Haushalts- und Medizintechnik, Flugzeugmodellbau, Rohrabsperrantriebe für Gas- und Ölpipelines sind weit entfernt vollständige Liste Anwendungen für bürstenlose Motoren (BR) Gleichstrom... Werfen wir einen Blick auf den Aufbau und die Funktionsweise dieser elektromechanischen Aktoren, um deren Vor- und Nachteile besser zu verstehen.

Allgemeine Informationen, Gerät, Umfang

Einer der Gründe für das wachsende Interesse an OBDs ist die gestiegene Nachfrage nach schnelllaufenden Mikromotoren mit präziser Positionierung. Der interne Aufbau solcher Laufwerke ist in Abbildung 2 dargestellt.

Wie Sie sehen, besteht die Struktur aus einem Rotor (Anker) und einem Stator, der erste hat einen Permanentmagneten (oder mehrere Magnete in einer bestimmten Reihenfolge) und der zweite ist mit Spulen (B) ausgestattet, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Es ist bemerkenswert, dass diese elektromagnetischen Mechanismen sowohl mit einem internen Anker (diese Art der Konstruktion ist in Abbildung 2 zu sehen) als auch extern (siehe Abbildung 3) sein können.

Dementsprechend hat jedes der Designs ein spezifisches Anwendungsgebiet. Geräte mit internem Anker haben schnelle Geschwindigkeit Rotation, daher werden sie in Kühlsystemen eingesetzt, da Kraftwerke Drohnen usw. Antriebe mit Außenläufer werden dort eingesetzt, wo präzise Positionierung und Widerstandsfähigkeit gegen Drehmomentüberlastungen erforderlich sind (Roboter, medizinische Geräte, CNC-Maschinen usw.).

Arbeitsprinzip

Im Gegensatz zu anderen Antrieben wie einer Asynchronmaschine Wechselstrom, für den Betrieb der DB wird ein spezieller Regler benötigt, der die Wicklungen so dreht, dass die Vektoren der Magnetfelder von Anker und Stator orthogonal zueinander stehen. Das heißt, tatsächlich regelt das Treibergerät das auf den OBD-Anker wirkende Drehmoment. Dieser Vorgang wird in Abbildung 4 anschaulich demonstriert.

Wie Sie sehen, muss für jede Bewegung des Ankers eine bestimmte Kommutierung in der Statorwicklung eines bürstenlosen Motors durchgeführt werden. Dieses Funktionsprinzip ermöglicht keine reibungslose Kontrolle der Rotation, aber es ermöglicht, schnell an Schwung zu gewinnen.

Unterschiede zwischen bürstenbehafteten und bürstenlosen Motoren

Der Kollektorantrieb unterscheidet sich vom OBD wie Design-Merkmale(siehe Abb. 5.) und das Funktionsprinzip.

Erwägen Designunterschiede... Bild 5 zeigt, dass der Rotor (1 in Bild 5) eines Kollektormotors im Gegensatz zu einem bürstenlosen über Spulen verfügt, in denen einfache Schaltung Wicklung, und Permanentmagnete(normalerweise zwei) sind auf dem Stator montiert (2 in Abb. 5). Außerdem ist auf der Welle ein Kollektor installiert, an den Bürsten angeschlossen sind, die die Ankerwicklungen mit Spannung versorgen.

Reden wir kurz über das Arbeitsprinzip Sammlermaschinen... Wird eine der Spulen mit Spannung beaufschlagt, wird diese erregt und ein magnetisches Feld erzeugt. Es wirkt mit Permanentmagneten zusammen, die den Anker und den darauf befindlichen Kollektor drehen. Als Ergebnis wird der anderen Wicklung Strom zugeführt und der Zyklus wiederholt sich.

Die Drehfrequenz eines Ankers dieser Bauart hängt direkt von der Stärke des Magnetfeldes ab, die wiederum direkt proportional zur Spannung ist. Das heißt, um die Geschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern, reicht es aus, das Nahrungsniveau zu erhöhen oder zu verringern. Und zum Umkehren muss die Polarität umgeschaltet werden. Diese Steuerungsmethode erfordert keine spezielle Steuerung, da der Hubregler auf der Grundlage eines variablen Widerstands hergestellt werden kann und ein herkömmlicher Schalter als Wechselrichter arbeitet.

Wir haben die Konstruktionsmerkmale von bürstenlosen Motoren im vorherigen Abschnitt besprochen. Wie Sie sich erinnern, erfordert ihre Verbindung einen speziellen Controller, ohne den sie einfach nicht funktionieren. Aus dem gleichen Grund können diese Motoren nicht als Generator verwendet werden.

Es ist auch erwähnenswert, dass in einigen Laufwerken dieser Art Für eine effizientere Steuerung werden die Rotorpositionen mit Hallsensoren überwacht. Dies verbessert die Eigenschaften von bürstenlosen Motoren erheblich, führt jedoch zu einer Erhöhung der Kosten einer bereits teuren Konstruktion.

Wie starte ich einen bürstenlosen Motor?

Damit diese Art von Laufwerk funktioniert, ist ein dedizierter Controller erforderlich (siehe Abbildung 6). Ohne sie ist ein Start unmöglich.

