Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бесколлекторные электродвигатели

Бесколлекторные электродвигатели

Бесколлекторные электродвигатели

Бесколлекторные (brushless англ.) электродвигатели пришли в моделизм сравнительно недавно, в последние 5-7 лет. В отличие от коллекторных моторов они питаются трехфазным переменным током. Бесколлекторные двигатели эффективно работают в более широком диапазоне оборотов и имеют более высокий КПД. Конструкция двигателя при этом проще, в ней нет щеточного узла, и нет необходимости в техническом обслуживании. Можно сказать, что бесколлекторные моторы практически не изнашиваются. Стоимость бесколлекторных двигателей несколько выше, чем коллекторных. Это вызвано тем, что все бесколлекторные моторы снабжены подшипникам и, как правило, изготовлены более качественно. Хотя, разрыв в ценах между хорошим коллекторным мотором и бесколлекторным двигателем аналогичного класса не столь уж велик.

По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner (произносится как «инраннер») и outrunner (произносится как «аутраннер»). Двигатели первой группы имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор. Двигатели второй группы — «аутраннеры», имеют неподвижные обмотки, внутри двигателя, вокруг которых вращается корпус с помещенными на его внутреннюю стенку постоянными магнитами. Количество полюсов магнитов, используемых в бесколлекторных двигателях, может быть разным. По количеству полюсов можно судить о крутящем моменте и оборотах и двигателя. Моторы с двухполюсными роторами имеют наибольшую скорость вращения при наименьшем крутящем моменте. Эти моторы по конструкции могут быть только «инраннерами». Такие двигатели часто продаются уже с закрепленными на них планетарными редукторами, так как их обороты слишком велики для прямого вращения пропеллера. Иногда такие моторы используют и без редуктора — например, ставят на гоночные авиамодели. Моторы с большим количеством полюсов имеют меньшую скорость вращения, но зато больший крутящий момент. Такие моторы позволяют использовать пропеллеры большого диаметра, без необходимости применять редукторы. Вообще, пропеллеры большого диаметра и небольшого шага, при относительно низкой частоте вращения обеспечивают большую тягу, но сообщают модели небольшую скорость, в то время как маленькие по диаметру пропеллеры с большим шагом на высоких оборотах обеспечивают высокую скорость, при сравнительно небольшой тяге. Таким образом, многополюсные моторы идеально подходят для моделей, которым нужна высокая тяговооруженность, а двухполюсные без редуктора — для скоростных моделей. Для более точного подбора двигателя и пропеллера к определенной модели, можно воспользоваться специальной программой MotoCalc.

Так как бесколлекторные моторы питаются переменным током, для работы им необходим специальный контроллер (регулятор), преобразующий постоянный ток от батарей в переменный. Регуляторы для бесколлекторных двигателей представляют собой программируемое устройство, позволяющее контролировать все жизненно важные параметры двигателя. Они позволяют не только менять обороты и направление работы мотора, но и обеспечивать в зависимости от необходимости плавный или резкий старт, ограничение по максимальному току, функцию «тормоза» и ряд других тонких настроек двигателя под нужды моделиста. Для программирования регулятора используются устройства для подключению его к компьютеру, либо в полевых условиях это можно делать с помощью передатчика и специальной перемычки.

Производителей бесколлекторных моторов и регуляторов к ним очень много. Конструктивно и по размерам бесколлекторные двигатели тоже сильно различаются. Более того, самостоятельное изготовление бесколлекторных двигателей на основе деталей от CD-приводов и других промышленных бесколлекторных моторов стало весьма распространенным явлением в последнее время. Возможно, именно по этой причине у бесколлекторных двигателей сегодня нет даже такой приблизительной общей классификации как у коллекторных собратьев. Подведем краткий итог. На сегодняшний день, коллекторные двигатели в основном используют на недорогих хоббийных моделях, или спортивных моделях начального уровня. Эти двигатели не дороги, просты в эксплуатации, и по-прежнему составляют самый массовый вид модельных электромоторов. Им на смену идут бесколлекторные моторы. Единственным сдерживающим фактором пока остается их цена. Вместе с регулятором бесколлекторный мотор стоит на 30-70% дороже. Однако, цены на электронику и моторы падают, и постепенное вытеснение из моделизма коллекторных электромоторов — лишь вопрос времени.

