличить или уменьшить частоту вращения, необходимо изменить напряжение питания.

Для реализации реверса потребуется только лишь изменить полярность подключения мотора. Для такого управления не нужно использовать специальные микроконтроллеры, изменять частоту вращения можно при помощи обычного переменного резистора.

Особенности бесколлекторных машин

Но вот управление бесколлекторным электродвигателем невозможно без использования специальных контроллеров. Исходя из этого, можно сделать вывод, что в качестве генератора моторы такого типа применяться не могут. Для эффективности управления можно отслеживать положение ротора с помощью нескольких датчиков Холла. При помощи таких несложных устройств получается значительно улучшить характеристики, но стоимость электродвигателя увеличится в несколько раз.

Запуск бесколлекторных моторов

Изготавливать микроконтроллеры самостоятельно нет смысла, намного лучшим вариантом окажется покупка готового, пусть и китайского. Но необходимо придерживаться следующих рекомендаций при выборе:

  1. Учитывайте максимально допустимую силу тока. Этот параметр обязательно пригодится для различных видов работы привода. Характеристика часто указывается производителями непосредственно в названии модели. Очень редко указываются значения, характерные для пиковых режимов, в которых микроконтроллер не может работать продолжительное время.
  2. Для продолжительной работы необходимо учитывать и максимальную величину напряжения питания.
  3. Обязательно учитывайте сопротивление всех внутренних цепей микроконтроллера.
  4. Обязательно нужно учитывать максимальное число оборотов, которое характерно для работы этого микроконтроллера. Обратите внимание на то, что он не сможет увеличить максимальную частоту вращения, так как ограничение сделано на уровне программного обеспечения.
  5. Дешёвые модели микроконтроллерных устройств имеют импульсов в интервале 7…8 кГц. Дорогие экземпляры можно перепрограммировать, и этот параметр увеличивается в 2-4 раза.

Старайтесь подбирать микроконтроллеры по всем параметрам, так как они влияют на мощность, которую может развить электродвигатель.

Как осуществляется управление

Электронный блок управления позволяет провести коммутацию обмоток привода. Для определения момента переключения при помощи драйвера отслеживается положение ротора по датчику Холла, установленном на приводе.

В том случае, если нет таких устройств, необходимо считывать обратное напряжение. Оно генерируется в катушках статора, не подключенных на данный момент времени. Контроллер — это аппаратно-программный комплекс, он позволяет отслеживать все изменения и максимально точно задавать порядок коммутации.

Трехфазные бесколлекторные электродвигатели

Очень много бесколлекторных электродвигателей для авиамоделей выполняется под питание постоянным током. Но существуют и трехфазные экземпляры, в которых устанавливаются преобразователи. Они позволяют из постоянного напряжения сделать трехфазные импульсы.

Работа происходит следующим образом:

  1. На катушку «А» поступают импульсы с положительным значением. На катушку «В» — с отрицательным значением. В результате этого якорь начнет двигаться. Датчики фиксируют смещение и подаётся сигнал на контроллер для осуществления следующей коммутации.
  2. Происходит отключение катушки «А», при этом импульс положительного значения поступает на обмотку «С». Коммутация обмотки «В» не претерпевает изменений.
  3. На катушку «С» попадается положительный импульс, а отрицательный поступает на «А».
  4. Затем вступает в работу пара «А» и «В». На них и подаются положительные отрицательные значения импульсов соответственно.
  5. Затем положительный импульс опять поступает на катушку «В», а отрицательный на «С».
  6. На последнем этапе происходит включение катушки «А», на которую поступает положительный импульс, и отрицательный идет к С.

И после этого происходит повтор всего цикла.

Преимущества использования

Изготовить своими руками бесколлекторный электродвигатель сложно, а реализовать микроконтроллерное управление практически невозможно. Поэтому лучше всего использовать готовые промышленные образцы. Но обязательно учитывайте достоинства, которые получает привод при использовании бесколлекторных электродвигателей:

  1. Существенно больший ресурс, нежели у коллекторных машин.
  2. Высокий уровень КПД.
  3. Мощность выше, нежели у коллекторных моторов.
  4. Скорость вращения набирается намного быстрее.
  5. Во время работы не образуются искры, поэтому их можно использовать в условиях с высокой пожарной опасностью.
  6. Очень простая эксплуатация привода.
  7. При работе не нужно использовать дополнительные компоненты для охлаждения.

Среди недостатков можно выделить очень высокую стоимость, если учитывать еще и цену контроллера. Даже кратковременно включить для проверки работоспособности такой электродвигатель не получится. Кроме того, ремонтировать такие моторы намного сложнее из-за их особенностей конструкции.

Наверняка задавался вопросом, чем же отличается такой двигатель от других двигателей, например от тех, что стоят в сверлильных станках. Двигатели, установленные в не очень мощных станках, обычно не искрят, и работают они не так шумно, как та же дрель, обладающая меньшей чем станок мощностью.

В чем же дело? Дело в том, что двигатель с щетками — это коллекторный двигатель, а двигатель без щеток — бесколлекторный
. Для решения разных задач подойдет свой тип двигателя — где-то лучше подойдет коллекторный, а где-то можно установить только бесколлекторный.

Коллекторный двигатель

Двигатель коллекторный имеет, как правило, всего два провода питания, он прост в управлении, достаточно регулировать постоянное или переменное напряжение питания и обороты станут соответственно меняться. Управлять коллекторным двигателем можно даже при помощи нехитрого диммера. Главное достоинство коллекторного двигателя — высокие обороты (десятки тысяч в минуту) при высоком крутящем моменте.

Принцип работы коллекторного двигателя очень прост. По сути, ротор его представляет собой набор медных рамок в магнитопроводе, которые поочередно коммутируются к источнику питания на коллекторно-щеточном узле. Статор может быть как из постоянных магнитов, так и с обмоткой, питаемой от того же источника, что и ротор, или от отдельного источника, а иногда статор и ротор включены в единую последовательную цепь (как например двигатели стиральных машинок-автоматов).

На каждую из секций обмотки ротора, через коллекторно-щеточный узел, поочередно, в процессе вращения ротора, подается электрический ток, в результате ротор перемагничивается, приобретая четко выраженные северный и южный магнитные полюсы, благодаря которым и происходит вращение ротора внутри статора (полюсы ротора выталкиваются полюсами статора, затем ротор дальше перемагничивается и вновь выталкивается). Поскольку ротор каждый раз коммутируется к источнику питания очередной секцией, вращение не останавливается, пока на коллектор подается питание.

Основной недостаток коллекторного двигателя

Обороты коллекторного двигателя очень удобно регулировать, но когда они достаточно высоки, щетки дают о себе знать. Поскольку щетки все время плотно прилегают к коллектору, на высоких оборотах они быстро изнашиваются, со временем так или иначе засоряются, и в конце концов начинают искрить.

Износ щеток, и вообще коллекторно-щеточного узла, ведет к снижению эффективности коллекторного двигателя. Таким образом, сам коллекторно-щеточный узел — это и есть главный недостаток коллекторных двигателей
. Сегодня от коллекторных двигателей стараются отказываться в пользу бесщеточных шаговых.

У бесколлекторного двигателя нет ни коллектора, ни щеток. Простейший пример бесколлекторного двигателя — асинхронный трехфазный двигатель с ротором типа «беличья клетка». Еще один пример бесколлекторного двигателя — более современный — шаговый двигатель с магнитным ротором
. Обмотки статора бесколлекторного двигателя сами перемагничиваются так, чтобы ротор все время разворачивался и непрерывно таким образом вращался.

Чаще всего современные бесколлекторные двигатели оснащаются датчиком положения ротора, по сигналам с которого работает регулятор скорости вращения двигателя. Сигнал с датчика положения ротора передается на процессор более 100 раз в секунду, в результате получается точное позиционирование ротора и высокий крутящий момент. Бывают, конечно, бесколлекторные двигатели и без датчика положения ротора, яркий пример — тот же асинхронный трехфазный мотор. Моторы без датчика положения стоят дешевле чем с датчиком.

Достоинства бесколлекторных двигателей

Поскольку ресурс подшипников ротора крайне велик, можно сказать, что в бесколлекторном двигателе практически отсутствуют изнашиваемые со временем детали, и он вообще не требует обслуживания в процессе эксплуатации. Здесь сведено к минимуму трение, отсутствует проблема перегрева коллектора, в целом надежность и эффективность бесколлекторных двигателей очень высоки.

Нет искрящих щеток, датчик положения ротора поможет сделать управление точным, — недостатков практически нет, одни достоинства. Разве что цена качественных шаговых двигателей выше чем у коллекторных (плюс драйвер), но это ничто по сравнению с регулярной заменой пружин, щеток и коллекторов у коллекторных двигателей.

Бытовая и медицинская техника, авиамоделирование, трубозапорные приводы газо- и нефтепроводов – это далеко не полный перечень областей применения бесколлекторных двигателей (БД) постоянного тока. Давайте рассмотрим устройство и принцип действия этих электромеханических приводов, чтобы лучше понять их достоинства и недостатки.

Общие сведения, устройство, сфера применения

Одна из причин проявления интереса к БД – это возросшая потребность в высокооборотных микродвигателях, обладающих точным позиционированием. Внутренне устройство таких приводов продемонстрировано на рисунке 2.

Рис. 2. Устройство бесколлекторного двигателя

Как видите, конструкция представляет собой ротор (якорь) и статор, на первом имеется постоянный магнит (или несколько магнитов, расположенных в определенном порядке), а второй оборудован катушками (В) для создания магнитного поля.

Примечательно, что эти электромагнитные механизмы могут быть как с внутренним якорем (именно такой тип конструкции можно увидеть на рисунке 2), так и внешним (см. рис. 3).

Рис. 3. Конструкция с внешним якорем (outrunner)

Соответственно, каждая из конструкций имеет определенную сферу применения. Устройства с внутренним якорем обладают высокой скоростью вращения, поэтому используются в системах охлаждения, в качестве силовых установок дронов и т.д. Приводы с внешним ротором используются там, где требуется точное позиционирование и устойчивость к перегрузкам по моменту (робототехника, медицинское оборудование, станки ЧПУ и т.д.).

Принцип работы

В отличие от других приводов, например, асинхронной машины переменного тока, для работы БД необходим специальный контроллер, который включает обмотки таким образом, чтобы векторы магнитных полей якоря и статора были ортогональны друг к другу. То есть, по сути, устройство-драйвер регулирует вращающий момент, действующий на якорь БД. Наглядно этот процесс продемонстрирован на рисунке 4.

Как видим, для каждого перемещения якоря необходимо выполнять определенную коммутацию в обмотке статора двигателя бесколлекторного типа. Такой принцип работы не позволяет плавно управлять вращением, но дает возможность быстро набрать обороты.

Отличия коллекторного и бесколлекторного двигателя

Привод коллекторного типа отличается от БД как конструктивными особенностями (см. рис 5.), так и принципом работы.

Рис. 5. А – коллекторный двигатель, В – бесколлекторный

Рассмотрим конструктивные отличия. Из рисунка 5 видно, что ротор (1 на рис. 5) двигателя коллекторного типа, в отличие от бесколлекторного, имеет катушки, у которых простая схема намотки, а постоянные магниты (как правило, два) установлены на статоре (2 на рис. 5). Помимо этого на валу установлен коллектор, к которому подключаются щетки, подающие напряжение на обмотки якоря.

Кратко расскажем о принципе работы коллекторных машин. Когда на одну из катушек подается напряжение, происходит ее возбуждение, и образуется магнитное поле. Оно вступает во взаимодействие с постоянными магнитами, это заставляет проворачиваться якорь и размещенный на нем коллектор. В результате питание подается на другую обмотку и цикл повторяется.

Частота вращения якоря такой конструкции напрямую зависит от интенсивности магнитного поля, которое, в свою очередь, прямо пропорционально напряжению. То есть, чтобы увеличить или уменьшить обороты, достаточно повысить или снизить уровень питания. А для реверса необходимо переключить полярность. Такой способ управления не требует специального контролера, поскольку регулятор хода можно сделать на базе переменного резистора, а обычный переключатель будет работать как инвертор.

Конструктивные особенности двигателей бесколлекторного типа мы рассматривали в предыдущем разделе. Как вы помните, их подключение требует наличия специального контролера, без которого они просто не будут работать. По этой же причине эти двигатели не могут использоваться как генератор.

Стоит также отметить, что в некоторых приводах данного типа для более эффективного управления отслеживаются положения ротора при помощи датчиков Холла. Это существенно улучшает характеристики бесколлекторных двигателей, но приводит к удорожанию и так недешевой конструкции.

Как запустить бесколлекторный двигатель?

Чтобы заставить работать приводы данного типа, потребуется специальный контроллер (см. рис. 6). Без него запуск невозможен.