Es macht keinen Sinn, ein solches Gerät selbst zusammenzubauen, es ist billiger und zuverlässiger, ein fertiges Gerät zu kaufen. Sie können es abholen bis die folgenden Eigenschaften spezifisch für PWM-Kanaltreiber:

• Der maximal zulässige Strom, diese Kennlinie ist angegeben für normale Operation Bedienung des Gerätes. Sehr oft geben Hersteller einen solchen Parameter im Modellnamen an (z. B. Phoenix-18). In einigen Fällen wird ein Wert für den Peak-Modus angegeben, den der Controller für einige Sekunden beibehalten kann.
• Maximale Nennspannung für Dauerbetrieb.
• Widerstand der internen Schaltkreise des Controllers.
• Die zulässige Drehzahl wird in U/min angegeben. Oberhalb dieses Wertes lässt der Controller keine Erhöhung der Rotation zu (die Begrenzung ist implementiert auf Programmebene). Bitte beachten Sie, dass bei 2-poligen Antrieben immer die Drehzahl angegeben wird. Bei mehreren Polpaaren sollte der Wert durch deren Anzahl geteilt werden. Die angegebene Zahl ist beispielsweise 60000 U/min, also für 6 Magnetmotor die Drehzahl beträgt 60.000 / 3 = 20.000 U/min.
• Die Frequenz der erzeugten Impulse liegt bei den meisten Controllern im Bereich von 7 bis 8 kHz, mehr teure Modelle erlauben Ihnen, den Parameter neu zu programmieren, indem Sie ihn auf 16 oder 32 kHz erhöhen.

Beachten Sie, dass die ersten drei Merkmale die Leistung des OBD bestimmen.

Bürstenlose Motorsteuerung

Wie bereits oben erwähnt, wird das Schalten der Antriebswicklungen elektronisch gesteuert. Der Treiber überwacht die Ankerposition mit Hilfe von Hallsensoren, um den Schaltzeitpunkt zu bestimmen. Ist der Antrieb nicht mit solchen Detektoren ausgestattet, wird die in den nicht angeschlossenen Statorspulen auftretende Gegen-EMK berücksichtigt. Der Controller, der eigentlich ein Hardware- und Softwarekomplex ist, überwacht diese Änderungen und legt die Schaltreihenfolge fest.

Dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor

Die meisten OBDs werden in einem dreiphasigen Design hergestellt. Zur Steuerung eines solchen Antriebs verfügt die Steuerung über einen Umrichter konstante Spannung in einem dreiphasigen Puls (siehe Abb. 7).

Um die Funktionsweise eines solchen Ventilmotors zu erklären, sollte man sich Bild 4 zusammen mit Bild 7 ansehen, wo alle Stufen des Antriebsvorgangs der Reihe nach gezeigt sind. Schreiben wir sie auf:

1. Ein positiver Impuls wird an die Spulen "A" angelegt, während ein negativer Impuls an "B" angelegt wird, wodurch sich der Anker bewegt. Die Sensoren zeichnen seine Bewegung auf und geben ein Signal für die nächste Kommutierung.
2. Spule "A" schaltet ab und ein positiver Impuls geht an "C" ("B" bleibt unverändert), dann wird ein Signal an den nächsten Impulssatz gesendet.
3. Auf "C" - positiv, "A" - negativ.
4. Ein Paar "B" und "A" arbeitet, die positive und negative Impulse empfangen.
5. Ein positiver Impuls wird erneut an "B" und ein negativer Impuls an "C" angelegt.
6. Spulen "A" werden eingeschaltet (+ wird versorgt) und ein negativer Impuls wird zu "C" wiederholt. Dann wird der Zyklus wiederholt.

Es gibt viele Schwierigkeiten in der scheinbaren Einfachheit der Steuerung. Es ist nicht nur erforderlich, die Position des Ankers zu verfolgen, um die nächste Impulsfolge zu erzeugen, sondern auch die Geschwindigkeit durch Einstellen des Stroms in den Spulen zu steuern. Außerdem sollten Sie die meisten auswählen optimale Parameter zum Beschleunigen und Abbremsen. Es ist auch nicht zu vergessen, dass der Controller mit einem Block ausgestattet sein muss, mit dem Sie seinen Betrieb steuern können. Das Aussehen eines solchen Multifunktionsgeräts ist in Abbildung 8 zu sehen.

Vorteile und Nachteile

Elektrisch bürstenlosen Motor hat viele Vorteile, nämlich:

• Die Lebensdauer ist deutlich länger als bei herkömmlichen Kollektor-Pendants.
• Hohe Effizienz.
• Kurzwahl maximale Geschwindigkeit Drehung.
• Es ist leistungsfähiger als CD.
• Das Fehlen von Funken während des Betriebs ermöglicht den Einsatz des Frequenzumrichters unter brandgefährdeten Bedingungen.
• Keine zusätzliche Kühlung erforderlich.
• Einfache Bedienung.