AVR492: Управление бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с помощью AT90PWM3

    Общие сведения о БКЭПТ Использует контроллер силового каскада Аппаратная реализация Пример программного кода

В данных рекомендациях по применению описывается, как реализовать устройство управления бесколлекторным электродвигателем постоянного тока (БКЭПТ) с использованием датчиков положения на основе AVR-микроконтроллера AT90PWM3.

Высокопроизводительное AVR-ядро микроконтроллера, которое содержит контроллер силового каскада, позволяет реализовать устройство управления высокоскоростным бесколлекторным электродвигателем постоянного тока.

В данном документе дается короткое описание принципа действия бесколлекторного электродвигателя постоянного тока, а в деталях рассматривается управление БКЭПТ в сенсорном режиме, а также приводится описание принципиальной схемы опорной разработки ATAVRMC100, на которой основаны данные рекомендации по применению.

Обсуждается также программная реализация с программно-реализованным контуром управления на основе ПИД-регулятора. Для управления процессом коммутации подразумевается использование только датчиков положения на основе эффекте Холла.

Области применения БКЭПТ непрерывно увеличиваются, что связано с рядом их преимуществ:

Отсутствие коллекторного узла, что упрощает или даже вообще исключает техническое обслуживание. Генерация более низкого уровня акустического и электрического шума по сравнению с универсальными коллекторными двигателями постоянного тока. Возможность работы в опасных средах (с воспламеняемыми продуктами). Хорошее соотношение массогабаритных характеристик и мощности.

Двигатели такого типа характеризуются небольшой инерционностью ротора, т. к. обмотки расположены на статоре. Коммутация управляется электроникой. Моменты коммутации определяются либо по информации от датчиков положения, либо путем измерения обратной э. д.с., генерируемой обмотками.

При управлении с использованием датчиков БКЭПТ состоит, как правило, из трех основных частей: статор, ротор и датчики Холла.

Статор классического трехфазного БКЭПТ содержит три обмотки. Во многих двигателях обмотки разделяются на несколько секций, что позволяет уменьшить пульсации вращающего момента.

На рисунке 1 показана электрическая схема замещения статора. Он состоит из трех обмоток, каждая из которых содержит три последовательно включенных элемента: индуктивность, сопротивление и обратная э. д.с.


Рисунок 1. Электрическая схема замещения статора (три фазы, три обмотки)

Ротор БКЭПТ состоит из четного числа постоянных магнитов. Количество магнитных полюсов в роторе также оказывает влияние на размер шага вращения и пульсации вращающего момента. Чем большее количество полюсов, тем меньше размер шага вращения и меньше пульсации вращающего момента. Могут использоваться постоянные магниты с 1..5 парами полюсов. В некоторых случаях число пар полюсов увеличивается до 8 (рисунок 2).


Рисунок 2. Статор и ротор трехфазного, трехобмоточного БКЭПТ

Обмотки установлены стационарно, а магнит вращается. Ротор БКЭПТ характеризуется более легким весом относительно ротора обычного универсального двигателя постоянного тока, у которого обмотки расположены на роторе.

Для оценки положения ротора в корпус двигателя встраиваются три датчика Холла. Датчики установлены под углом 120° по отношению друг к другу. С помощью данных датчиков возможно выполнить 6 различных переключений.

Коммутация фаз зависит от состояния датчиков Холла.

Подача напряжений питания на обмотки изменяется после изменения состояний выходов датчиков Холла. При правильном выполнении синхронизированной коммутации вращающий момент остается приблизительно постоянным и высоким.

Читать еще:  Что ресивер для двигателя 21126


Рисунок 3. Сигналы датчиков Холла в процессе вращения

В целях упрощенного описания работы трехфазного БКЭПТ рассмотрим только его версию с тремя обмотками. Как было показано ранее, коммутация фаз зависит от выходных значений датчиков Холла. При корректной подаче напряжения на обмотки двигателя создается магнитное поле и инициируется вращение. Наиболее распространенным и простым способом управления коммутацией, используемый для управления БКЭПТ, является схема включения-отключения, когда обмотка либо проводит ток, либо нет. В один момент времени могут быть запитаны только две обмотки, а третья остается отключенной. Подключение обмоток к шинам питания вызывает протекание электрического тока. Данный способ называется трапецеидальной коммутацией или блочной коммутацией.