Рис. 6. Контроллеры бесколлекторных двигателей для моделизма

Собирать самому такое устройство нет смысла, дешевле и надежней будет приобрести готовый. Подобрать его можно по следующим характеристикам, свойственным драйверам шим каналов:

  • Максимально допустимая сила тока, эта характеристика приводится для штатного режима работы устройства. Довольно часто производители указывают такой параметр в названии модели (например, Phoenix-18). В некоторых случаях приводится значение для пикового режима, который контролер может поддерживать несколько секунд.
  • Максимальная величина штатного напряжения для продолжительной работы.
  • Сопротивление внутренних цепей контроллера.
  • Допустимое число оборотов, указывается в rpm. Сверх этого значения контроллер не позволит увеличить вращение (ограничение реализовано на программном уровне). Следует обратить внимание, что частота вращения всегда приводится для двухполюсных приводов. Если пар полюсов больше, следует разделить значение на их количество. Например, указано число 60000 rpm, следовательно, для 6-и магнитного двигателя частота вращения составит 60000/3=20000 prm.
  • Частота генерируемых импульсов, у большинства контролеров этот параметр лежит в пределах от 7 до 8 кГц, более дорогие модели позволяют перепрограммировать параметр, увеличив его до 16 или 32 кГц.

Обратим внимание, что первые три характеристики определяют мощность БД.

Управление бесколлекторным двигателем

Как уже указывалось выше, управление коммутацией обмоток привода осуществляется электроникой. Чтобы определить, когда производить переключения, драйвер отслеживает положение якоря при помощи датчиков Холла. Если привод не снабжен такими детекторами, то в расчет берется обратная ЭДС, которая возникает в неподключенных катушках статора. Контроллер, который, по сути, является аппаратно-программным комплексом, отслеживает эти изменения и задает порядок коммутации.

Трёхфазный бесколлекторный электродвигатель постоянного тока

Большинство БД выполняются в трехфазном исполнении. Для управления таким приводом в контролере имеется преобразователь постоянного напряжения в трехфазное импульсное (см. рис.7).

Рисунок 7. Диаграммы напряжений БД

Чтобы объяснить, как работает такой вентильный двигатель, следует вместе с рисунком 7 рассматривать рисунок 4, где поочередно изображены все этапы работы привода. Распишем их:

  1. На катушки «А» подается положительный импульс, в то время как на «В» – отрицательный, в результате якорь сдвинется. Датчиками зафиксируется его движение и подастся сигнал для следующей коммутации.
  2. Катушки «А» отключается, и положительный импульс идет на «С» («В» остается без изменения), далее подается сигнал на следующий набор импульсов.
  3. На «С» – положительный, «А» – отрицательный.
  4. Работает пара «В» и «А», на которые поступают положительный и отрицательный импульсы.
  5. Положительный импульс повторно подается на «В», и отрицательный на «С».
  6. Включаются катушки «А» (подается +) и повторяется отрицательный импульс на «С». Далее цикл повторяется.

В кажущейся простоте управления есть масса сложностей. Нужно не только отслеживать положение якоря, чтобы произвести следующую серию импульсов, а и управлять частотой вращения, регулируя ток в катушках. Помимо этого следует выбрать наиболее оптимальные параметры для разгона и торможения. Стоит также не забывать, что контроллер должен быть оснащен блоком, позволяющим управлять его работой. Внешний вид такого многофункционального устройства можно увидеть на рисунке 8.

Рис. 8. Многофункциональный контроллер управления бесколлекторным двигателем

Преимущества и недостатки

Электрический бесколлекторный двигатель имеет много достоинств, а именно:

  • Срок службы значительно дольше, чем у обычных коллекторных аналогов.
  • Высокий КПД.
  • Быстрый набор максимальной скорости вращения.
  • Он более мощный, чем КД.
  • Отсутствие искр при работе позволяет использовать привод в пожароопасных условиях.
  • Не требуется дополнительное охлаждение.
  • Простая эксплуатация.

Теперь рассмотрим минусы. Существенный недостаток, который ограничивает использование БД – их относительно высокая стоимость (с учетом цены драйвера). К числу неудобств следует отнести невозможность использования БД без драйвера, даже для краткосрочного включения, например, чтобы проверить работоспособность. Проблемный ремонт, особенно если требуется перемотка.

Принцип действия которого основан на частотном регулировании и самосинхронизации получил название бесколлекторного двигателя. В данной конструкции, вектор магнитного поля статора управляется относительно положения ротора. Бесколлекторный двигатель был создан для того, чтобы улучшить свойства стандартных коллекторных электродвигателей постоянного тока.

Он органично соединил в себе самые лучшие качества двигателей постоянного тока и бесконтактных электродвигателей.

Основные отличия от обычных двигателей

Бесколлекторный двигатель нередко используются в радиоуправляемых моделях летательных аппаратов. Их выдающиеся характеристики и живучесть получили широкую популярность, благодаря отсутствию трущихся деталей в виде щеток, которые осуществляют передачу тока.

Для того, чтобы более полно представить разницу, нужно вспомнить, что в стандартном коллекторном электродвигателе происходит вращение ротора с обмотками внутри статора, основой которого служат постоянные магниты. Коммутация обмоток производится с помощью коллектора, в зависимости от положения ротора. В электродвигателе переменного тока, наоборот, ротор с магнитом вращается внутри статора с обмотками. Примерно такую же конструкцию имеет двигатель.

В отличие от стандартных двигателей, в бесколлекторном в качестве подвижной части выступает статор, в котором размещены постоянные магниты, а роль неподвижной части играет ротор с трехфазными обмотками.

Принцип работы бесколлекторного электродвигателя

Вращение двигателя осуществляется путем смены направления магнитного поля в обмотках ротора в определенной последовательности. В этом случае, постоянные магниты взаимодействуют с магнитными полями ротора и приводят в движение подвижный статор. В основе этого движения лежит основное свойство магнитов, когда одноименные полюса отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

Управление магнитными полями в обмотках ротора и их сменой, происходит с помощью контроллера. Он представляет собой достаточно сложное устройство, способное коммутировать высокие токи с большой скоростью. Контроллер обязательно имеет в своей схеме бесколлекторный электродвигатель, что в значительной степени удорожает его использование.

В бесколлекторных электродвигателях отсутствуют какие-либо вращающиеся контакты и любые контакты, способные переключаться. В этом состоит их главное преимущество перед обычными электродвигателями, поскольку все потери от трения сведены к минимуму.

Это разновидность электродвигателя переменного тока, у которого коллекторно-щеточный узел заменен бесконтактным полупроводниковым коммутатором, управляемым датчиком положения ротора. Иногда можно встретить такую аббревиатуру: BLDС — это brushless DC motor. Для простоты буду называть его двигатель-бесколлекторник или просто БК.

Бесколлекторные двигатели достаточно популярны из-за своей специфики: отсутствуют расходные материалы типа щеток, отсутствует угольная/металлическая пыль внутри от трения, отсутствуют искры (а это огромное направление взрыво и огне безопасных приводов/насосов). Используются начиная от вентиляторов и насосов заканчивая высокоточными приводами.
Основное применение в моделизме и любительских конструкциях: двигатели для радиоуправляемых моделей.

Общий смысл этих двигателей — три фазы и три обмотки (или несколько обмоток соединенных в три группы) управление которыми осуществляется сигналом в виде синусоиды или приближенной синусоиды по каждой из фаз, но с некоторым сдвигом. На рисунке простейшая иллюстрация работы трехфазного двигателя.

Соответственно, одним из специфичных моментов управления БК двигателями является применение специального контроллера-драйвера, который позволяет регулировать импульсы тока и напряжения по каждой фазе на обмотках двигателя, что в итоге дает стабильную работу в широком диапазоне напряжений. Это так называемые ESC контроллеры.

БК моторы для р/у техники бывают различных типоразмеров и исполнения. Одни из самых мощных это серии 22 мм, 36 мм и 40/42 мм. По конструкции они бывают с внешним ротором и внутренним (Outrunner, Inrunner). Моторы с внешним ротором по факту не имеют статичного корпуса (рубашки) и являются облегченными. Как правило, используют в авиамоделях, в квадракоптерах и т.п.
Двигатели с внешним статором проще сделать герметичными. Подобные применяют для р/у моделей, которые подвергаются внешним воздействиям тип грязи, пыли, влаги: багги, монстры, краулеры, водные р/у модели).
Например, двигатель типа 3660 можно запросто установить в р/у модель автомобиля типа багги или монстра и получить массу удовольствия.

Также отмечу различную компоновку самого статора: двигатели 3660 имеют 12 катушек, соединенных в три группы.
Это позволяет получить высокий момент на валу. Выглядит это примерно так.

Соединены катушки примерно вот так

Если разобрать двигатель и извлечь ротор, то можно увидеть катушки статора.
Вот что внутри 3660 серии

еще фото

Любительское применение подобным двигателей с высоким моментом — в самодельных конструкциях, где требуется малогабаритный мощный оборотистый двигатель. Это могут быть вентиляторы турбинного типа, шпиндели любительских станков и т.п.

Так вот, с целью установки в любительский станок для сверления и гравировки был взят набор бесколлекторного двигателя вместе с ESC контроллером
GoolRC 3660 3800KV Brushless Motor with ESC 60A Metal Gear Servo 9.0kg Set

Плюсом в наборе был сервопривод на 9 кг, что очень удобно для самоделок.

Общие требования при выборе мотора были следующие:
— Количество оборотов/вольт не менее 2000, так как планировалось использование с низковольтными источниками (7.4…12В).
— Диаметр вала 5мм. Рассматривал варианты с валом 3.175 мм (это серия 24 диаметра БК двигателей, например, 2435), но тогда бы пришлось докупать новый патрон ER11. Есть варианты еще мощнее, например, двигатели 4275 или 4076, с валом 5 мм, но они соответственно дороже.

Характеристики бесколлекторного мотора GoolRC 3660:

Модель: GoolRC 3660
Мощность: 1200W
Рабочее напряжение: до 13V
Предельный ток: 92A
Обороты на вольт (RPM/Volt): 3800KV
Максимальные обороты: до 50000
Диаметр корпуса: 36mm
Длина корпуса: 60mm
Длина вала: 17mm
Диаметр вала: 5mm
Размер установочных винтов: 6 шт * M3 (короткие, я использовал М3*6)
Коннекторы: 4mm позолоченные «бананы» male
Защита: от пыли и влаги

Характеристики ESC контроллера:

Модель: GoolRC ESC 60A
Продолжительный ток: 60A
Пиковый ток: 320A
Применяемый аккумуляторные батареи: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5.8V / 3A
Коннекторы (Вход): T plug male
Коннекторы (вызод.): 4mm позолоченные «бананы» female
Размеры: 50 х 35 х 34mm (без учета длины кабелей)
Защита: от пыли и влаги

Характеристики сервомашинки:

Рабочее напряжение: 6.0V-7.2V
Скорость поворота (6.0V): 0.16sec/60° без нагрузки
Скорость поворота (7.2V): 0.14sec/60° без нагрузки
Момент удержания (6.0V): 9.0kg.cm
Момент удержания (7.2V): 10.0kg.cm
Размеры: 55 х 20 х 38mm (Д * Ш * В)

Параметры комплекта:

Размер упаковки: 10.5 х 8 х 6 см
Масса упаковки: 390 гр
Фирменная упаковка с логотипом GoolRC

Состав комплекта:

1 * GoolRC 3660 3800KV Motor
1 * GoolRC 60A ESC
1 * GoolRC 9KG Servo
1 * Информационный листок

Размеры для справки и внешний вид двигателя GoolRC 3660 с указанием основных моментов

Теперь несколько слов о самой посылке.
Посылка пришла в виде небольшого почтового пакета с коробкой внутри

Доставлялась альтернативной почтовой службой, не почтой России, о чем и гласит транспортная накладная

В посылке фирменная коробочка GoolRC

Внутри комплект бесколлекторного двигателя типоразмера 3660 (36х60 мм), ESC-контроллера для него и сервомашинки с комплектом

Теперь рассмотрим весь комплект по отдельным составляющим. Начнем с самого главного — с двигателя.

БК двигатель GoolRC представляет собой цилиндр из алюминия, размеры 36 на 60 мм. С одной стороны выходят три толстых провода в силиконовой оплетке с «бананами», с другой стороны вал 5 мм. Ротор с двух сторон установлен на подшипниках качения. На корпусе присутствует маркировка модели

Еще фотография. Внешняя рубашка неподвижная, т.е. тип мотора Inrunner.