Schauen wir uns nun die Nachteile an. Erheblicher Nachteil, was die Nutzung von Datenbanken einschränkt - ihre relativ hohen Kosten (unter Berücksichtigung des Preises des Fahrers). Zu den Unannehmlichkeiten gehört die Unmöglichkeit, die Datenbank ohne Treiber zu verwenden, auch nicht für ein kurzfristiges Einschalten, um beispielsweise die Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Problematische Reparaturen, insbesondere wenn ein Umspulen erforderlich ist.

Ein bisschen Geschichte:

Das Hauptproblem bei allen Motoren ist die Überhitzung. Der Rotor drehte sich in einem Stator, und daher ging die Hitze durch die Überhitzung nirgendwo hin. Die Leute hatten eine geniale Idee: nicht den Rotor zu drehen, sondern den Stator, der während der Rotation durch Luft gekühlt würde. Als ein solcher Motor entwickelt wurde, wurde er in der Luftfahrt und im Schiffbau weit verbreitet und wurde daher als Ventilmotor bezeichnet.

Schon bald entstand ein elektrisches Pendant Ventilmotor... Sie nannten ihn einen bürstenlosen Motor, weil er keine Kollektoren (Bürsten) hatte.

Bürstenlose Elektromotoren kamen vor relativ kurzer Zeit zu uns, in den letzten 10-15 Jahre alt... Im Gegensatz zu Kollektormotoren sie werden mit dreiphasigem Wechselstrom betrieben. Dämon Kollektormotoren effektiv arbeiten in mehr große Auswahl Revolutionen und mehr hohe Effizienz ... Gleichzeitig ist das Design des Motors relativ einfacher, es gibt keine Bürstenanordnung, die ständig am Rotor reibt und Funken erzeugt. Wir können sagen, dass bürstenlose Motoren praktisch nicht verschleißen. Die Kosten für bürstenlose Motoren sind etwas höher als für bürstenbehaftete. Dies liegt daran, dass alle bürstenlosen Motoren mit Lagern ausgestattet und in der Regel von besserer Qualität sind.

Tests haben gezeigt:
Schub mit Schraube 8x6 = 754 Gramm,
Drehzahl = 11550 U/min,
Leistungsaufnahme = 9 Watt(ohne Schraube) , 101 Watt(mit Schraube),

Leistung und Effizienz

Die Leistung kann wie folgt berechnet werden:
1) Die Leistung in der Mechanik wird nach folgender Formel berechnet: N = F * v wobei F Kraft und v Geschwindigkeit ist. Da sich die Schraube jedoch in einem statischen Zustand befindet, gibt es außer der Rotation keine Bewegung. Wenn dieser Motor in einem Flugzeugmodell installiert ist, wäre es möglich, die Geschwindigkeit zu messen (sie entspricht 12 m / s) und die Nettoleistung zu berechnen:
N nützlich = 7,54 * 12 = 90,48 Watt
2) Der Wirkungsgrad eines Elektromotors ergibt sich nach folgender Formel: Effizienz = N nutzbar / N aufgewendet * 100 %, wo N Kosten = 101 Watt
Wirkungsgrad = 90,48 / 101 * 100 % = 90 %
Im Durchschnitt ist der Wirkungsgrad von bürstenlosen Motoren real und schwankt um 90% (der höchste Wirkungsgrad, der von dieser Art von Motoren erreicht wird, beträgt 99.68% )

Motoreigenschaften:

Stromspannung: 11,1 Volt
Umsatz: 11550 U/min
Maximale Stromstärke: 15A
Leistung: 200 Watt
Traktion: 754 Gramm (Schraube 8x6)

Abschluss:

Der Preis einer Sache hängt vom Umfang ihrer Produktion ab. Die Hersteller von bürstenlosen Motoren vermehren sich wie Pilze nach dem Regen. Daher möchte ich glauben, dass in naher Zukunft der Preis für Controller und Brushless Motoren werden fallen wie es auf Funksteuerungen fiel ... Die Möglichkeiten der Mikroelektronik erweitern sich täglich, Größe und Gewicht der Steuerungen nehmen allmählich ab. Es ist davon auszugehen, dass in naher Zukunft damit begonnen wird, Steuerungen direkt in Motoren einzubauen! Vielleicht werden wir diesen Tag noch erleben ...

Bürstenlose Motoren und Design von LikBez

Als ich mit der Modellierung von Flugzeugen angefangen habe, habe ich mich sofort gefragt, warum der Motor drei Drähte hat, warum er so klein und gleichzeitig so leistungsstark ist und warum er einen Geschwindigkeitsregler braucht ... Die Zeit verging und ich habe es herausgefunden alles. Und dann stellte er sich die Aufgabe, mit eigenen Händen einen bürstenlosen Motor zu bauen.

Funktionsprinzip des Elektromotors:
Die Arbeitsgrundlage ist jede elektrische Maschine das Phänomen der elektromagnetischen Induktion wird angenommen. Wenn Sie also einen Rahmen mit einem Strom in einem Magnetfeld platzieren, wird dieser beeinflusst durch Ampere Kraft die schaffen Drehmoment... Der Rahmen beginnt sich zu drehen und stoppt an der Stelle, an der das durch die Ampere-Kraft erzeugte Moment fehlt.