Для управления БКЭПТ используется силовой каскад, состоящих из 3 полумостов. Схема силового каскада показана на рисунке 4.


Рисунок 4. Силовой каскад

По считанным значениям датчиков Холла определяется, какие ключи должны быть замкнутыми.

Таблица 1. Коммутация ключей по часовой стрелке

Что такое бесколлекторный сенсорный двигатель

__________________
Kyosho tf-5 spec D; novak havoc 8,5; spektrum DX2.0

body—Nissan Silvia S15 Battle Look — 20% destroyed
body—Pontiac GTO 1967

Денег на тюнинг шаськи нету.
А на новый проект всегда есть

X-treme
Посмотреть профиль
Отправить личное сообщение для X-treme
Найти ещё сообщения от X-treme

__________________
WDC 2010-2011 1st place
D1RC DRIFT WORLDS CHAMPIONSHIP 2011 5th PLACE
Open European Drift championship 2012 1st place

Team: Smotra School
Все решает скорость,Все решает команда.

enjoy
Посмотреть профиль
Отправить личное сообщение для enjoy
Посетить домашнюю страницу enjoy
Найти ещё сообщения от enjoy

Deemak
Посмотреть профиль
Отправить личное сообщение для Deemak
Найти ещё сообщения от Deemak

__________________
WDC 2010-2011 1st place
D1RC DRIFT WORLDS CHAMPIONSHIP 2011 5th PLACE
Open European Drift championship 2012 1st place

Team: Smotra School
Все решает скорость,Все решает команда.

enjoy
Посмотреть профиль
Отправить личное сообщение для enjoy
Посетить домашнюю страницу enjoy
Найти ещё сообщения от enjoy

Энжой, поправлю Ezrun (безсенсорный), Xerun (Сенсорный), другого не дано!

разница между новаками и хоббивингами только в мощности! новаки мощней.

немного инфы!
9 turns — 9 витков
10 turns — 10 виктов
меньше витков — большое обороты меньше крутящий момент
сенсорные моторы лучше запускаются под нагрузкой (которая присуствует в машинах всегда)
раньше безсенсорные ставили только в самолеты и вертолеты
сейчас регуляторы позволяют запустить в машине и безсенсорный мотор
у него чуть п###же будет с малой тягой, но он проще и нет дополнительного кабеля.

RCDetails Blog

О коптерах и не только

Angry Oskie – Самый маленький микрокоптер с бесколлекторными моторами

Прямо какая-то истерия с этими микрокоптерами, сообщество продолжает ставить новые рекорды в дисциплине «самый маленький микрокоптер». Зима близко, нам нужен микрокоптер для полетов в помещении, думаю пришло время построить один такой для себя!

«Бесколлекторный» микрокоптер.

Я летал на разных микрокоптерах с коллекторными моторами, а на эту мелкую бестию собираюсь поставить бесколлекторные моторы. Основная причина — это недостаток мощности и недолговечность коллекторных моторов — они насколько недолговечные что ломаются каждые 100 полетов.

Однако, сборка на бесколлекторных может быть немного более сложной, т.к. потребуются отдельные регуляторы скорости для моторов. Остальная же часть сборки должна быть похожей на обычные коллекторные микрокоптеры.

О, они также летают на 1S LiPo аккумуляторах, так что я смогу использовать аккумуляторы от предыдущих микрокоптеров

Самый маленький коптер, который я когда-либо собирал!

Я не знаю это самый маленький коптер в мире или нет, но он точно самый мелкий из тех что я собирал.

Планирую использовать моторы 15000kv, с двух- и трехлопастными пропами диаметром 31 и 40 мм. Это позволит мне уменьшить размер рамы до 48 и 59 мм соответственно, потрясающе мелкий коптер!

На сколько он маленький? Сравним с tinyWhoop, который имеет размер 64 мм. Tiny Whoop — это больше не микрокоптер по сравнению с Angry Oskie!

Общий вес квадрика примерно 20-23 грамма (не считая аккумулятора).

Слева направо: Angry Oskie 59mm, 48mm и Tiny Whoop (E010)

Чтобы лучше представить размер, вот вам моторы 0703 в сравнении с обычными моторами для 5″ квадриков (2306) 🙂

Предупреждение! Этот коптер не для всех, из-за маленького размера новичкам будет сложно им управлять!