Маркировка на корпусе

С заднего торца видно подшипник

Заявлена защита от брызг и влаги
Выходят три толстых, коротких провода для подключения фаз: u v w. Если будете искать клеммы для подключения — это бананы 4 мм

Провода имеют термоусадку разного цвета: желтый, оранжевый и синий

Размеры мотора: диаметр и длина вала совпадают с заявленными: Вал 5х17 мм

Габариты корпуса двигателя 36х60 мм

Сравнение с коллекторным 775 двигателем

Сравнение с б/к шпинделем на 300Вт (и ценой около $100). Напоминаю, что у GoolRC 3660 заявлена пиковая мощность 1200Вт. Даже если использовать треть мощности, все равно это дешевле и больше, чем у этого шпинделя

Сравнение с другими модельными двигателями

Для корректной работы двигателя потребуется специальный ESC контроллер (который есть в комплекте)

ESC контроллер — это плата драйвера двигателя с преобразователем сигнала и мощными ключами. На простых моделях вместо корпуса используется термоусадка, на мощных — корпус с радиатором и активным охлаждением.

На фото контроллер GoolRC ESC 60A по сравнению с «младшим» братом ESC 20A

Обратите внимание: присутствует тумблер выключения-выключения на отрезке провода, который можно встроить в корпус устройства/игрушки

Присутствует полный комплект разъемов: входные Т-коннекторы, 4 мм бананы-гнезда, 3-пиновый вход управляющего сигнала

Силовые бананы 4 мм — гнезда, маркируются аналогично по цветам: желтый, оранжевый и синий. При подключении перепутать можно только умышленно

Входные Т-коннекторы. Аналогично перепутать полярность можно если вы очень сильный)))))

На корпусе присутствует маркировка с названием и характеристиками, что очень удобно

Охлаждение активное, работает и регулируется автоматически.

Для оценки размеров приложил PCB ruller

В наборе также присутствует сервомашинка GoolRC на 9 кг.

Плюс как и для любой другой сервомашинки в комплекте идет набор рычагов (двойной, крест, звезда, колесо) и крепежная фурнитура (понравилось, что есть проставки из латуни)

Макрофото вала сервомашинки

Пробуем закрепить крестообразный рычаг для фотографии

На самом деле интересно проверить заявленные зарактеристики — это металлический комплект шестерен внутри. Разбираем сервомашинку. Корпус сидит на герметике по кругу, а внутри присутствует обильная смазка. Шестерни и правда металлические.

Фото платы управления сервой

Для чего все это затевалось: для того, чтобы попробовать БК двигатель как сверлилку/гравировалку. Все таки заявлена пиковая мощность 1200Вт.
Я выбрал проект сверлильного станка для подготовки печатных плат на . Там есть множество проектов для изготовления светильного настольного станка. Как правило, все эти проекты малогабаритные и предназначены для установки небольшого двигателя постоянного тока.

Я выбрал один из и доработал крепление в части держателей двигателя 3660 (родной двигатель был меньше и имел другие размеры креплений)

Привожу чертеж посадочных мест и габаритов двигателя 3660

В оригинале стоит более слабый двигатель. Вот эскиз крепления (6 отверстий для М3х6)

Скрин из программы для печати на принтере

Заодно напечатал и хомут для крепления сверху

Мотор 3660 с установленным цанговым патроном типа ER11

Для подключения и проверки БК мотора потребуется собрать следующую схему: источник питания, сервотестер или плата управления, ESC-контроллер двигателя, двигатель.
Я использую самый простой сервотестер, он также дает нужный сигнал. Его можно использовать для включения и для регулировки оборотов двигателя

При желании можно подключить микроконтроллер (Ардуино и т.п.). Привожу схему из интернета с подключением аутраннера и 30А контроллера. Скетчи найти не проблема.

Соединяем все, по цветам.

Источник показывает, что холостой ток контроллера небольшой (0.26А)

Теперь сверлильный станок.
Собираем все и крепим на стойку

Для проверки собираю без корпуса, потом допечатаю корпус, куда можно установить штатный выключатель, крутилку сервотестера

Еще одно применение подобного 3660 БК двигателя — в качестве шпинделя станков для сверления и фрезеровки печатных плат

Про сам станок обзор доделаю чуть позже. Будет интересно проверить гравировку печатных плат с помощью GoolRC 3660

Заключение

Двигатель качественный, мощный, крутящий момент с запасом подойдет под любительские цели.
Конкретно живучесть подшипников при боковом усилии при фрезеровки/гравировки покажет время.
Определенно существует выгода применения модельных двигателей в любительских целях, а также простота работы и сборки конструкций на них по сравнению с шпинделями для ЧПУ, которые дороже и требуют специального оборудования (источники питания с регулировкой оборотов, драйверы, охлаждение и т.п.).

При заказе пользовался купоном SALE15
со скидкой 5% на все товары магазина.

Спасибо за внимание!

Планирую купить

+59

Добавить в избранное

Обзор понравился

+92

+156

Синхронные двигатели на постоянных магнитах


Один из довольно сложных и требующих обслуживания элементов мотора – это коллектор. Он усложняет конструкцию, а также увеличивает габариты двигателя. Поэтому, если вы хотите выбрать компактный и высокопроизводительный электродвигатель, в котором отсутствуют вращающиеся контакты – основной источник потерь в моторах на постоянных магнитах – вам стоит купить бесколлекторный электродвигатель.


Как понятно из названия, синхронные двигатели на постоянных магнитах – это двигатели постоянного тока, в чьей конструкции отсутствует коллектор, их также можно заказать под именем вентильных или, как принято в зарубежной документации, бесщеточных электродвигателей постоянного тока. Они состоят из статора с обмотками и ротора с постоянными магнитами, и их стоимость несколько выше стандартных коллекторных моторов. Это обусловлено управлением электронного регулятора. Раньше подобный блок управления был довольно дорог и не обладал необходимыми характеристиками. Однако с течением времени показатели допустимого рабочего тока и внутреннего сопротивления улучшились, а цена уменьшилась.


Чем же хорош бесколлекторный синхронный электродвигатель? Купить его стоит, если вы стремитесь выбрать мотор со сравнительно небольшими габаритами и низкой потребляемой мощностью. Преимущество таких электродвигателей кроется в отсутствии коллектора, из-за чего:

  • размер двигателя становится компактнее;
  • уменьшены потери на коммутацию, так как роль щеток и контактов коллектора играют электронные ключи;
  • снижен порог нагревания;
  • получен высокий крутящийся момент с нулевой скорости вращения;
  • зафиксирован хороший перенос высокой стартовой нагрузки;
  • КПД двигателей на магнитах составляет 80-95%, что гарантирует лучшее соотношение цена/качество.


Также стоит купить синхронный двигатель постоянного тока на постоянных магнитах, если вы выбираете оборудование, не создающее радиопомех. Синхронные электродвигатели такого рода используются даже в тяжелых или агрессивных условиях промышленной отрасли, в военной и оборонной сфере.


Хотите заказать двигатель постоянного тока на постоянных магнитах? Купить его в Минске можно у менеджеров ЗАО «Вольна». Достаточно оформить онлайн-заказ на сайте или позвонить по телефону + 375-17-510-95-00.

Как перемотать бесщеточный двигатель

В этом коротком руководстве мы объясним, как перемотать бесщеточный двигатель, поврежденный в результате перегорания обмоток из-за перегрузки, короткого замыкания или внезапной блокировки двигателя на полной скорости. Это несложно, когда вы получите полную идею, и это может сэкономить вам много времени (не нужно ждать доставки новых двигателей) и денег (да, вы можете сделать это самостоятельно).

Наиболее частая неисправность двигателя

Есть несколько способов повредить обмотки бесщеточного двигателя:

  1. Перегрузка
  2. Перегрев в результате недостаточного охлаждения
  3. Вибрация и механическое повреждение внутренней обмотки и проводов питания

Перегрузка двигателя — наиболее частая причина выгорания сердечника статора.Если вы загрузите свое судно больше, чем могут поднять гребные винты, двигатель будет очень быстро нагреваться, что приведет к расплавлению внутренней изоляции (полировки, эмали).

Как только эмаль расплавляется, внутри обмотки возникает короткое замыкание, которое вызывает плавление проволоки и выход из строя двигателя. Перегрев двигателя может произойти, если ротор плохо спроектирован, а воздушный поток, охлаждающий обмотки, недостаточен для надлежащего охлаждения внутреннего сердечника статора.

Механическое повреждение и сильная вибрация могут привести к обрыву провода, питающего двигатель, и внутренних сердечников статора.

Выбор правильных бесщеточных двигателей — ключ к достижению оптимальной производительности вашего дрона. Двигатели можно оптимизировать для повышения эффективности на дальних дистанциях, гонок, трюков вольным стилем, tinywhoops и многого другого. Использование неправильного типа двигателя может привести к снижению производительности квадроцикла и, возможно, даже к повреждению чувствительных компонентов дрона, что будет стоить вам денег.

части бесщеточного двигателя

Когда двигатель включен, ротор фиксируется на статоре с помощью ключа C-образного зажима, который фиксирует вал — он останавливает ротор от вылета из подшипника двигателя вместе с пропеллер и все, что связано с валом.

Статор изготовлен из крошечных металлических листов и защищен промышленным лаком, устойчивым к высоким температурам, обычно оливково-зеленого цвета. Он сделан из листов, а не из цельного куска металла, потому что создает более эффективное магнитное поле. Всего несколько витков вокруг каждого зубца статора создают магнитное поле, управляемое ESC.

В трехфазных двигателях количество полюсов статора должно делиться на 3.

В качестве примера возьмем поплавки BARD Lil ‘с 9 зубьями двигателя.Однако количество магнитов на двигателе может быть разным. Типоразмеры двигателей 11xxx, 12xxx и т. Д. Обычно имеют 12 магнитов и 9 полюсов статора. Маркировка, которую мы используем (для этого примера) — 9Н12П.

Трехфазные двигатели имеют три фазы двигателя, и они подключаются к регулятору скорости (ESC) с помощью трех проводов. Катушки состоят из трех длинных проволок, особым образом намотанных на зубья статора. Это можно сделать двумя способами:

Терминал «звезда»: 3 точки начала проводов образуют нейтральную точку каждой из 3 катушек.В двигателях, которые мы используем в мире RC, эта точка защищена термоусаживающейся трубкой и находится внутри двигателя, обычно под зубьями статора. В терминации Delta нет физической нейтральной точки.

Двигатель с подключением по схеме «треугольник» вращается примерно в 1,8 раза быстрее, чем двигатель с подключением по схеме «звезда», тогда как двигатель с подключением по схеме «треугольник» имеет в 1,8 раза больший крутящий момент. При необходимости можно преобразовать звезду в треугольник и наоборот (скорость или мощность).

Разборка бесщеточного двигателя

Для начала вам необходимо удалить шпонку C-образного зажима, которая удерживает вал ротора внутри подшипника статора и не позволяет ему отсоединиться, когда двигатель находится в режиме работы.

Некоторые утверждают, что удерживание ротора вне статора в течение более длительного периода времени вредно для магнитов, поскольку они начинают терять свою намагниченность. Однако никакая научная теория этого не доказывает или опровергает.

Затем вы снимаете ротор со статора. Рекомендуется хранить C-образный зажим в надежном месте — его довольно легко потерять.

После этого вы удаляете часть обмотки, которая представляет собой нейтральное пятно, и распутываете ее.

В этом примере (и для любого другого двигателя этого типа) лучше всего начинать размотку с этой точки, потому что легче всего подсчитать количество обмоток.

Важно пересчитать их, если это возможно, потому что эта информация понадобится нам для возврата. Если это невозможно (сгоревшие провода легко ломаются, и вам будет сложно их разделить и пересчитать), мы всегда можем отправить электронное письмо в службу поддержки производителя и запросить правильную информацию о толщине провода и количестве витков.

Проволоку нужно извлекать очень осторожно; нужно избегать повреждения промышленного лака на зубьях статора — он защищает жилы жил от короткого замыкания.Для этого желательно использовать пластиковые инструменты. Остатки лака вместе с пятнами грязи и сажи необходимо удалить как следует. При повреждении промышленного лака необходимо нанести на поврежденный участок акриловый лак или другое термостойкое покрытие.

После очистки можно начинать с первых обмоток.

Обмотка бесщеточного двигателя

При ремонте двигателя важно выбрать правильный тип провода. Для двигателей мы используем полированную эмалевую проволоку с более высоким коэффициентом плавления изоляции — эмаль оказалась оптимальной для этого.

На сайте wires.co.uk вы можете найти практически все промышленные провода, необходимые для этой работы. Цены низкие, доставка быстрая, проволока качественная и может быть заказана более чем в одном цвете. Катушки с проволокой весом 50 г (и да, они метрические, даже в Великобритании 🙂) хватит на десятки двигателей, так что лучше заказать именно эту.

Диапазон цен составляет 2–3 фунта стерлингов, в зависимости от толщины проволоки. В этом уроке мы будем использовать проволоку 0,18 мм. Стоит отметить, что толщина проволоки также включает толщину покрытия — это означает, что эффективная толщина проволоки немного ниже.Маркировка толщины указывает также на толщину изоляции (только для указанного сайта). В любом случае всегда полезно заглянуть в каталог, представленный на сайте.

У этого двигателя самая распространенная схема обмотки — ABCABCABC. Намотывать обмотки нужно очень осторожно, первая обмотка снизу двигается вверх к вершине зубца статора.