Elektromotorisches Gerät:
Irgendein Elektromotor besteht aus einem festen Teil - Stator und der bewegliche Teil - Rotor... Damit die Drehung beginnt, müssen Sie der Reihe nach die Richtung des Stroms ändern. Diese Funktion wird ausgeführt von Kollektor(Bürsten).

Bürstenlosen Motor ist der Motor GLEICHSTROM ohne Kollektor, bei dem die Kollektorfunktionen von der Elektronik übernommen werden. (Wenn der Motor drei Drähte hat, bedeutet dies nicht, dass er mit dreiphasigem Wechselstrom betrieben wird! Und er funktioniert mit "Anteilen" kurzer Gleichstromimpulse, und ich möchte Sie nicht schockieren, aber die gleichen Motoren, die es sind in Kühlern verwendet werden, sind auch bürstenlos, obwohl sie es sind und nur zwei Gleichstromkabel haben)

Bürstenloses Motorgerät:
Innenläufer(ausgesprochen "Inrunner"). Der Motor hat Wicklungen, die sich an der Innenfläche des Gehäuses befinden, und einen magnetischen Rotor, der sich darin dreht.


Außenläufer(ausgesprochen "Outrunner"). Der Motor hat stationäre Wicklungen (innen), um die sich der Körper mit Permanentmagneten an seiner Innenwand dreht.

Arbeitsprinzip:
Damit der bürstenlose Motor zu drehen beginnt, muss die Spannung synchron an die Motorwicklungen angelegt werden. Die Synchronisation kann über externe Sensoren (optische oder Hall-Sensoren) und auf Basis der Gegen-EMK (sensorlos) organisiert werden, die beim Drehen des Motors auftritt.

Sensorlose Steuerung:
Es gibt bürstenlose Motoren ohne Positionssensoren. Bei solchen Motoren wird die Rotorlage durch Messung der EMK in der freien Phase bestimmt. Wir erinnern uns, dass zu jedem Zeitpunkt "+" an eine der Phasen (A) an die andere (B) "-" der Stromversorgung angeschlossen wird, eine der Phasen frei bleibt. Beim Drehen induziert der Motor eine EMK (d. h. als Folge des elektromagnetischen Induktionsgesetzes wird in der Spule ein Induktionsstrom gebildet) in der freien Wicklung. Mit fortschreitender Drehung ändert sich die Spannung an der freien Phase (C). Durch Messung der Spannung an der freien Phase kann der Zeitpunkt des Umschaltens in die nächste Rotorposition bestimmt werden.


Um diese Spannung mit der "Virtual Point"-Methode zu messen. Die Quintessenz ist, dass Sie, wenn Sie den Widerstand aller Wicklungen und die Anfangsspannung kennen, praktisch den Draht zur Verbindungsstelle aller Wicklungen "verschieben" können:

Drehzahlregler für bürstenlosen Motor:
Ein bürstenloser Motor ohne Elektronik ist nur ein Stück Hardware. In Ermangelung eines Reglers können wir die Spannung nicht einfach so anschließen, dass er einfach mit der normalen Drehung beginnt. Der Tempomat ist ein ziemlich komplexes System von Funkkomponenten, denn Sie muss:
1) Bestimmen Sie die Ausgangsposition des Rotors, um den Elektromotor zu starten
2) Den Elektromotor einschalten niedrige Geschwindigkeiten
3) Beschleunigen Sie den Elektromotor auf die Nenndrehzahl (eingestellt)
4) Maximales Drehmoment beibehalten

Schematische Darstellung des Drehzahlreglers (Ventil):


Bürstenlose Motoren wurden zu Beginn des Aufkommens der Elektrizität erfunden, aber niemand konnte ein Steuerungssystem für sie entwickeln. Und erst mit der Entwicklung der Elektronik: Mit dem Aufkommen leistungsstarker Halbleitertransistoren und Mikrocontroller kamen bürstenlose Motoren in den Alltag (erster industrieller Einsatz in den 60er Jahren).

Vor- und Nachteile von bürstenlosen Motoren:

Vorteile:
-Die Rotationsfrequenz variiert über einen weiten Bereich
-Fähigkeit zum Einsatz in einer explosiven und aggressiven Umgebung
-Großes Überlastdrehmoment
-Hohe Energieleistung (Effizienz über 90%)
-Lange Lebensdauer, hohe Zuverlässigkeit und erhöhte Lebensdauer durch das Fehlen von elektrischen Schleifkontakten

Nachteile:
-Relativ ausgereiftes Motormanagementsystem
-Hoher Preis Motor durch Verwendung teurer Materialien in der Rotorkonstruktion (Magnete, Lager, Wellen)
Nachdem wir uns mit der Theorie beschäftigt haben, geht es in die Praxis: Wir entwickeln und bauen einen Motor für Kunstflugmodell MX-2.