Список комплектующих для микроквадрика на бесколлекторных моторах

Буду использовать нижеследующие комплектующие. Вы можете выбрать другие детали, только убедитесь, что они подходят по размеру к моей раме.

  • FPV оборудование: CM275T AIO Camera/VTX (Banggood | Amazon)
  • Полетный контроллер: RacerStar F3D8 FC (Banggood | Amazon)
  • Регуляторы: RacerStar Star4 4A 4-in1 ESC (Banggood | Amazon)
  • Моторы: RacerStar BR0703 15000KV motors (Banggood | Amazon)
  • Пропы 40mm (Banggood | Amazon)
  • Пропы 31mm (Banggood | Amazon)
  • Аккумуляторы: Eachine 25C 500mAh | “Blue” 25C 500mAh | NanoTech 45C 300mAh
  • Разъемы «мама» для аккумуляторов – LOSI | Pico blade (tiny whoop) | JST PH (E010)

Ниже я более подробно опишу выбранные комплектующие.

CM275T AIO Camera/VTX

Очень хороший FPV набор, имеет хороший фильтр по питанию и у него нет заметного шума на записях. Просадка напряжения, кажется тоже не влияет на эту камеру. Качество картинки достаточно хорошее в сравнении с другими наборами «все-в-одном». Наиболее важно то, что этот набор меньше и легче, чем другие (типа TX01 или FX797).

Полетный контроллер RacerStar F3D8

Это мой выбор потому что содержит встроенный 8 канальный приемник FrSky.

Регуляторы скорости RacerStar Star4 4A 4-in1 ESC

Подойдут любые регуляторы скорости 4-в-1 размером 16 на 16 мм.

Моторы RacerStar BR0703 15000KV

BR0703 — это самые легкий из продающихся моторов с 15000kv. Есть две версии SE (Special Edition) и не SE (non-SE). Похоже, что они имеют одно и то же обозначение, но разный цвет. В любом случае, я купил оба вида, чтобы все выяснить.

Есть одна несколько раздражающая проблема — это крепежные винтики из комплекта. У версии non-SE они M1.6 длиной 4 мм, а у SE версии — M1.6 длиной 2.5 мм. 2.5 — этого явно недостаточно для моей рамы распечатанной на 3Д принтере, так что если собираетесь использовать SE версию, то я рекомендую купить несколько винтиков длиной 4 мм на ebay ($3 за 20 штук). В любом случае запас не повредит.

Я попробовал использовать 40 мм трехлопастные пропы на этих 15000kv моторах и после 50 полетов они работают нормально. Если что, то можно взять версию с более низким kv — 12000 kv.

Пропеллеры

Для такого коптера подойдут пропы диаметром 31 и 40 мм. Я пока еще не тестировал 31 мм (из-за того, что вал моторов BR0703 имеет больший диаметр, 1 мм, чем отверстие в пропе). Думаю, что 31 мм винты в основном предназначены для TinyWhoop с коллекторными моторами, у там вал диаметром 0,8 мм. Я не так давно купил дрель, чтобы рассверлить отвестия, так что протестирую пропы в конце недели.

Читать еще:  Что такое двигатель шахтовый

LiPo аккумулятор

Я попробовал 3 разных аккумулятора, ниже результаты тестов. Замечу, что у всех этих аккумуляторов разъем типа LOSI, думаю, что для коптеров с 40мм пропами лучше всего подойдут аккумуляторы ёмкостью 300 — 500 мАч. Для 31 мм пропов, видимо нужно использовать что-то более мелкое, 200 — 300 мАч (проверю позже).

40 мм пропы:

Eachine 25C 500mAh“Blue” 25C 500mAhNanoTech 45C 300mAh
Полетное время3-4 минуты3-4 минуты2 минуты
РывокСредний — сильныйУмеренныйОтличный

31 мм пропы:

Результаты скоро будут…

Где купить раму Angry Oskie?

Рама «Angry Oskie» разработана специально для тех комплектующих, которые указаны в этом посте. Вся рама печатается на 3Д принтере, дополнительно нужно:

  • 4 винтика М2 длиной 25 мм
  • 1 резинка (для крепления аккумулятора)
  • небольшой кусочек велкро (тоже для крепления аккумулятора)

Также при сборке потребуется несколько проставок M2 и несколько гаек M2, но их можно взять из комплектов полетных контроллеров и регуляторов.