Когда вы подсчитываете обмотки (ориентир должен быть оригинальным двигателем), вы пропускаете два зубца и наматываете следующий. Когда это будет сделано, пропустите два зубца и намотайте следующий, и снова пропустите два и намотайте следующий, поскольку последняя из фазы A.Сделайте то же самое для фаз B и C.

Обычно производители статора маркируют некоторые зубцы точками. Вы можете использовать их как отправную точку. Сначала вы находите отправную точку и наматываете нужное количество витков.

В качестве примера мы будем использовать 11 обмоток. Вам нужно различать начало и конец провода, чтобы мы не заблудились в них. В моем случае начало провода всегда длиннее конца — это отличный способ узнать, какие провода нужно присоединить к нейтральной точке.

Когда первые три зубца в фазе A отсортированы, вы переходите к следующей фазе от следующего первого зуба по часовой стрелке.Также важно, где заканчиваются провода, потому что внутренний провод должен быть соединен с внешним проводом.

Вы должны быть осторожны — поскольку схема крепления двигателя уже определена, если вы пропустите это место, точка выхода провода не будет совпадать с кронштейном карбонового каркаса, и вам придется переделывать весь двигатель.

После завершения фазы два (B) вы переходите к фазе три (C) так же, как и раньше с фазами A и B.

Затем вы подключаете нейтральную точку (точку подключения) и разделяете провода со всеми три фазы и уберите провода.

Если вы дошли до этого момента, поздравляю, основная часть процесса сделана. Вам нужно осмотреть каждый зуб, проверить, не пересекает ли какая-либо проволока линию зуба (если это так, слегка сдвиньте ее к центру).

Эта ссылка: http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/common/#prettyPhoto — отличный источник информации о других шаблонах. Схема для этого примера, 11xxx, 12xxx и другие, такая же, как шаблон CD-ROM по ссылке выше.

Тестирование бесщеточного двигателя

Когда вы закончили наматывать провод, пора приступить к тестированию.Во-первых, вам нужно припаять провода точки подключения и убедиться, что все три конца провода успешно подключены. Для этого нужно пропитать кончик паяльника припоем, пока не получится паяльная капля. Вы протягиваете провода через каплю, пока эмаль не расплавится и провода не будут спаяны.

Затем вы подключаете три конца к ESC (или, на полетном контроллере, к AIO, как показано в этом примере). В этом случае провода не защищены от вибрации и других механических повреждений, поэтому при обращении с ними нужно соблюдать осторожность.Нужно проверить, нет ли короткого замыкания, и аккуратно вставить ротор. При необходимости точка завершения может быть дополнительно сокращена.

В вашем любимом программном обеспечении для настройки полетного контроллера (Betafllight и т. Д.) Вы можете активировать двигатель, чтобы проверить, работает ли он. Если при подключении аккумулятора вы слышите мелодию инициализации ESC, значит, вы на правильном пути. Вы включаете мотор и прислушиваетесь к любым странным звукам, вибрации и т. Д. На этой фотографии все в порядке. Вы также можете попробовать проверить двигатель на полной мощности, чтобы узнать, не перегревается ли он.

Убедившись, что с мотором все в порядке, вы покрываете обмотки очень тонким слоем прозрачного лака для ногтей, чтобы защитить их от вибрации и движения. Затем вы укорачиваете провода и подготавливаете их для соединения с основными проводами. Будьте осторожны при обрезке проводов — если вы обрежете их слишком коротко, вам придется повторить весь процесс заново, включая удаление только что нанесенного свежего лака с ногтей.

Вы спаиваете все провода вместе, чтобы не торчали меньшие; паяные соединения должны быть параллельны и иметь длину около 2 мм.Такой способ пайки предотвращает разрыв соединения проводов вибрациями.

Нейтральная оконечная точка должна быть максимально укорочена (нужно быть осторожным, чтобы не раскрутить ее в процессе). Термоусаживаемая трубка защитит точку подключения и три основных провода. Диаметр должен быть как можно меньшим — слишком большой можно зацепиться за ротор, и этого, безусловно, следует избегать.

После разогрева термоусаживаемой трубки термоусадочным пистолетом, когда трубка наиболее плотно прилегает к проводам, согните точку подключения и заправьте ее между статором и основанием двигателя, чтобы она не касалась магнитов ротора.

Кроме того, вам необходимо проверить, не касаются ли незащищенные провода зубья статора, и отрегулировать натяжение проволоки, если это так. Когда фиксация закончена, покройте их тонким слоем лака и дайте высохнуть.

Когда лак для ногтей окончательно высохнет и провода будут закреплены на дне статора и основания двигателя, вы защитите их термоусаживающейся трубкой. Будьте осторожны, чтобы не повредить слишком широкую трубу — при сжатии она не должна касаться ротора. Убедившись, что все провода в порядке, можно собирать мотор.

Не забудьте надеть C-образный зажим на нижнюю часть вала перед проверкой двигателя.
Когда двигатель собран, вместе с C-образным зажимом на нижней части вала можно припаять провода к FC и попытаться включить двигатель. Вам также необходимо проверить звуки, которые издает двигатель — убедитесь, что вы попробовали несколько оборотов, и изоляция проводов не касается ротора.

Заключение

По сути, обмотка двигателя не так сложна, как кажется. Пока техника намотки не будет доведена до совершенства, вы потратите сотни метров проволоки, но, как только вы ее получите, она пойдет без проблем.Практика ведет к совершенству. Если у вас возникли проблемы с отделением статора от двигателя (что часто может быть проблематичным), у вас также будут проблемы с намоткой зубьев, ближайших к нижней части основания. Шансы на получение эстетичных обмоток довольно низки.

Наиболее важные упомянутые параметры: количество витков (вы не хотите иметь другое количество витков на зубцах, и вы должны убедиться, что они все одинаковы) и толщина проволоки (слишком тонкая означает более быстрый перегрев и слишком толстая одна означает нехватку места для нужного количества обмоток — вам нужно уравновесить две).

Если двигатель перегорел, а подшипники и ротор кажутся исправными, держитесь за него и исправьте. Вы можете потерпеть неудачу в первый раз, вы можете неправильно посчитать, но когда вы заведете свой первый двигатель и ваше судно успешно полетит, вы никогда больше не выбросите сгоревший двигатель.

Бесщеточный двигатель перемотки на базе BR1103B — fishpepper.de

Если вы читали мое предыдущее руководство о том, как измерить KV-рейтинг бесщеточного двигателя, возможно, вы все еще задаетесь вопросом, зачем вам когда-либо нужно проводить измерения KV самостоятельно.В большинстве случаев производитель должен указывать рейтинг KV, и у него нет причин выставлять вам фальшивый рейтинг.

Я планирую провести несколько тестов тяги и эффективности в ближайшем будущем, и мне нужны специальные версии KV старого доброго мотора Racerstar BR1103B, которые вы пока не можете (?) Купить. Стандартный двигатель выпускается на 8000 кВ и 10000 кВ, моя цель — добавить в эту линейку варианты на 4500 и 6500 кВ, перемотав заводской двигатель. Несмотря на то, что это руководство основано на BR1103B, основные этапы перемотки двигателя одинаковы для всех бесщеточных двигателей Outrunner.

Основы

Перед тем, как начать обучение, я хочу сделать краткий обзор частей бесщеточного двигателя Outrunner. На следующем рисунке показаны основные компоненты, о которых я расскажу в этом посте:

Во время работы двигателя оси ротора, как показано на левой стороне, удерживается на месте с помощью с-клип, стопорного винта или аналогичного крепежа. Статор изготовлен из тонких металлических листов, а несколько обмоток из медной проволоки образуют электромагниты, которые могут создавать магнитные поля, которыми можно управлять с помощью вашего ESC.В трехфазных бесщеточных двигателях количество полюсов статора всегда кратно трем. В случае BR1103B вы можете насчитать девять башмаков статора. Количество магнитов в роторе может быть разным. Есть несколько популярных комбинаций, которые используются чаще всего. В этом случае в роторе установлено двенадцать магнитов, что дает популярную конфигурацию 9Н12П.

Как следует из названия, трехфазный двигатель имеет три фазы двигателя, и вы обычно подключаете его к регулятору скорости с помощью трех проводов.Обмотки такого двигателя состоят из трех длинных проводов, намотанных специальной конфигурацией вокруг нескольких башмаков. Есть два возможных способа соединения шести концов этих трех проводов обмотки:
Этот двигатель использует так называемую схему подключения звездой или звездой: пусковые концы трех катушек соединены вместе и образуют нейтральную точку. Двигатели, используемые в приложениях RC, обычно не имеют этого соединительного вывода наружу, и термоусадка гарантирует, что это не приведет к короткому замыканию.Другая схема завершения называется дельта-завершением. Три пары из двух катушек соединены вместе и выведены наружу. Физической нейтральной точки нет.

Двигатели с подключением по схеме «треугольник» вращаются в 1,7 раза быстрее, чем с подключением по схеме «звезда», тогда как двигатель с подключением по схеме «звезда» имеет в 1,7 раза больше крутящего момента, чем двигатель с подключением по схеме «треугольник». Можно преобразовать двигатель из треугольника и звезды и наоборот, изменив паяные соединения и схему катушек.

Размотка

Скорее всего, вы начнете с уже заведенного двигателя и примените ту же схему обмотки.Начните разборку, сняв C-образный зажим и приподняв ротор. Некоторые люди рекомендуют не оставлять ротор без статора на более длительное время, силовые линии магнитного поля не будут замкнуты и намагниченность может ухудшиться. Я не смог найти научную ссылку на это (если вы действительно дайте мне знать!), Но это может быть хорошей идеей. Для этой цели я использую сгоревший старый статор. Для Racerstar BR1103B лучшая часть для начала раскрутки — это перекресток звезды. Удалите термоусадку и аккуратно раскрутите соединение.

Удалите паяное соединение, отрезав провода острым кусачком, и начните с разматывания первой катушки. В зависимости от того, как были закреплены катушки, можно приложить немного тепла, чтобы размягчить клей.

Обязательно запишите количество витков, ориентацию и порядок витков. Два провода и две трети катушек статора были удалены, остался только один.

Когда закончите, используйте свои записи, чтобы создать схему намотки.На следующем рисунке показаны мои заметки по схеме намотки BR1003B:

В этом двигателе используется самая простая схема обмотки (ABCABCABC) и соединение звездой. Каждый набор из трех катушек, сделанных из одной проволоки, равномерно распределен и намотан на каждый третий башмак. Схемы обмотки двигателя не всегда так просты, если вам интересно, некоторые примеры более сложных схем намотки можно найти по этой ссылке (BR1103B соответствует «CD-ROM»).

В дополнение к схеме намотки вам нужно будет подсчитать количество витков.Я действительно могу порекомендовать считать в пол-оборота. Несмотря на то, что это звучит как очень простая задача, с одной стороны, правильный подсчет в полных оборотах чрезвычайно труден, а с другой стороны, есть двигатели, которые используют n + пол-оборота для катушек. В итоге я насчитал 20 полуворотов или 10 полных оборотов для BR1103B на 8000 кВ.

Теперь пора определить толщину использованной эмалевой проволоки, что довольно сложно сделать должным образом. Снимите несколько показаний и возьмите среднее. Я бы предположил, что внешний диаметр провода, используемого в BR1103B 8000KV, равен 0.18 мм. Для простоты я предполагаю, что толщина покрытия составляет 0,01 мм. Обратите внимание, что некоторые продавцы эмалированной проволоки указывают наружный диаметр, включая изоляционное покрытие, а некоторые — наружный диаметр простого медного провода. Хорошие продавцы дадут вам и то, и другое. Убедитесь, что заказываете правильную толщину. Мне потребовалось некоторое время, чтобы найти хорошего продавца, который продает небольшие партии в Европе (см. Эту ссылку).

Прежде чем вы сможете начать перемотку двигателя, скорее всего, вам придется удалить остатки клея со статора.Нагрейте его (80–100 ° C) с помощью термофена и соскребите его мягким материалом, например деревом или пластиком. Не используйте для удаления клея какие-либо острые или металлические приспособления, чтобы не повредить зеленую изоляционную краску с острых краев статора.

Расчеты

Теперь пора рассчитать количество поворотов, которое вы хотите применить. Как было сказано ранее, мои цели — получить около 4500 кВ и 6500 кВ. Главный двигатель использовал 10 витков на 8000 кВ. Итак, давайте займемся математикой.Вы можете использовать следующую формулу для расчета ожидаемого значения KV:

например на 11 витков вместо 10:

В следующей таблице показаны (округленные) ожидаемые значения KV для заданного количества витков:

Число витков Ожидается КВ
10 8000 кВ
11 7300 кВ
12 6700 кВ
13 6200 кВ
14 5700 кВ
15 5300 кВ
16 5000 кВ
17 4700 кВ
18 4400 кВ
19 4200 кВ
20 4000 кВ

Я буду использовать 12 витков для 6700 кВ и 17 витков для 4700 кВ.