Material- und Ausstattungsliste:
1) Draht (aus alten Transformatoren entnommen)
2) Magnete (online gekauft)
3) Stator (Flügel)
4) Welle
5) Lager
6) Duraluminium
7) Wärmeschrumpfen
8) Zugriff auf unbegrenzten technischen Müll
9) Zugang zu Werkzeugen
10) Gerade Arme :)

Fortschritt:
1) Von Anfang an entscheiden wir:

Warum machen wir den Motor?
Wofür soll es ausgelegt sein?
Wo sind wir eingeschränkt?

In meinem Fall: Ich baue einen Motor für ein Flugzeug, also lass es von Außenrotation sein; es sollte dafür ausgelegt sein, dass es mit einer Drei-Kanister-Batterie 1400 Gramm Schub abgeben sollte; Ich bin in Gewicht und Größe begrenzt. Aber wo fängt man an? Die Antwort auf diese Frage ist einfach: vom schwierigsten Teil, d.h. mit einem Teil, das einfacher zu finden ist, und alles andere kann angepasst werden. Ich habe genau das getan. Nach vielen erfolglose Versuche mach einen Stator aus einem Blech Baustahl, wurde mir klar, dass es besser war, sie zu finden. Ich habe es im alten Videokopf vom Videorecorder gefunden.

2) Die Wicklung eines bürstenlosen Drehstrommotors besteht aus einem isolierten Kupferdraht, dessen Querschnitt den Wert des Stroms und damit die Leistung des Motors bestimmt. Unvergesslich, je dicker der Draht, desto mehr Revolutionen aber schwächeres Drehmoment. Abschnittsauswahl:

1A - 0,05 mm; 15A - 0,33 mm; 40A - 0,7 mm

3A - 0,11 mm; 20A - 0,4mm; 50A - 0,8mm

10A - 0,25 mm; 30A - 0,55 mm; 60A - 0,95 mm

3) Wir fangen an, den Draht auf die Stangen zu wickeln. Je mehr Windungen (13) um den Zahn gewickelt sind, desto größer ist das Magnetfeld. Je stärker das Feld, desto mehr Drehmoment und weniger Umdrehungen. Bekommen hohe Drehzahlen, müssen weniger Windungen gewickelt werden. Damit sinkt aber auch das Drehmoment. Um das Drehmoment zu kompensieren, wird meist eine höhere Spannung an den Motor angelegt.

4) Als nächstes wählen wir die Methode zum Verbinden der Wicklung: einen Stern oder ein Dreieck. Die Sternschaltung liefert mehr Drehmoment, aber weniger Umdrehungen als die 1,73-fache Dreieckschaltung. (später wurde Dreieckschaltung gewählt)

5) Auswahl von Magneten. Die Polzahl des Rotors muss gerade (14) sein. Die Form der verwendeten Magnete ist in der Regel rechteckig. Die Größe der Magnete hängt von der Geometrie des Motors und den Eigenschaften des Motors ab. Je stärker die verwendeten Magnete sind, desto höher ist das vom Motor erzeugte Drehmoment auf der Welle. Also was mehr menge Pole, desto mehr Drehmoment, aber weniger Umdrehungen. Die Magnete am Rotor werden mit speziellem Schmelzkleber fixiert.

Testen dieser Motor Ich habe es an einer von mir erstellten Vitro-Motor-Installation durchgeführt, mit der Sie Schub, Leistung und Motordrehzahl messen können.

Um die Unterschiede zwischen den "Stern"- und "Dreieck"-Verbindungen zu sehen, habe ich die Wicklungen auf unterschiedliche Weise verbunden:

Als Ergebnis haben wir einen Motor erhalten, der den Eigenschaften des Flugzeugs entspricht, dessen Masse 1400 Gramm beträgt.

Das Funktionsprinzip, das auf Frequenzregelung und Selbstsynchronisation basiert, wird als bürstenloser Motor bezeichnet. Bei dieser Konstruktion wird der Statormagnetfeldvektor relativ zur Rotorposition gesteuert. Der bürstenlose Motor wurde entwickelt, um die Leistung von Standard-DC-Bürstenmotoren zu verbessern.

Er hat organisch am meisten kombiniert beste Qualitäten Gleichstrommotoren und kontaktlose Elektromotoren.

Die wichtigsten Unterschiede zu herkömmlichen Motoren

Der bürstenlose Motor wird oft verwendet in funkgesteuerte Modelle Flugzeug. Ihre herausragenden Eigenschaften und ihre Überlebensfähigkeit haben aufgrund des Fehlens von reibenden Teilen in Form von Bürsten, die die Stromübertragung durchführen, große Popularität erlangt.

Um sich den Unterschied besser vorstellen zu können, müssen Sie sich daran erinnern, dass sich bei einem Standard-Kollektor-Elektromotor der Rotor mit Wicklungen im Stator dreht, die auf Permanentmagneten basieren. Die Wicklungen werden je nach Rotorlage über einen Kollektor kommutiert. Bei einem Wechselstrommotor hingegen dreht sich ein Rotor mit Magnet in einem Stator mit Wicklungen. Der Motor hat ungefähr das gleiche Design.

Im Gegensatz zu Standardmotoren, im bürstenlosen Teil fungiert der Stator als beweglicher Teil, in dem Permanentmagnete platziert sind, und die Rolle des stationären Teils spielt ein Rotor mit Drehstromwicklungen.