У рамы Angry Oskie 2 размера: 48 и 59 мм, в зависимости от пропов, которые вы планируете использовать (если вы не знаете, что означают эти цифры, тогда читайте наше руководство по рамам для коптеров).

  • 59 мм рама — 2,2 грамма
  • 48 мм рама — 1,7 грамма
  • Крепление камеры — 0,9 грамма

Файл для печати доступен на thingverse, так что вы можете скачать его и распечатать, это бесплатно! Если у вас нет 3D принтера, то я могу распечатать и прислать вам раму. На самом деле я отправлю целый набор, который включает в себя:

  1. Раму 48 мм
  2. Раму 59 мм
  3. 5 винтиков М2 длиной 25 мм
  4. 1 резинку
  5. Ключ шестигранник M2 (напечатан на принтере)
  6. 2 маленькие нейлоновые стяжки

Я потратил более 100 часов на разработку этой рамы, её тестирование, сборку коптеров и на написание этого руководства. Постараюсь еще что-нибудь в ней улучшить. Вы можете поддержать этот проект купив у меня раму и запчасти, используйте ссылки на платежную форму здесь. Спасибо!

Руководство по сборке «Angry Oskie»

Сейчас я покажу вам как собрать «самый мелкий бесколлекторный коптер» 🙂 это подробное, пошаговое руководство, попробую показать все детали.

Подготовка

Похоже, что последняя партия камер CM275T идет с 4 проводками, судя по всему, два дополнительных проводка — это видеовход и видеовыход для подключения OSD. Однако, мы не будем использовать OSD, так что можно просто убрать провода и соединить контакты между собой.

Если этого соединения не сделать, то CM275T ничего не покажет.

Убираем лишнюю термоусадку около отверстий на регуляторе.

Подключаем регуляторы скорости, полетный контроллер и FPV оборудование

Обрезаем провода у регуляторов до нужной длины. Я настоятельно рекомендую оставить небольшой запас проводов, это сильно упростит сборку. На картинке видно, что я обрезал слишком много, еле удалось собрать!

Также следует проверить порядок моторов, прежде чем собирать. Не уверен, была ли это ошибка в инструкции, но пришлось менять провода несколько раз.

Настраиваем полетный контроллер

(это мои личные настройки, есть что улучшать. Дайте мне знать, если есть идеи)

Я предпочитаю настраивать ПК до установки в раму.

ПК идет с предустановленной прошивкой Betaflight 3.1.5, не стал её обновлять.

Включил DShot600, установил Gyro Rate = 8K, PID Loop = 4K.

Устанавливаем электронику в раму

В этом руководстве я не буду припаивать провода, просто покажу как все соединяется.

Оберните резинку вокруг центральной части и закрепите ее стяжкой. Это наш держатель аккумулятора 🙂

Установите моторы на раму.

Установить регуляторы используя нейлоновые стоки/винты M2 длиной 25 мм, затем оденьте 5 мм разделители (поверх регулей).

Затем очередь полетного контроллера и еще 5 и 3 мм разделители сверху него.

Теперь можно поставить крепление камеры и зафиксировать всё гайками M2 (тут-то и пригодится ключ из моего комплекта).

Ставим камеру в крепление. Держится на объективе, так что просто аккуратно вставьте камеру.

Позади есть небольшая прорезь для проводов питания, она нужна для того, чтобы пропеллеры не порезали провода.

25 мм стойки несколько длинноваты, но их можно оставить как есть, нужно подрезать только одну из них, чтобы она не попадала в кадр.

Сбоку рамы есть крюк для провода от аккумулятора

Коптер после сборки, крупным планом.

Резинка в качестве крепежа для аккумулятора работает просто отлично.

Обязательно прочтите, если собираетесь собирать Angry Oskie

Как подключить USB кабель?

К сожалению, из-за маленьких размеров, доступа к USB порту нет, он закрыт одним из моторов. Советую настраивать ПК до сборки рамы. Иначе придется снимать мотор.

Приемник не работает при подключении по USB

Это нормально для F3D8, он работает только от аккумулятора, не питается от USB.

Когда приземляться?