Теперь пора решить, какую толщину проволоки использовать. В общем, вы хотите, чтобы проволока была как можно более толстой. Однако вы ограничены количеством зазоров между башмаками статора. Вы можете математически решить эту задачу, но я предпочитаю простоту — просто попробовать. Я заказал целую коллекцию различной проволоки с внешним диаметром от 0,1 мм до 0,2 мм с шагом 0,01 мм. Вам не нужно много, 1,5 м должно хватить на один мотор. Вы также можете использовать несколько нитей параллельно, чтобы добиться лучшего качества заполнения и получить объединенную толщину проволоки, которой у вас нет.Пусть вас не вводит в заблуждение разница между толщиной проволоки и площадью. Например, плоский медный провод 0,18 мм имеет площадь 0,0254 мм². Одиночный провод 0,1 мм имеет площадь 0,008 мм². Если вы возьмете два провода диаметром 0,1 мм параллельно, вы получите в два раза большее значение, что составляет 0,016 мм². У вас может возникнуть соблазн подумать: «О, это дважды 0,1 мм, должно быть лучше, чем один провод 0,18 мм». Но это намного меньше, чем один провод 0,18 мм, и ведет себя больше как провод 0,15 мм (имеющий 0,018 мм²).

У меня получилось выжать 12 витков оригинального 0.18 мм (включая изоляцию) провод на башмаки. Я буду использовать это для версии 12T. Нам нужно использовать значительно более тонкий провод для версии 17T. Это нормально, так как потребляемый ток также будет уменьшен для двигателей с большим числом оборотов и двигателями с низким KV. Лучшее место, кажется, составляет около 0,16 мм провода (0,02 мм² вместо 0,025 мм²). Возможно, вы также сможете прижать к нему провод диаметром 0,17 мм, но я не исследовал это дальше, так как у продавца, у которого я купил провода, его не было на складе.

Перемотка

После того, как вы определились с количеством витков и толщиной провода, все готово.Снимите С-образный зажим и поднимите ротор. Поместите его на запасной статор, чтобы избежать ухудшения намагниченности.

Затем отрежьте три куска проволоки длиной 50 см каждый. Начните с намотки первого набора из трех обмоток. Опять же, это очень помогает считать на пол-оборота. Так будет сложнее ошибаться, поверьте мне. Вы действительно хотите, чтобы все ваши обмотки имели очень точное количество витков!

Просто не торопитесь. Не волнуйтесь, первые три обмотки самые тяжелые, тем быстрее вы наматываете.Убедитесь, что первые обмотки вставлены и правильно вставлены в паз. По завершении первого набора добавьте записку (например, узел) к конечной стороне проволоки, которую вы только что намотали, и переходите к следующему набору из трех катушек:

Отметьте также конец этого провода, я скручивал все концы вместе, готовясь к подключению к нейтрали. Также не забудьте закрепить только что законченные обмотки. Во время намотки наматываю оставшуюся проволоку закрепленных катушек вокруг ножек основания.Как только этот набор будет выполнен, переходите к третьему набору из трех:

Вот и намотка. И, пожалуйста, не спрашивайте меня, сколько раз я все это переделывал … Я неправильно посчитал, срезал провод, слишком сильно потянув, или обмотки ослабли во время работы. На завершение первого потребовались годы!

Но как только вы закончите наматывать, становится довольно легко и расслабляюще. Первый путь ведет к косметичке вашей жены. Найдите и возьмите немного прозрачной краски для ногтей (напоминание себе: положите ее обратно в шкаф моей жены, когда я закончу.В самом деле! не забудь…). Возьмите иглу и нанесите несколько капель на ваши новые обмотки:

Это добавит фиксации, которую можно легко удалить при необходимости. Теперь скрутите все три конца провода, разрежьте их и спаяйте вместе. Используйте много тепла, чтобы сжечь покрытие. Дважды проверьте надежность соединения, используя мультиметр между припаянной нейтралью и всеми тремя открытыми проводами.

Теперь обрежьте оставшиеся фазные провода и также нанесите припой.

Возьмите силиконовый провод 30 или 32 AWG и припаяйте его к фазным проводам.

Добавьте две очень тонкие термоусадки к внешним двум фазным проводам, покройте все три провода комбинированной термоусадочной пленкой и используйте лак для ногтей, чтобы приклеить ее на место. Также добавьте еще одну тонкую термоусадку к звездообразному соединению.

Установите ротор обратно на статор и убедитесь, что не забыли C-образный зажим, как это делал я * кашляет * И все. Вы только что перемотали свой первый бесщеточный мотор.Теперь вы можете подключить его к испытательному стенду двигателя или использовать другие способы, чтобы проверить номинальное значение KV и перейти к следующим трем двигателям…

Удачи!

Как рассчитать новые параметры двигателя постоянного тока для модифицированной обмотки

Все чаще проектировщики оборудования, использующие серводвигатели постоянного тока, обнаруживают, что им нужны индивидуальные обмотки двигателя, соответствующие конкретным приложениям. Например, при модернизации габариты и площадь основания двигателя могут уже существовать, но его рабочие характеристики больше не подходят.Или, из-за экономии на оборудовании, OEM-разработчик малосерийного или единичного оборудования по индивидуальному заказу может предпочесть не изменять физические характеристики двигателя, а необходимо изменить рабочие характеристики в соответствии с индивидуальными приложениями.

Изменение обмотки якоря влияет на многие параметры, включая постоянную крутящего момента K t , постоянную напряжения K e , сопротивление якоря Ra и индуктивность якоря L a .

Пользователям двигателей было бы очень полезно иметь способ быстро вычислять новые параметры двигателя и оценивать их влияние на сервосистему.Замена обмотки — это не что иное, как новая комбинация количества витков катушки и калибра магнитной проволоки. Процедура проста, если вы определите «точки нагрузки». На основе приложений каждая точка нагрузки определяется крутящим моментом и скоростью, которые необходимы серводвигателю для выполнения своих задач.

Мощность двигателя

Мы должны пересмотреть некоторые показатели качества, которые доминируют в конструкции двигателей постоянного тока; определение параметров двигателя, на которые влияют изменения обмотки; и их внутренние отношения. Для начала давайте определим выходную мощность двигателя как произведение крутящего момента и скорости, измеренных на валу двигателя для определенной точки нагрузки, то есть:

P из = Ts (1)

где

P out = Выходная мощность, Вт

T = крутящий момент, Нм

с = Скорость вала, рад / с

или

P из = Tn / 7.04 (1а)

где

P out = Выходная мощность, Вт

T = крутящий момент, фунт-фут

n = Частота вращения вала, об / мин

Уравнение (1) показывает, что для получения такой же продолжительной выходной мощности при более высоком крутящем моменте необходимо только пропорциональное снижение скорости. И наоборот, более высокая скорость при той же выходной мощности означает изменение крутящего момента, обратно пропорциональное увеличению скорости.

Из-за неэффективности не вся потребляемая мощность, P в , к двигателю становится выходной мощностью.Разница между P в и P из составляет потери двигателя. Номинальные параметры двигателя постоянного тока зависят от способности двигателя рассеивать тепло, создаваемое потерями, без превышения его максимальной рабочей температуры. Существуют ограничения на выходную мощность с точки зрения крутящего момента, скорости или того и другого.

Новая обмотка не должна снижать максимальную безопасную температуру для данного типоразмера двигателя. Поскольку первоначальный нагрев обычно происходит от тока якоря, это автоматически устанавливает максимально допустимый ток в обмотках якоря в течение заданного времени.Максимальный ток также ограничивает величину крутящего момента на выходном валу, который может создать двигатель. Разработчик также определяет максимальную безопасную скорость для двигателя, обычно в зависимости от диаметра его ротора или, если это щеточный двигатель, от количества сегментов коллектора. Другими словами, будут пределы способности двигателя соответствовать желаемым точкам нагрузки.

Константы двигателя

Крутящий момент двигателя прямо пропорционален развиваемому току в обмотках якоря, таким образом:

T = K t I (2)

где

T = крутящий момент, Нм

K t = Постоянный крутящий момент двигателя, Нм / А

I = ток обмотки якоря, А или

T = [2.254310 -7 (zΦp / a)] I (2a)

где

T = крутящий момент, унция-дюйм.

z = эффективное количество последовательных проводников на катушку

Φ = Магнитный поток в полотнах, wb

p = Количество полюсов

a = Частота вращения вала, об / мин

I = ток, А

Продолжить на странице 2

В уравнении (2) ток I может иметь максимальное пиковое значение Ipeak, которое создает максимальный крутящий момент Tpeak. Продолжительное поддержание Ipeak вредит двигателю, поскольку он нагревается до высоких температур.Кроме того, превышение Ipeak размагничивает магниты двигателя.

Скорость двигателя прямо пропорциональна входному напряжению E, приложенному к клеммам двигателя, таким образом:

с = E / Ke (3)

где

с = Скорость вала, рад / с

E = Входное напряжение, приложенное к клеммам двигателя, В

Ke = постоянная напряжения двигателя, В / (рад в секунду)

Постоянная напряжения Ke иногда также называется постоянной обратной ЭДС. Кроме того, если оно дано в единицах В / (krpm) (вольт на тысячу об / мин), то частота вращения вала, s, выражается в krpm.Ke полностью зависит от конструкции двигателя. Константы Kt и Ke имеют одинаковое числовое значение в Международной системе единиц (СИ). В английской системе они соотносятся так:

Kt = 1,3524 Ke (4)

когда

тыс. Тонн в унциях-дюймах / год

и

Ke в В / (krpm)

Уравнение (4) показывает, что постоянная напряжения также прямо пропорциональна эффективному количеству последовательных проводников на катушку, магнитному потоку и количеству полюсов.Здесь мы сосредоточимся на том, как быстро вычислить новые Kt и Ke, вызванные изменением обмотки.

Константы обмотки

Помимо влияния на Kt и Ke, новая обмотка влияет на другие параметры, такие как сопротивление и индуктивность. Сопротивление якоря изменяется, поскольку оно связано с удельным сопротивлением, длиной и площадью провода:

R = Qcul / A (5)

где

Qcu = Удельное сопротивление меди, Ом-м

l = Длина провода, м

А = Площадь сечения провода, м2

Изменение обмотки также вызывает изменение индуктивности, потому что индуктивность зависит от общего магнитного потока, проходящего через катушку с заданным числом витков, и тока, связанного с катушкой:

L = NΦ / I (6)

где

L = индуктивность в генри, H

N = количество витков в катушке

Φ = Полный магнитный поток в сетках, wb

А = Площадь сечения провода, м2

Таким образом, можно написать:

Φ = NIA / л

где

l = Длина провода в бухте, м

Это значение f в уравнении (6) дает

L = N 2 A / l (6a)

Уравнение (6a) показывает, что индуктивность якоря пропорциональна квадрату числа витков.

Сопротивление и индуктивность якоря — важные показатели для пользователей серводвигателей. Постоянные времени двигателя изменяются при изменении сопротивления или индуктивности — или и того, и другого. Электрическая постоянная времени — это отношение индуктивности обмотки к сопротивлению:

.

te = L / R (7)

где

te = электрическая постоянная времени, сек. Механическая постоянная времени

.

tm = RJ / KtKe (8)

где

Дж = момент инерции ротора, кг-м2; все уравнение выражено в единицах СИ.

Продолжить на странице 3

Способ

Уравнения (2) — (8) показывают, что многие постоянные двигателя и другие показатели качества зависят от конфигурации обмотки. Следовательно, изменение этих параметров повлияет на источники питания пользователя, а также на сервоуправление. Разработчик сервосистемы извлекает выгоду из поиска точных значений этих констант и параметров двигателя, не дожидаясь, пока разработчик двигателя спроектирует новую обмотку.

Без потери общности следуют два простых и понятных предположения:
• Имеющийся двигатель, который подвергнется замене обмотки, удовлетворительно работает в желаемой точке полной нагрузки.
• Достаточное заполнение паза обмотки двигателя.

Если первое предположение верно, то двигатель работает с приемлемым КПД и потери в обмотке не влияют на допустимую максимальную температуру двигателя.

Если верно второе предположение, то новые расчеты обмотки гарантируют адекватное заполнение пазов, то есть хорошее использование меди и железа.

Предположим, что пользователь серводвигателя хочет изменить обмотку двигателя, чтобы двигатель работал на более высокой новой скорости без изменения напряжения источника питания.Это немедленно требует уменьшения постоянной напряжения и, следовательно, постоянного крутящего момента.

Взгляд на уравнения (2) и (3) показывает, что для новой обмотки требуется меньше витков, поскольку, как показано ранее, Ke и Kt прямо пропорциональны эффективному числу витков.