Das Funktionsprinzip eines bürstenlosen Elektromotors

Die Drehung des Motors erfolgt durch Richtungsänderung des Magnetfeldes in den Rotorwicklungen in eine bestimmte Reihenfolge... Dabei wirken die Permanentmagnete mit den Magnetfeldern des Rotors zusammen und treiben den beweglichen Stator an. Diese Bewegung basiert auf der Haupteigenschaft von Magneten, wenn die gleichnamigen Pole abgestoßen werden, und anders als - werden angezogen.

Die Steuerung der Magnetfelder in den Rotorwicklungen und deren Veränderung erfolgt mit Hilfe des Controllers. Es ist ein ziemlich komplexes Gerät, das hohe Ströme mit schalten kann schnelle Geschwindigkeit... Der Controller hat notwendigerweise einen bürstenlosen Motor in seiner Schaltung, was die Kosten seiner Verwendung stark erhöht.

V bürstenlose Motoren es gibt keine rotierenden Kontakte und keine schaltbaren Kontakte. Dies ist ihr Hauptvorteil gegenüber herkömmlichen Elektromotoren, da alle Reibungsverluste minimiert werden.

Dies ist eine Art Wechselstrommotor, bei dem die Kollektor-Bürsten-Einheit durch einen kontaktlosen Halbleiterschalter ersetzt wird, der von einem Rotorpositionssensor gesteuert wird. Manchmal findet man diese Abkürzung: BLDC ist ein bürstenloser Gleichstrommotor. Der Einfachheit halber nenne ich es einen bürstenlosen Motor oder einfach BC.

Bürstenlose Motoren sind aufgrund ihrer Besonderheit sehr beliebt: Sie fehlen Verbrauchsmaterialien Art von Bürsten, es gibt keinen Kohle- / Metallstaub im Inneren durch Reibung, es gibt keine Funken (und dies ist eine enorme Explosionsrichtung und feuersichere Antriebe / Pumpen). Sie werden von Lüftern und Pumpen bis hin zu hochpräzisen Antrieben eingesetzt.
Hauptanwendung im Modell- und Bastelbau: Motoren für ferngesteuerte Modelle.

Die allgemeine Bedeutung dieser Motoren ist drei Phasen und drei Wicklungen (oder mehrere Wicklungen in drei Gruppen verbunden), die durch ein Signal in Form einer Sinuskurve oder einer ungefähren Sinuskurve in jeder der Phasen, jedoch mit einer gewissen Verschiebung, gesteuert werden. Die Abbildung zeigt die einfachste Darstellung der Funktionsweise eines Drehstrommotors.

Dementsprechend ist einer der spezifischen Aspekte der Steuerung der BC-Motoren die Verwendung eines speziellen Controller-Treibers, mit dem Sie die Strom- und Spannungsimpulse für jede Phase an den Motorwicklungen regeln können, was letztendlich einen stabilen Betrieb in einem weiten Spannungsbereich ermöglicht . Dies sind die sogenannten ESC-Controller.

BK-Motoren für R / Y-Geräte gibt es in verschiedenen Standardgrößen und -ausführungen. Zu den stärksten gehören die 22 mm, 36 mm und 40/42 mm Serien. Konstruktionsbedingt sind sie mit einem Außenläufer und einem Innenläufer (Outrunner, Inrunner) ausgestattet. Motoren mit Außenläufer haben nämlich keinen statischen Körper (Mantel) und sind leicht. In der Regel werden sie in Flugzeugmodellen, Quadrocoptern etc.
Motoren mit externem Stator sind leichter hermetisch dicht zu machen. Ähnliche werden für r / y-Modelle verwendet, die äußeren Einflüssen wie Schmutz, Staub, Feuchtigkeit ausgesetzt sind: Buggys, Monster, Crawler, Wasser r / y-Modelle).
Zum Beispiel kann ein 3660-Motor einfach in ein R / U-Automodell wie einen Buggy oder ein Monster eingebaut werden und viel Spaß machen.

Ich werde auch die unterschiedliche Anordnung des Stators selbst beachten: 3660-Motoren haben 12 Spulen, die in drei Gruppen verbunden sind.
Dadurch kann ein hohes Drehmoment an der Welle erzielt werden. Es sieht ungefähr so ​​aus.


Die Spulen werden so angeschlossen


Wenn Sie den Motor zerlegen und den Rotor entfernen, können Sie die Statorspulen sehen.
Das ist in der 3660-Serie enthalten


mehr Fotos

Amateureinsatz ähnlicher Motoren mit hohem Drehmoment - in hausgemachte Konstruktionen wo ein kleiner leistungsstarker drehfreudiger Motor... Dies können Turbinenlüfter, Spindeln von Hobby-Werkzeugmaschinen usw. sein.

Für den Einbau in eine Amateurmaschine zum Bohren und Gravieren wurde also ein Satz eines bürstenlosen Motors zusammen mit einem ESC-Controller mitgenommen.
GoolRC 3660 3800KV Brushless Motor mit ESC 60A Metal Gear Servo 9,0kg Set


Ein Plus im Bausatz war ein 9 kg Servo, was für selbstgemachte Produkte sehr praktisch ist.

Allgemeine Anforderungen Bei der Auswahl eines Motors waren folgende:
- Die Anzahl der Umdrehungen / Volt beträgt nicht weniger als 2000, da geplant war, sie mit Niederspannungsquellen (7,4 ... 12 V) zu verwenden.
- Schaftdurchmesser 5mm. Ich dachte über Optionen mit einem 3,175 mm Schaft nach (dies ist eine Serie von 24 Durchmessern der BC-Motoren, zum Beispiel 2435), aber dann müsste ich eine neue ER11-Patrone kaufen. Es gibt noch leistungsstärkere Optionen, zum Beispiel 4275- oder 4076-Motoren mit 5 mm Welle, die aber entsprechend teurer sind.

Spezifikationen bürstenlosen Motor GoolRC 3660:
Modell: GoolRC 3660
Leistung: 1200W
Arbeitsspannung: bis zu 13V
Grenzstrom: 92A
Drehzahl / Volt: 3800KV
Höchstgeschwindigkeit: bis zu 50.000
Gehäusedurchmesser: 36mm
Körperlänge: 60mm
Schaftlänge: 17mm
Wellendurchmesser: 5mm
Stellschraubengröße: 6 Stück * M3 (kurz, ich habe M3 * 6)
Anschlüsse: 4mm vergoldeter Bananenstecker
Schutz: vor Staub und Feuchtigkeit

ESC-Controller-Funktionen:
Modell: GoolRC ESC 60A
Dauerstrom: 60A
Spitzenstrom: 320A
Zutreffend wiederaufladbare Batterien: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5,8V / 3A
Anschlüsse (Eingang): T-Stecker männlich
Anschlüsse (Anruf): 4mm vergoldete Bananenbuchse
Abmessungen: 50 x 35 x 34 mm (ohne Kabellängen)
Schutz: vor Staub und Feuchtigkeit

Servoeigenschaften:
Arbeitsspannung: 6.0V-7,2V
Schwenkgeschwindigkeit (6,0 V): 0,16 Sek. / 60 ° ohne Last
Schwenkgeschwindigkeit (7,2 V): 0,14 Sek. / 60 ° ohne Last
Haltemoment (6.0V): 9.0kg.cm
Haltemoment (7,2 V): 10,0 kg.cm
Abmessungen: 55 x 20 x 38 mm (L * B * H)

Kit-Parameter:
Packmaß: 10,5 x 8 x 6cm
Paketgewicht: 390 g
Markenverpackung mit dem GoolRC-Logo

Das Set beinhaltet:
1 * GoolRC 3660 3800KV-Motor
1 * GoolRC 60A ESC
1 * GoolRC 9KG Servo
1 * Informationsblatt


Abmessungen als Referenz und Aussehen GoolRC 3660-Motor mit Highlights

Nun ein paar Worte zum Paket selbst.
Das Paket kam in Form einer kleinen Posttüte mit einer Box im Inneren


Zustellung durch einen alternativen Postdienst, nicht per russischer Post, wie im Konnossement angegeben


Das Paket enthält eine GoolRC-Markenbox


Im Inneren befindet sich ein Set aus einem 3660 Brushless-Motor (36x60 mm), einem ESC-Controller dafür und einem Servo mit Set


Werfen wir nun einen Blick auf das gesamte Kit in einzelnen Komponenten. Beginnen wir mit dem Wichtigsten – dem Motor.

BC-Motor GoolRC ist ein Zylinder aus Aluminium, Abmessungen 36 x 60 mm. Auf der einen Seite befinden sich drei dicke Drähte in einer Silikonhülle mit "Bananen", auf der anderen Seite ein 5 mm Schaft. Der Rotor ist beidseitig wälzgelagert. Auf dem Gehäuse befindet sich eine Modellkennzeichnung


Ein anderes Foto. Das Außenhemd ist fixiert, d.h. Motortyp Inrunner.


Körpermarkierungen


Lager ist von hinten sichtbar


Spritzwasser- und feuchtigkeitsbeständig behauptet
Zum Anschluss der Phasen gibt es drei dicke, kurze Drähte: u v w. Wenn Sie Klemmen zum Anschluss suchen, sind dies 4 mm Bananen


Drähte sind wärmeschrumpfbar verschiedene Farben: gelb, orange und blau


Motorabmessungen: Wellendurchmesser und Länge wie angegeben: Welle 5x17 mm




Abmessungen des Motorkörpers 36x60 mm




Vergleich mit dem gebürsteten 775-Motor


Vergleich mit einer gebrauchten 300W Spindel (und kostet ca. 100$). Lassen Sie mich daran erinnern, dass der GoolRC 3660 eine Spitzenleistung von 1200 W hat. Selbst wenn Sie ein Drittel der Leistung verbrauchen, ist sie immer noch billiger und mehr als diese Spindel


Vergleich mit anderen Modellmotoren


Zum richtige Arbeit der Motor benötigt einen speziellen ESC-Controller (der im Lieferumfang enthalten ist)

ESC-Controller ist eine Motortreiberplatine mit einem Signalwandler und leistungsstarke Tasten... Auf einfache Modelle Anstelle des Gehäuses wird bei leistungsstarken Geräten Wärmeschrumpfung verwendet - ein Gehäuse mit Kühler und aktiver Kühlung.