К сожалению, нет контроля за напряжением аккумулятора. Но я выяснил, что прием сигнала становится неуверенным, когда аккумулятор садится. При этом Таранис начинает сообщать о низком уровне RSSI (RSSI Low) или о его критическом значении (Signal Critical), при этом коптер будет рядом со мной и будет нормально летать. Но это знак, что аккумулятор разряжен и мне пора приземляться.

v_kudryashov

Вячеслав Кудряшов

Как-то для перемешивающего устройства мне потребовалось выбрать двигатель, долговечный и компактный. Идеальным тогда мне показался бесколлекторный (вентильный) двигатель с датчиками холла. Замечательный двигатель, но он имеет главный недостаток — дороговизну блока управления этим двигателем. И тогда у меня появилась идея — попробовать сделать дешевую плату управления этим двигателем. Этим и занимался в свободное время. Перемешивающее устройство в итоге так и не было сделано, но зато я накопил некоторый объем знаний и сделал плату управления этим двигателем. В процессе работы пришлось пойти на некоторое усложнение и удорожание — добавил токовую защиту, интерфейс связи RS485. но что-то можно будет и убрать потом, был бы спрос. Также для дешевизны нужен серийный выпуск, но об этом думать пока рано, сперва нужно довести разработку до ума, поэтому буду благодарен за любые советы и подсказки. Также могу поделиться своим опытом.

Вот что получилось в результате:

на фото 2 платы — плата дисплея 101х45мм и плата управления двигателем 98х50мм.

и эти же платы снизу:

Основные характеристики платы управления бесколлекторным двигателем:

  • Напряжение питания 24..44В
  • Максимальный ток 10А
  • режимы работы: контроль напряжения / контроль скорости
  • управление: RS485 MODBUS / потенциометр и кнопки
  • встроенный источник +5V 1A
  • Себестоимость единичного изготовления — 2000р. (+1000р. — плата индикации)
Читать еще:  Эндотермический двигатель что это

Немного пояснений:
1. Нестандартное напряжение питания 44В может пригодиться, чтобы питать 36В двигатели от 48В блоков питания, имеющих подстройку напряжения. В принципе можно расширить диапазон до 48В, немного потеряв в параметрах.
2. Ток в 10А подходит для работы самого мощного 36В двигателя FL56BLS04 в номинальном режиме. Допускается повышение тока при принудительном охлаждении. Можно ставить транзисторы мощнее в больших корпусах, но тогда потребуется и мощный дорогой блок питания. Целесообразность можно обсудить.
3. Поддержание скорости хорошо работает только с малоинерционной нагрузкой и частотой вращения до половины номинальной.
4. К блоку разработана панель управления с интерфейсом RS485. При необходимости можно внести в панель изменения, либо могу выложить её схему и программу для контроллера attiny2313.
5. Изготовление корпусов для платы планируется только при положительных отзывах и наличии спроса. Без корпуса эта плата — источних мощных помех, тест на электромагнитную совместимость она не пройдет.
6. Отсутствует опторазвязка логической части схемы, правда за всё время разработки необходимости в ней не возникало. Таже отсутствует защита от переполюсовки входного питания. Отсутствуют выходные фильтры на фазы двигателя, поэтому силовые провода от платы управления до двигателя должны быть как можно короче.

Вобщем эта разработка — попытка найти компромисс между ценой драйвера и его возможностями. Китайские блоки управления наверняка имеют все защиты и проходят тест на электромагнитную совместимость, но ситуация, когда для управления двигателем ценой в 2000р. нужен блок ценой в 5000р., мне кажется неправильной. Цель — получить блок управления стоимостью 2500р. (добавится ещё корпус) и плату индикации стоимостью 1000р.

А теперь немного теории.

1. Что такое бесколлекторный двигатель и зачем он нужен.

Если кто-нибудь нашел эту запись, то он уже в общих чертах представляет, что это такое. Поэтому я лучше начну с фотографий внутренностей обычных китайских двигателей и расскажу, в каких случаях стоит его использовать.

На фотографии 2 китайских двигателя FL42BLS01 и FL57BLS04. Характеристики их легко найти в яндексе или гугле. Именно FL42BLS01 я изначально выбрал для привода мешалки, а FL57BLS04 приобрел потом как более мощный для проверки платы. Есть ещё более мощная серия FL86, но пока я не вижу, где её можно применить.