Прямое уменьшение количества поворотов оставило бы некоторое пустое место в слотах. Ради эффективности, область прорези должна быть заполнена хорошим процентным содержанием меди, обычно около 60%, но, возможно, почти на 100%.Магнитный провод большего диаметра необходим, чтобы избежать «низкого заполнения щели». Проволока большего размера заполняет пустую область слота.

Магнитный провод бывает только определенного калибра или диаметра, поэтому разработчик двигателя может выбрать только фиксированное количество вариантов. В системе American Wire Gage соотношение площадей поперечного сечения проводов между любыми двумя последовательными калибрами всегда составляет около 1,26. Кроме того, номер калибра увеличивается с уменьшением диаметра проволоки. Например, площадь калибра магнитной проволоки 20 AWG удваивается при замене калибра трех проводов на калибр 17 AWG, потому что ее площадь увеличивается во столько же раз, 1.26, для каждой последующей смены манометра, как в таблице 1.

Пример

Рассмотрим, например, что у вас есть новая потребность в двигателе, требующая увеличения скорости в 2,5 раза без изменения входного напряжения от источника питания. Кроме того, двигатель должен работать с той же выходной мощностью и эффективностью, что и раньше. Кроме того, нынешняя обмотка имеет 45 витков 25 AWG на катушку.

Уравнение (1) показывает, что требуемый крутящий момент должен быть в 2,5 раза меньше. В соответствии с уравнением (3) постоянная напряжения двигателя Ke также должна быть уменьшена в 2 раза.5. Отсюда следует, что для уменьшения Ке в 2,5 раза достаточно уменьшить количество витков в 2,5 раза. Но это делает слот в 2,5 раза менее заполненным. Чтобы лучше заполнить прорези, вы должны найти новый калибр.

Проблема сводится к тому, чтобы определить количество сечений, на которое необходимо увеличить исходный провод, чтобы новое меньшее количество витков заняло ту же площадь слота. Другими словами, найдите значение r в этом соотношении:

тыс. Тонн (1,26) r = тыс. Тонн / 2,5

где

r = количество изменений в размере AWG

из которых

1.26r = 1 / 2,5

или

rlog (1,26) = журнал (0,4)

Решение для r,

г = -4

, то есть на четыре сечения провода меньше, что на четыре сечения больше.

Таким образом, новая обмотка будет иметь

45 / 2,5 = 18 витков провода

25-4 = размер 21 AWG.

Поскольку сопротивление якоря зависит как от длины, так и от площади проводника, новое сопротивление якоря будет:

Rnew = Rold / (1.262) р

с

г = 4

из которых

Rновый = Rold / 6.35

Поскольку индуктивность якоря пропорциональна квадрату числа витков, новая индуктивность якоря будет равна

.

Lnew = Lold / (1,262) r

с

г = 4

, что означает, что новая индуктивность также уменьшена в 6,35 раза.

Поскольку площадь провода в новой обмотке увеличивается, проводник может выдерживать более высокий ток.Увеличение пропорционально новой площади провода. Из уравнений (1) и (2) вы можете сделать вывод, что новый пиковый ток может быть

.

1,26r = 1,264

В

раз больше, чем прежний пиковый ток. Кроме того, новое максимальное напряжение постоянного тока (для поддержания той же максимальной потребляемой мощности) уменьшается пропорционально 1,264.

Предыдущие расчеты показывают, что изменения между старыми и новыми константами включают только коэффициент 1,26 и количество изменений шага калибра r. Основная часть работы заключается просто в том, чтобы найти значение r и использовать его для поиска новых значений параметров двигателя.

Предупреждение: хотя этот простой метод применим к щеточным и бесщеточным двигателям постоянного тока, имейте в виду, что сопротивление щетки не учитывалось в уравнениях. Однако оконечное сопротивление щеточного двигателя постоянного тока включает сопротивление обмотки якоря и щеток.

* Некоторые щеточные двигатели постоянного тока относятся к типу с возбуждением поля. Будьте осторожны, чтобы не перепутать терминологию. Термин «якорь», используемый в этой статье, строго обозначает обмотки, по которым проходит ток нагрузки.В зависимости от типа двигателя обмотки якоря находятся во вращающихся или неподвижных элементах.

П. Рамон Гитарт (P. Ramon Guitart) — менеджер по дизайну, DC / Servo Motors, в Галлиполисе, штат Огайо, компании Reliance Motion Control, Reliance Electric, Кливленд.

Родственная статья

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Emetor — Калькулятор обмоток электродвигателей

Предупреждение! Emetor лучше всего работает с включенным JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего браузера, затем попробуйте еще раз.

Калькулятор обмоток позволяет быстро и удобно подобрать оптимальную схему обмотки для вашего электродвигателя. Вы можете исследовать трехфазные обмотки с целочисленными пазами, дробными пазами и концентрированными обмотками, как с одинарным, так и с двойным слоем обмотки, где это необходимо. Вы можете сравнить максимальный основной коэффициент обмотки для различных комбинаций количества полюсов и количества пазов, отобразить схему обмотки для разных пролетов катушки или оценить гармонический спектр коэффициента обмотки.

Emetor прямо отказывается от каких-либо гарантий, включая, помимо прочего, подразумеваемые гарантии товарной пригодности, точности или пригодности для какой-либо конкретной цели. Ни при каких обстоятельствах Emetor не несет ответственности перед какой-либо стороной за любой ущерб, возникший в результате использования информации из этого калькулятора обмотки.

Определите количество прорезей и количество полюсов

Для начала выберите приблизительный диапазон количества полюсов и количества слотов, которые вас интересуют.После обновления таблицы раскрывающийся список ниже позволяет выбрать, следует ли отображать количество пазов на полюс на фазу, максимально возможный основной коэффициент обмотки, количество симметрий обмотки или наименьшее общее кратное между количеством полюсов и количество слотов в таблице.

2 4 6 8 10 12 14
3
6
9
12
15
18
21

Изучение и редактирование конкретных схем обмотки

Щелкните ячейку в приведенной выше таблице, чтобы выяснить, какие схемы обмотки возможны для данного количества полюсов и количества слотов.

Щелкните строку таблицы ниже, чтобы отобразить и отредактировать схему обмотки. Теперь также можно загрузить выбранные детали обмотки.

# Поляки Слоты слоев Пролет витка Шаг полюсов Периодичность Коэффициент намотки

Отображение и сравнение гармоник обмотки

Доступны три различных типа диаграмм, которые можно выбрать ниже.

Вы можете скрыть гармоники обмотки определенной схемы обмотки, щелкнув соответствующую метку, расположенную справа от диаграммы. Используйте колесо мыши, чтобы увеличить диаграмму.

Базовое руководство по проектированию электродвигателя

— PDF

Электромашина

  • Электромашина — преобразователь для преобразования электрической энергии в механическую или механическую энергию в электрическую
  • Типы электрических машин
    • Двигатели
    • Генераторы
    • Датчики
    • Электромагниты
    • Усилители электромагнитных волн и т. Д.

Общие типы электродвигателей

  • Асинхронный двигатель переменного тока
  • Щеточный двигатель постоянного тока
  • Синхронный двигатель переменного тока
    • Постоянные магниты
    • Обмотка поля
  • Бесщеточный двигатель переменного / постоянного тока
  • Импульсный реактивный двигатель
  • Линейный Двигатель
  • Шаговый двигатель
    • Постоянный магнит (PM)
    • Переменное сопротивление (VR)
    • Гибридный шаговый двигатель
    • Линейный

Конструкция и характеристики двигателя постоянного тока с щеткой

  • Легко прогнозируемые характеристики двигателя
  • Просто, недорого управляющая электроника
  • Использование устройства обратной связи не является обязательным
  • Трудно спроектировать щеточную систему
  • Ограниченная доступность компонентов щеточной системы
  • Очень сложно предсказать срок службы щетки
  • Не лучший двигатель для высокопроизводительного применения
  • Производство стоимость очень низкая для массы p Производство, при полной комплектации

Типичные области применения щеточного двигателя постоянного тока

Конструкция и характеристики асинхронного двигателя переменного тока

  • Легко предсказать рабочие характеристики двигателя для обмоток трехфазного двигателя, что, как известно, сложно для однофазных конструкций
  • Ограниченная доступность для медных роторов
  • Все еще популярный выбор для новых 400 Гц военных и коммерческих аэрокосмических приложений
  • Низкие производственные затраты Низкие для массового производства при полной комплектации

Типичные области применения асинхронных двигателей переменного тока

Конструкция гибридного шагового двигателя и производительность

  • Трудно предсказать производительность двигателя на основе опыта проектирования
  • Привлекательно для некоторых космических приложений, когда устройство обратной связи не требуется
  • Может потребоваться прецизионная штамповка методом ламинирования
  • Обмотка двигателя аналогична бесщеточной конструкции постоянного тока
  • Стоимость производства очень л. для массового производства при полной комплектации

Типичные области применения шаговых двигателей

  • Позиционирование с низкой точностью без устройства обратной связи
  • Позиционирующий оптический фильтр / линзы с устройством обратной связи
  • Роботизированное позиционирование шарниров
  • Панорамно-наклонные узлы
  • Маломощные, низкоскоростные сканеры
  • Радарные приводы (ограниченное вращение, низкая инерция или мощность)
  • 3D-принтеры
  • Пропорциональные клапаны — гидравлические, топливные и т. Д.

Бесщеточный двигатель постоянного тока Конструкция и характеристики

  • Легко прогнозируемые характеристики двигателя, однако сильно зависят от привода / контроллера
  • Выбранный двигатель для новых и / или высокопроизводительных приложений
  • Очень высокая удельная мощность
  • Очень высокие скорости
  • Очень высокий КПД
  • Требуется устройство обратной связи

Прочтите о том, как выбор и реализация магнита влияют на общую производительность двигателя постоянного тока с BLDC

Типичные приложения для бесщеточных двигателей

  • Приложения с максимальной производительностью
    • Элементы управления ребрами
    • Элементы управления TVC
    • Многорежимные радиолокационные приводы
    • Подвесы для вооружения
    • Приводы турелей
    • Первичные и вспомогательные органы управления полетом
    • Высокоскоростные / мощные насосы и вентиляторы
    • Тяговые приводы транспортных средств
    • Высокая надежность и срок хранения

Переключаемая надежность Мотор Con Конструкция и производительность

  • с электронной коммутацией
  • Без постоянных магнитов
  • Пульсации крутящего момента с высоким крутящим моментом
  • Трудно предсказать рабочие характеристики двигателя
  • Когда-то это была основная альтернатива индукционным и бесщеточным конструкциям постоянного тока
  • Низкие производственные затраты при массовом производстве при полной комплектации

Типичные области применения для электродвигателя с регулируемым сопротивлением

Конструкция и характеристики линейного электродвигателя

  • Легко прогнозируемые характеристики электродвигателя
  • Очень высокие скорости
  • Очень высокая точность
  • Лучшее для легких / малых инерционных нагрузок
  • Ограниченная длина хода
  • Электродвигатель для новых и / или высокопроизводительных применений
  • Высокая стоимость производства

Типичные области применения линейных асинхронных двигателей

  • Малые линейные двигатели
    • Производство полупроводников
    • 9001 1 Производство плоских панелей

    • Конвейерные системы
    • Обработка багажа в аэропортах
    • Ускорители и пусковые установки
    • Перекачка жидкого металла
  • Большие линейные двигатели
    • Транспорт (низко- и среднескоростные поезда)
    • Закрытие раздвижных дверей (торговые центры, метро) )
    • People Movers
    • Погрузочно-разгрузочные работы и хранение

Часто используемые датчики

  • Резольверы / синхронизаторы
    • Промышленные серводвигатели
    • Аэрокосмическая и военная промышленность
    • Разведка скважин на нефть и газ с высокими требованиями к температуре и механической вибрации
    • Трудно предсказать производительность
    • Трудно достичь высокой точности из-за производственных отклонений
    • Производственные затраты могут быть низкими при массовом производстве при полной комплектации
    • Нет новых разработок, в основном второй источник путем сопоставления производительность решателя

Электромагниты / соленоиды

Обычно используемые материалы

Магнитные материалы

  • Углеродистые стали
  • Нержавеющая сталь
  • Кремниевые стали
  • Порошковые сплавы с высоким насыщением
  • Аморфные магнитные сплавы
  • Аморфные ферромагнитные сплавы
  • Наноструктурированные материалы
  • Керамика
  • Alnico
  • Редкоземельные элементы

Материалы, часто используемые в нашей истории

Углеродистые стали / Нержавеющие стали / Кремниевые стали / Высоконасыщенные сплавы

Примеры

Материал Тип
  • 86 Удовлетворительное

    Требуется уход

  • 059

    Потери в сердечнике Плотность потока насыщения Проницаемость Простота обработки Относительная стоимость сырья
    Сталь CRML Удовлетворительная Хорошая Хорошая Хорошая 90 ул. 0.5
    Неориентированная Silcon Steel Хорошая Хорошая Удовлетворительная Хорошая 1.0
    Зерновая Silcon Steel Лучше10 Хорошо Лучше10 Хорошее
    Аморфный сплав на основе железа Лучше Удовлетворительно Высокий Требуется много внимания 1,25
    Тонкая кремниевая сталь Лучше Хорошее Хорошее Хорошее
    Никель-железный сплав 6-1 / 2% Лучше Хорошее Хорошее Требуется уход 12
    49% Никель-железный сплав Лучше 12
    80% никель-железный сплав Наилучшее Низкое Высокое 9019 2

    Требуется уход 15
    Кобальт-железный сплав Хорошее Лучшее Лучшее Требуется уход 45
    * Порошковые сплавы * SMC * * *

    * Конечные свойства и стоимость материалов SMC в значительной степени определяются конструкцией машины и поэтому не упоминаются в этой таблице

    Примеры

    • Ухудшение магнитных свойств из-за штамповки
    • Полностью обработанный материал — это просто материал, отожженный до оптимальных свойств на сталелитейном заводе.Даже после отжига на заводе полностью обработанный материал может потребовать дополнительного отжига для снятия напряжений после штамповки. Напряжения, возникающие во время штамповки, ухудшают свойства материала по краям ламината и должны быть устранены для достижения максимальной производительности. Это особенно верно для деталей с узким сечением или там, где требуется очень высокая плотность магнитного потока

    Обычно используемые магнитные материалы

    Материал Магнитные свойства Магнитные характеристики Температура Кюри Температурный коэффициент Индукция Стоимость $ / фунт.
    Литой Alnico Br — 5,500 — 13,500 Hc — 475 — 1,900 MGOe 1,4 — 10,5 Отливка в форму, твердый, кристаллическая структура — шлифовка или EDM 840 ° C 0,02% / ° C $ 40
    Спеченный Alnico Br — 6000 — 10800 Hc — 550 — 1900 MGOe 1,4 — 5,0 Порошок, прессованный для придания формы, жесткая структура — шлифовка или EDM 840 ° C 0,02% / ° C $ 23
    Керамика (твердый феррит) Br — 3,450 — 4,100 Hci — 3,000 — 4,800 MGOe 2.7 — 4,0 Простые формы: дуги, прямоугольные, заглушки, кольца — жесткая шлифовка 450 ° C 0,02% / ° C $ 2
    Samarium Cobalt Br — 8,800 — 11,000 Hci — 11000 — 21000 MGOe — 18 — 32 Очень хрупкое — измельчение или EDM 750 ° C / 825 ° C 0,035% / ° C $ 125
    Неодимовое железо Бор Br — 10 500 — 14000 Hci — — 14000 MGOe 27-50 Требуется покрытие для предотвращения окислительного измельчения или EDM 310 ° C 0.13% / ° C. 0005 ″ 600 ° C 0,02% / ° C $ 30
    Гибкий склеенный (калиброванный или экструдированный Br — 2500 — 5600 Hci — 3500 — 16000 Феррит 450 ° C 0,18% / ° C $ 3 MGOe 1,4 — 6,2 Гибкий, термостойкий, малотоннажный инструмент, доступен в широком диапазоне размеров Феррит 450 ° C Neo 310 ° C 0.18% / ° C от 0,07 до 0,13% / ° C 3 доллара США — 50 долларов США
    Связанный пластик (формованный) Br — 2,500 — 6900 Hci — 3,000 — 16,000 Феррит 450 ° C 0,18% / ° C 3 доллара США в эквиваленте — 1,5 — 10,5 Сложные формы, тонкие стенки, малые размеры без обработки, хорошая прочность Феррит 450 ° C Neo 310 ° C 0,18% / ° C 0,07 до 0,13% / ° C $ 3 60 $
    Нео (эпоксидная смола) со сжатием на связке Br — 6,200 — 8,200 Hci — 4,300 — 18,000 MGOe — 7.5 — 15.0 Простая геометрия с близким допуском W.O Обработка BhMax выше, чем Inj. Формование с более низкой стоимостью оснастки Neo 310 ° C от 0,07 до 0,13% / ° C $ 60

    Обычная эпоксидная смола

    Температурный класс Номер продукта. Описание Удельный вес Сопротивление прорезанию Покрытие кромок Сопротивление удару Время гелеобразования при 193 ° C (380 ° F) горячая пластина Диэлектрическая прочность Объемное сопротивление Цвет
    B 260 260CG Капельное нанесение распылением и псевдоожиженным слоем 1.43 215 ° C (410 ° F) 35-45 100 (11,3) 12-16 с 1000 (покрытие 12-15 мил) 10 15 Зеленый
    B262 Капельное нанесение распылением и псевдоожиженным слоем 1,34 130 ° C (266 ° F) 38-48100 (11,3) 12-16 с 1000 (10 мил покрытие) 10 13 Красный
    B 263 Распыление и капельное покрытие с псевдоожиженным слоем с устойчивостью к высокотемпературному прорезанию 1.47 290 ° C (554 ° F) 40-50 100 (11,3) 8-14 с 1000 (покрытие 12-15 мил) 10 15 Зеленый
    B 270 Распыление и капельное покрытие с псевдоожиженным слоем для высокотемпературного прорезания и перекрытия зазоров 1,48 250 ° C (482 ° F) 35-40120 (13,8) 12 -16 с 1000 (покрытие 10 мил) 10 13 Зеленый
    B 5555 Холодный электростатический псевдоожиженный слой, горячий спрей Вентури или горячая жидкость для статоров двигателей с дробной мощностью и арматура 1.7> 340 ° C (644 ° F)160 (18,1) 8-12 с 1300 (В / мл2) Зеленый
    B 5388 Электростатический процесс с псевдоожиженным слоем, превосходная стойкость к прорезанию, термостойкость, химическая и влагостойкость 1,57> 340 ° C (644 ° F) 35 (11,3)100 25-35 с 1100 ( В / мил) Синий
    B 5133 Электростатическое покрытие для холодных и нагретых частей 1.45 160 ° C (320 ° F) 15 (13,8) 120 500 (В / мил) 5 × 10 14 Голубой

    Обычно используемый магнит Проволока

    • Проводник
      • Наиболее подходящими материалами для магнитных проводов являются нелегированные чистые металлы, в частности медь
      • Бескислородная медь высокой чистоты используется для высокотемпературных применений
      • Алюминиевый магнитный провод иногда используется в качестве альтернативы для трансформаторов и двигателей.Из-за более низкой электропроводности алюминиевый провод требует в 1,6 раза большей площади поперечного сечения, чем медный провод, для достижения сопоставимого сопротивления постоянному току.
    • Изоляция
      • В современном магнитном проводе обычно используется от одного до четырех слоев полимерной пленочной изоляции, часто двух разных составов, чтобы обеспечить прочный непрерывный изолирующий слой.
    • Классификация
      • Магнитный провод классифицируется по диаметру (AWG / SWG или миллиметры) или площади (квадратные миллиметры), температурному классу и классу изоляции

    Наиболее распространенные конструкции статора

    Электрическая машина Параметры и испытания — Часть 1

    • Механические размеры
      • Определение геометрических размеров и допусков (GD&T) — это система для определения и передачи технических допусков.Он использует символический язык для инженерных чертежей и компьютерных трехмерных твердотельных моделей, которые явно описывают номинальную геометрию и ее допустимые вариации. Он сообщает производственному персоналу и станкам, какая степень точности требуется для каждой контролируемой характеристики детали.
    • GD&T используется для определения номинальной (теоретически идеальной) геометрии деталей и сборок, для определения допустимого отклонения формы и возможного размера отдельных элементов, а также для определения допустимого отклонения между элементами.
    • Стандарты ASME ASME Y14.5 — Определение размеров и допуски
    • ISO TC 10 Техническая документация на продукцию
    • ISO / TC 213 Габаритные и геометрические характеристики и проверка продукции

    Параметры и испытания электрических машин — Часть 2

    • Электрические параметры
      • Пример:
        • Измерьте и запишите линейные сопротивления и индуктивности AB, BC, CA.
        • Пиковое и импульсное испытание статора после нанесения лака при 1800 В переменного тока, максимальная утечка тока 5 мА Перед и после нанесения лака выполните испытание на коронный разряд (частичный разряд) с импульсом до, но не более 3000 В.
      • Сопротивление
        • Электрическое сопротивление электрического проводника является противодействием прохождению электрического тока через этот проводник. Электрическое сопротивление имеет некоторые концептуальные параллели с механическим понятием трения. Единица измерения электрического сопротивления в системе СИ — ом (Ом)
      • Индуктивность
        • Индуктивность — это свойство электрического проводника, которое препятствует изменению тока. Генри (символ: H) — производная единица электрической индуктивности в системе СИ

    Параметры и испытания электрической машины — Часть 3

    Различные методы испытаний изоляции статора электрической машины

    С.№ Метод Стандарты Проверка изоляции и диагностическое значение
    1 Сопротивление изоляции IEEE 43. NEMA MG 1 Найдите загрязнения и дефекты в изоляции между фазой и землей5 9019 Индекс поляризации IEEE 43 Найдите загрязнения и дефекты в изоляции фаза-земля
    3 Испытание высокого напряжения постоянного тока (испытание на устойчивость к диэлектрику) IEEE 95, IEC 34.1, NEMA MG 1 Найдите загрязнения и дефекты в изоляции фаза-земля
    4 Испытание высокого напряжения переменного тока (испытание на диэлектрическую стойкость) IEC 60034 NEMA MG 1 Найдите загрязнения и дефекты в фазах. изоляция от земли
    5 Испытание на скачок напряжения IEEE 522 NEMA MG 1 Обнаруживает ухудшение межвитковой изоляции
    6 Тест частичного разряда Обнаруживает IEEE 1410 между фазой и землей и межфазной изоляцией
    7 Коэффициент рассеяния IEEE 286 IEC 60894 Обнаруживает ухудшение межфазной и межфазной изоляции

    Параметры и тестирование электрических машин

    • Испытание на высокий потенциал
      • Обычно используются три типа испытаний на высокий потенциал.Эти три испытания различаются величиной приложенного напряжения и величиной (или характером) допустимого протекания тока:
      • Испытание сопротивления изоляции измеряет сопротивление электрической изоляции между медными проводниками и сердечником статора. В идеале это сопротивление должно быть бесконечным. На практике не бесконечно высока. Обычно, чем меньше сопротивление изоляции, тем больше вероятность, что проблема с изоляцией. Испытание на пробой диэлектрика. Испытательное напряжение увеличивается до тех пор, пока диэлектрик не выйдет из строя или не сломается, что приведет к протеканию слишком большого тока.В ходе этого испытания диэлектрик часто разрушается, поэтому этот тест используется на основе случайной выборки. Этот тест позволяет разработчикам оценить напряжение пробоя конструкции продукта и увидеть, где произошел пробой.
      • Испытание на диэлектрическую стойкость. Применяется стандартное испытательное напряжение (ниже установленного напряжения пробоя) и контролируется результирующий ток утечки. Ток утечки должен быть ниже установленного предела, иначе тест будет считаться неудачным. Этот тест является неразрушающим при условии, что он не дает сбоев, и, как правило, агентства по безопасности требуют, чтобы он проводился как 100% -ный тест производственной линии для всех продуктов, прежде чем они покинут завод.

    Стандарт IEEE 43-2000 Рекомендуемая практика IEEE для испытания сопротивления изоляции вращающегося оборудования

    Параметры и испытания электрических машин — Часть 4

    • Испытание импульсным перенапряжением
      • Если изоляция витков выходит из строя в обмотке статора с формованной обмоткой, мотор скорее всего выйдет из строя через несколько минут. Таким образом, изоляция витков имеет решающее значение для срока службы двигателя. Испытания низкого напряжения статоров с формованной обмоткой, такие как испытания индуктивности или индуктивного импеданса, могут определить, закорочена ли изоляция витков, но не ослаблена ли она.Только испытание импульсным напряжением может напрямую обнаружить обмотки статора с ухудшенной изоляцией витков. Применяя скачок высокого напряжения между витками, это испытание является испытанием перенапряжения для изоляции витков и может привести к выходу из строя изоляции, что потребует обхода неисправной катушки, замены или перемотки.

    Параметры и испытания электрической машины — Часть 5

    • Испытание частичного разряда
      • IEC TS 60034-27
        • В течение многих лет измерение частичных разрядов (ЧР) использовалось как чувствительное средство оценки качество новой изоляции, а также средства обнаружения локальных источников частичных разрядов в использованной изоляции электрических обмоток, возникающих в результате эксплуатационных напряжений при эксплуатации.По сравнению с другими диэлектрическими испытаниями (т. Е. Измерением коэффициента рассеяния или сопротивления изоляции) дифференцирующий характер измерений частичных разрядов позволяет идентифицировать локальные слабые места системы изоляции. Проверка ЧР вращающихся машин также используется при проверке качества новых собранных и готовых обмоток статора, новых компонентов обмоток и полностью пропитанных статоров.

          Измерение частичных разрядов может также предоставить информацию о: слабых местах системы изоляции; процессы старения; дальнейшие мероприятия и интервалы между капитальными ремонтами.

          Хотя испытание частичных разрядов вращающихся машин получило широкое признание, из нескольких исследований выяснилось, что существует не только множество различных методов измерения, но также критерии и методы анализа и, наконец, оценки измеренных данных, часто очень разные. и не совсем сопоставимо. Следовательно, существует острая необходимость дать некоторые рекомендации тем пользователям, которые рассматривают возможность использования измерений частичных разрядов для оценки состояния своих систем изоляции.

    Организация / Стандарты / Директивы

    • Национальная ассоциация производителей электрооборудования NEMA
      • NEMA устанавливает стандарты для многих электрических продуктов, включая двигатели. Например, «размер 11» означает, что монтажная поверхность двигателя составляет 1,1 квадратный дюйм.
      • Публикация стандартов

      • Стандарт ICS 16 охватывает компоненты, используемые в системе управления движением / положением, обеспечивающей точное позиционирование, управление скоростью, управление крутящим моментом или любую их комбинацию. из них.Примерами этих компонентов являются управляющие двигатели (сервомоторы и шаговые двигатели), устройства обратной связи (энкодеры и резольверы) и средства управления.
    • Международная электротехническая комиссия IEC
      • IEC 60034 — международный стандарт для вращающегося электрического оборудования
      • IEC 60034-1 Номинальные характеристики и характеристики
    • Международная организация по стандартизации ISO
    • ANSI Американский национальный институт стандартов
    • ASTM Американский Раздел Международной ассоциации по испытанию материалов
    • Регистрация, оценка, авторизация и ограничение использования химических веществ в соответствии с REACH
    • Директива об ограничении использования опасных веществ RoHS
    • Условия окружающей среды и процедуры испытаний бортового оборудования DO-160 — стандарт для экологических испытаний авионики. аппаратное обеспечение.Он опубликован Радиотехнической комиссией по аэронавтике (RTCA, Inc.).
    • MIL-STD-810, Инженерные аспекты окружающей среды и лабораторные испытания, опубликован Министерством обороны США.
    • ITAR. Международные правила торговли оружием и Правила экспортного контроля (EAR) — это два важных закона США об экспортном контроле, которые влияют на производство, продажу и распространение технологий.
    • AS9001 Системы менеджмента качества — Требования для авиационных, космических и оборонных организаций
    • AS9002 Aerospace Требование проверки первого изделия
    • ISO / TS 16949 Общие требования к системе качества для автомобилей, основанные на ISO 9001 и конкретных требованиях клиентов из автомобильного сектора

    Загрузить PDF-копия данного руководства по проектированию базового двигателя.

    Coil Winding Wire | MWS Wire

    Катушки

    создают магнитное поле двигателей, трансформаторов и генераторов и используются в производстве громкоговорителей и микрофонов.Форма и размер провода, используемого в обмотке катушки, предназначены для выполнения определенных задач.

    Такие параметры, как индуктивность, потери энергии (добротность), прочность изоляции и сила желаемого магнитного поля, сильно влияют на конструкцию обмоток катушки.

    Эффективные змеевики сводят к минимуму материалы и объем, необходимые для данной цели. Отношение площади электрических проводников к предусмотренному пространству обмотки называется «коэффициентом заполнения». Поскольку у круглых проводов всегда будет некоторый зазор, а также у проводов есть некоторое пространство, необходимое для изоляции между витками и между слоями, коэффициент заполнения всегда меньше единицы.Для достижения более высоких коэффициентов заполнения можно использовать прямоугольную, квадратную или плоскую проволоку.

    Квалифицированные специалисты MWS производят магнитные провода высочайшего качества, используемые в обмотках по индивидуальному заказу. Чтобы поговорить с торговым представителем, свяжитесь с нами по поводу ваших требований.

    Тенденции в намотке катушек требуют нестандартной конструкции, жестких спецификаций и высококачественной намотки.

    Квадратный магнитный провод полезен там, где не хватает места. При формировании катушки эквивалентное количество квадратного провода, помещенного в катушку, может быть помещено в более плотную конфигурацию катушки, чем такое же количество круглой проволоки.Это позволяет инженерам создавать компактные катушки и небольшие двигатели, которые обеспечивают большую мощность на меньшем пространстве. Противоположностью этому будет случайная проволочная структура внутри пространства намотки, которая называется «дикая намотка».

    Для большей эффективности и уменьшения нагрева плотная упаковка проводов уменьшает воздушное пространство и обеспечивает более высокий коэффициент заполнения. Для лучшей укладки круглых проводов на многослойную обмотку провода верхнего слоя должны находиться в канавках нижнего слоя не менее чем на 300 градусов по окружности катушки.Провода занимают плотный пакет, который называется «Ортоциклическая намотка».

    Этот тип структуры намотки, который иногда называют перемежающейся обмоткой, приводит к плохим коэффициентам заполнения. Случайное размещение проводов приводит к более широкому распределению результирующей длины провода на корпусе катушки и, следовательно, более широкому диапазону сопротивлений электрической катушки. Несмотря на эти недостатки, он широко используется в массовом производстве, может наматываться с очень высокой скоростью и требует очень небольшого участия оператора или машины, используемой для его производства.Обмотки используются в основном в катушках реле, небольших трансформаторах, катушках зажигания, небольших электродвигателях и, как правило, в устройствах с относительно небольшими сечениями проводов до 0,05 мм. Достигнутые коэффициенты заполнения при использовании круглой проволоки составляют от 73% до 80% и ниже по сравнению с ортоциклическими обмотками с коэффициентом заполнения 90%.

    Тороидальная обмотка катушки

    Катушки

    Toroid используются при работе с электричеством низкой частоты. Тороид функционирует как индуктор, повышающий частоту до необходимого уровня.Индукторы — это пассивные электронные компоненты, которые могут накапливать энергию в виде магнитных полей. Тороид вращается, и с этими витками индуцирует более высокую частоту. Тороиды экономичнее и эффективнее соленоидов. Тороидальная обмотка создается путем наматывания медного провода через круглое кольцо и его равномерного распределения по окружности. Несмотря на высокий уровень ручной работы из-за низкого рассеяния магнитного потока (MFL — индуктивность утечки), тороидальная обмотка обеспечивает низкие потери в сердечнике и удельную мощность.

    Двигатели с электронной коммутацией (ЕС)

    Из-за необходимости более высокой производительности в технологии обмоток двигателя все чаще используются бесщеточные EC (двигатели с электронной коммутацией) с роторами с постоянными магнитами вместо асинхронной технологии. Благодаря компактной конструкции содержание меди во многих случаях может быть уменьшено вдвое.

    Производители электродвигателей также требуют большей гибкости технологии производства. Для производства асинхронных двигателей обычно используются системы втягивания, которые сначала наматывают катушки с воздушным сердечником, а затем втягивают их в статор с помощью инструмента.Напротив, концентрированная обмотка статоров ЕС более гибкая в производственном процессе, экономия энергии при использовании, лучшая регулировка во время работы и требует меньше места.

    Проволоки уложены по спирали в каждом слое. Из-за того, что направление движения от слоя к слою меняется с правого на левый, провода пересекаются и оказываются внутри зазора нижележащего слоя. Проводка нижнего слоя отсутствует. Если количество слоев превышает определенный предел, структура не может поддерживаться, и создается буйная извилина.Этого можно избежать, используя изоляцию из отдельных слоев, которая необходима в любом случае, когда разность напряжений между слоями превышает прочность изоляции медного провода.

    Ортоциклическая структура обмотки обеспечивает оптимальный коэффициент заполнения (90,7%) для круглых проводов. Обмотки верхнего слоя нужно поместить в канавки нижнего слоя.

    Наилучшее использование объема достигается, когда обмотка параллельна фланцу катушки на большей части ее окружности.Когда обмотка будет размещена вокруг корпуса катушки, она встретится с предыдущим расположенным проводом, и необходимо сделать шаг в соответствии с размером калибра провода. Это движение называется заводным шагом. Ступень намотки может занимать площадь до 60 градусов по окружности катушки для круглых катушек катушек и занимает одну сторону прямоугольных катушек катушек. Площадь шага намотки зависит от калибра проволоки и геометрии бобины катушки.

    Если шаг намотки не может быть выполнен должным образом, то самонаводящаяся способность проволоки теряется, и образуется дикая намотка.В целом, первый входящий провод в основном определяет расположение и качество шага намотки. Следует понимать, что провод должен входить, возможно, под прямым углом в пространство намотки. Таким образом можно избежать ненужного изгиба провода и минимизировать потребность в пространстве для второго этапа намотки.

    Для катушек с ортоциклической намоткой области ступеньки намотки всегда расположены в области входа провода в пространство намотки и продолжаются по спирали против направления намотки.Следовательно, большая ширина намотки катушки приводит к большей площади шага намотки по окружности катушки. Созданное смещение приводит к другому положению шага слоя, от первого ко второму слою, по сравнению с входом провода. Такое поведение повторяется с каждым слоем, что приводит к спиралевидному переходному участку сбоку обмотки. Когда провода пересекаются в поперечном сечении, результирующая высота намотки увеличивается. В результате катушки с ортоциклической намоткой с круглым заземлением катушки никогда не бывают круглыми в поперечном сечении, но радиально движущаяся обмотка и ступенька слоя создают форму горба.Опыт показал, что в зависимости от ширины намотки, диаметра катушки и провода поперечное сечение примерно на 5–10 процентов превышает стандартную высоту намотки.

    Трехпроводная геометрия намотки

    В идеале обмотка должна быть расположена параллельно фланцу обмотки, соблюдая условие ортогональности. Необходимо отрегулировать ширину намотки по количеству витков на слой обмотки. Для участков поперечного сечения катушек некруглой формы предпочтительно располагать область перехода на малой стороне корпуса катушки, также называемой головкой намотки.Это связано с тем, что некруглые катушки устанавливаются на корпусе из листового металла или по кругу. Катушки должны быть довольно маленькими, чтобы избежать контакта с соседней катушкой или пакетом из листового металла. Для ортоциклических круглых катушек можно определить три геометрии намотки:

    Произошла ошибка

    Повторите попытку позже или попробуйте нашу домашнюю страницу еще раз.
    Bitte versuchen Sie es später oder schauen Sie ob die Homepage funktioniert.

    Ошибка: E1020

    Австралия Электронная почта

    maxon motor Australia Pty Ltd

    Unit 1, 12-14 Beaumont Road
    Гора Куринг-Гай Новый Южный Уэльс 2080
    Австралия

    Бенилюкс Электронная почта

    maxon motor benelux B.V.

    Йосинк Колквег 38
    7545 PR Enschede
    Нидерланды

    Китай Электронная почта

    maxon motor (Сучжоу) Co., ООО

    江兴东 路 1128 号 1 号楼 5 楼
    215200 江苏 吴江
    中国

    Германия

    maxon мотор gmbh

    Truderinger Str. 210
    81825 München
    Deutschland

    Индия Электронная почта

    maxon precision motor India Pvt. ООО

    Niran Arcade, № 563/564
    Новая Бел Роад,
    RMV 2-я ступень
    Бангалор — 560 094
    Индия

    Италия Электронная почта

    maxon motor italia S.r.l.

    Società Unipersonale
    Via Sirtori 35
    20017 Rho MI
    Италия

    Япония Электронная почта

    マ ク ソ ン ジ ャ パ ン 株式会社

    東京 都 新宿 区 新宿 5-1-15
    〒 160-0022
    日本

    Корея E-Mail

    ㈜ 맥슨 모터 코리아

    서울시 서초구
    반포 대로 14 길 27, 한국 137-876

    Португалия Электронная почта

    maxon motor ibérica s.

    C / Polo Norte № 9
    28850 Торрехон-де-Ардос
    Испания

    Швейцария Электронная почта

    максон мотор аг

    Брюнигштрассе 220
    Постфах 263
    6072 Sachseln
    Schweiz

    Испания Электронная почта

    maxon motor ibérica s.a. Испания (Барселона)

    C / Polo Norte № 9
    28850 Торрехон-де-Ардос
    Испания

    Тайвань Электронная почта

    maxon motor Тайвань

    8F.-8 №16, переулок 609 сек. 5
    П. 5, Chongxin Rd.
    Sanchong Dist.
    Нью-Тайбэй 241
    臺灣

    Великобритания, Ирландия

    максон мотор великобритания, ооо

    Maxon House, Хогвуд-лейн,
    Finchampstead
    Беркшир, RG40 4QW
    Соединенное Королевство

    США (Восточное побережье) E-Mail

    прецизионные двигатели maxon, inc.

    125 Девер Драйв
    Тонтон, Массачусетс 02780
    США

    США (Западное побережье) Электронная почта

    прецизионные двигатели maxon, inc.