Das Foto zeigt den GoolRC ESC 60A Controller im Vergleich zum "jüngeren" Bruder ESC 20A


Bitte beachten: An einem Stück Draht befindet sich ein Ein-Aus-Schalter, der in den Körper des Geräts / Spielzeugs eingebaut werden kann


Gegenwärtig vollständiger Satz Anschlüsse: T-Anschlüsse, 4mm Bananenbuchsen, 3-poliger Steuersignaleingang


Power-Bananen 4 mm - Nester, in den gleichen Farben markiert: gelb, orange und blau. Beim Anschließen kann man es nur absichtlich verwechseln.


Eingangs-T-Anschlüsse. Ebenso können Sie die Polarität verwechseln, wenn Sie sehr stark sind)))))


Auf dem Gehäuse befinden sich Markierungen mit dem Namen und den Eigenschaften, was sehr praktisch ist


Die Kühlung ist aktiv, funktioniert und wird automatisch geregelt.

Zur Größenschätzung angebrachtes PCB-Lineal

Das Set enthält auch ein 9 kg GoolRC-Servo.


Außerdem wird das Kit wie jedes andere Servo mit einem Satz Hebel (Doppel, Kreuz, Stern, Rad) und Befestigungsmaterial geliefert (ich mochte, dass es Messingabstandshalter gibt)


Makrofoto Servowelle


Versuchen, den kreuzförmigen Arm für die Fotografie zu befestigen


Tatsächlich ist es interessant, die angegebenen Eigenschaften zu überprüfen - dies ist ein Metallzahnradsatz im Inneren. Wir zerlegen das Servo. Der Körper sitzt kreisförmig auf dem Dichtmittel, und im Inneren befindet sich reichlich Schmierung. Die Zahnräder sind wirklich aus Metall.


Foto der Servosteuerplatine

Warum das alles begonnen wurde: um den BC-Motor als Bohrer / Graveur auszuprobieren. Trotzdem beträgt die Spitzenleistung 1200W.
Ich habe mich für ein Bohrmaschinenprojekt zum Vorbereiten von Leiterplatten entschieden. Es gibt viele Projekte, um eine Tischleuchte herzustellen. In der Regel sind alle diese Projekte klein und für die Installation konzipiert kleiner Motor Gleichstrom.


Ich habe eine davon ausgewählt und die Halterung im 3660-Motorhalterungsteil modifiziert ( nativer Motor war kleiner und hatte unterschiedliche Halterungsgrößen)

Ich gebe eine Zeichnung Sitze und Abmessungen des Motors 3660


Das Original kostet mehr als schwacher Motor... Hier eine Skizze der Halterung (6 Löcher für M3x6)


Bildschirm aus einem Programm zum Drucken auf einem Drucker


Gleichzeitig habe ich auch eine Klemme zur Befestigung von oben gedruckt.


3660 Motor mit ER11 Spannzange installiert




Um den BC des Motors anzuschließen und zu überprüfen, müssen Sie folgende Schaltung zusammenbauen: Netzteil, Servotester oder Steuerplatine, ESC-Motorcontroller, Motor.
Ich verwende den einfachsten Servotester, er liefert auch das gewünschte Signal. Es kann verwendet werden, um die Motordrehzahl einzuschalten und einzustellen


Falls gewünscht, können Sie einen Mikrocontroller (Arduino, etc.) anschließen. Ich gebe ein Diagramm aus dem Internet mit dem Anschluss eines Außenläufers und eines 30A-Controllers. Es ist kein Problem, Skizzen zu finden.


Wir verbinden alles durch Farbe.


Die Quelle zeigt, dass der Ruhestrom des Controllers klein ist (0,26 A)


Jetzt die Bohrmaschine.
Alles zusammenbauen und am Rack befestigen




Zur Kontrolle baue ich ohne Gehäuse zusammen, dann bedrucke ich das Gehäuse, wo man einen Standardschalter einbauen kann, einen Servotester


Eine weitere Anwendung eines ähnlichen 3660 BK-Motors ist als Spindel von Maschinen zum Bohren und Fräsen von Leiterplatten.






Ich werde die Überprüfung über die Maschine selbst etwas später beenden. Es wird interessant sein, die Leiterplattengravur mit dem GoolRC 3660 zu überprüfen

Abschluss

Der Motor ist hochwertig, kraftvoll, das Drehmoment mit einem Spielraum ist für Amateurzwecke geeignet.
Insbesondere die Haltbarkeit von Lagern unter Querkraft beim Fräsen / Gravieren wird sich mit der Zeit zeigen.
Es gibt definitiv einen Vorteil der Verwendung Modellmotoren für Amateurzwecke sowie die einfache Bedienung und Montage von Strukturen auf ihnen im Vergleich zu Spindeln für CNC, die teurer sind und erfordern Spezialausrüstung(Netzteile mit Drehzahlregelung, Treiber, Kühlung usw.).

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!