А вот и разобранный FL42BLS01. Как видно, качество исполнения довольно неплохое для китайского двигателя. Крышки аллюминиевые с посадочными местами под подшипники, в задней крышке располагается плата с 3 датчиками холла. Датчики никак не выравниваются, просто торчат из платы, что не очень хорошо. Небольшое пояснение — для переключения обмоток статора нужно знать угол поворота ротора — датчики холла нахотятся вблизи ротора и срабатывают(или выключаются) при изменении направления магнитного поля. Это самые распостраненные датчики. Статор набран из стальных пластин, вообще в его конструкции нет ничего необычного. Ротор точеный, с наклеенным на него магнитным кольцом, которое выкрашено черной краской.

А это уже фото FL57BLS04, здесь датчики холла находятся в пластиковой обойме и на роторе для них сделано отдельное магнитное кольцо, что лучше ) Передний подшипник на роторе больше заднего, и это тоже правильно. Магнит ротора набран из 4 штук, унификация однако. Например в младшей модели FL57BLS01 на роторе будет только 1 такой магнит.

Теперь неплохо бы разместить фото коллекторного двигателя для сравнения, но оказалось довольно сложно найти небольшой качественный коллекторный двигатель с подшипниками. Дорогую экзотику от Maxon motor я не рассматривал. Правда есть советские двигатели типа ДПР и ДПМ, но они давно не выпускаются и закладывать их в новые конструкции нежелательно. Хотя потом наверное размещу фотографию его устройства.

Главные достоинства бесколлекторного двигателя, которые и определяют применение — долговечность, высокие динамические характеристики, высокая мощность и крутящий момент при небольших габаритах.
Недостаток один и самый главный — цена связки двигатель+блок управления+блок питания.
В тех случаях, когда не нужна долговечность — лучше использовать коллекторные двигатели, что и делают производители электроинструмента, и совершенно правы. В стационарном оборудовании, где не важны габариты и динамические характеристики лучше использовать асинхронные двигатели. Но в диапазоне малых мощностей асинхронные двигатели существенно крупнее бесколлекторных, вот почему для привода мешалки я остановился на бесколлекторнике.
Наиболее известная область, где бесколлекторные двигатели вне конкуренции — авиамоделизм.

Какими бывают бесколлекторные двигатели:
— бездатчиковые, с датчиками холла, с энкодером.
На самом деле для работы двигателя всё равно нужно как-либо определять положение ротора и бездатчиковые двигатели не совсем бездатчиковые — положение ротора определяется по напряжениям в обмотках(противоЭДС), возникающих при вращении ротора и зависящих от его скорости и положения. Главная проблема — раскрутить ротор, стабильно определять положение таким методом можно только на высокой скорости. Про высокие динамические характеристики при таком управление можно забыть. Плюс такого решения — уменьшение цены. Именно такие двигатели используются в авиамоделизме, в шпинделе жестких дисков, в вентиляторах.
Датчики Холла устанавливаются на двигатели, от которых требуется уверенный старт, возможность работать на небольших оборотах и высокий момент с начала движения, но к точности положения ротора требования невысоки. Такие двигатели можно найти в капстанах видеомагнитофонов, в сидиромах, в транспортных средствах.
И наконец по энкодеру положение ротора определяют, когда важна точность разгона, позиционирования и торможения. Это сервоприводы станков. Энкодер в простейшем виде можно увидеть в старой мышке с шариком. Диск с множеством прорезей и оптопара дают несколько десятков срабатываний за один оборот. Промышленные энкодеры выполняются с высокой точностью, поэтому стоят дорого. Точность нужна для расчета ускорений привода, к электронике также высокие требования.
-Инраннеры и аутраннеры. Термины пришли из моделизма. Инраннер — цилиндрический ротор находится внтри двигателя(как на фотографях выше). Аутраннер — ротор в виде чашки вращается снаружи, а внутри расположен статор с обмотками. Аутраннеры имеют больше момент, но несколько меньшую мощность. Практически все промышленные двигатели — инраннеры, я знаю только линейку аутраннеров от Japan Servo. Но в моделизме аутраннеры распространены.
Кстати шаговые двигатели — это разновидность бесколлекторных двигателей, но с очень большим числом полюсов. Поэтому они имеют больше момент, но меньшую мощность. Бесколлекторый двигатель также можно использовать как шаговый, но шаг будет значительно больше, а момент удержания значительно меньше. Если же шаговый двигатель оснастить энкодером — можно значительно улучшить его динамические характеристики, получится дешевая альтернатива серводвигателям.

О контроллерах бесколлекторных двигателей и их схемотехнике я написал в следующей записи.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector