Silniki bezszczotkowe. Silnik zaworu

Jednym z powodów zainteresowania projektantów bezszczotkowymi silnikami elektrycznymi jest zapotrzebowanie na silniki szybkoobrotowe o niewielkich wymiarach. Ponadto silniki te mają bardzo precyzyjne pozycjonowanie. Konstrukcja ma ruchomy wirnik i stały stojan. Na wirniku znajduje się jeden magnes trwały lub kilka umieszczonych w określonej kolejności. Na stojanie znajdują się cewki, które wytwarzają pole magnetyczne.

Należy zwrócić uwagę na jeszcze jedną cechę - silniki bezszczotkowe mogą mieć kotwicę umieszczoną zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz na zewnątrz... W związku z tym te dwa typy konstrukcji mogą mieć określone zastosowania w różnych dziedzinach. Gdy kotwica znajduje się wewnątrz, okazuje się, że osiąga bardzo dużą prędkość obrotową, dlatego takie silniki bardzo dobrze sprawdzają się w projektowaniu układów chłodzenia. W przypadku zainstalowania zewnętrznego napędu wirnika można uzyskać bardzo precyzyjne pozycjonowanie oraz wysoką odporność na przeciążenia. Bardzo często takie silniki są stosowane w robotyce, sprzęcie medycznym i obrabiarkach sterowanych częstotliwością.

Jak działają silniki

Do napędzania wirnika silnika bezszczotkowego prąd stały konieczne jest użycie specjalnego mikrokontrolera. Nie można go uruchomić w taki sam sposób jak maszyny synchronicznej lub asynchronicznej. Za pomocą mikrokontrolera okazuje się, że uzwojenia silnika są włączane tak, aby kierunek wektorów pola magnetycznego na stojanie i zworze był ortogonalny.

Innymi słowy, przy pomocy sterownika okazuje się, że reguluje to, co działa na wirnik Silnik bezszczotkowy... Aby poruszyć twornikiem, konieczne jest wykonanie prawidłowej komutacji w uzwojeniach stojana. Niestety płynna kontrola obrotów nie jest możliwa. Ale możesz bardzo szybko zwiększyć wirnik silnika elektrycznego.

Różnice między silnikami szczotkowymi i bezszczotkowymi

Główną różnicą jest brak uzwojenia wirnika w silnikach bezszczotkowych w modelach. W przypadku silników kolektorowych na ich wirnikach znajdują się uzwojenia. I tu magnesy trwałe są instalowane na nieruchomej części silnika. Dodatkowo na wirniku montowany jest kolektor o specjalnej konstrukcji, do którego następuje połączenie. pędzle grafitowe... Z ich pomocą napięcie jest dostarczane do uzwojenia wirnika. Znacząco różni się również zasada działania bezszczotkowego silnika elektrycznego.

Jak działa maszyna zbierająca

Aby uruchomić silnik kolektora, musisz podać napięcie do uzwojenia wzbudzenia, które znajduje się bezpośrednio na tworniku. W tym przypadku powstaje stałe pole magnetyczne, które oddziałuje z magnesami na stojanie, w wyniku czego zwora i przymocowany do niej kolektor obracają się. W takim przypadku zasilanie jest dostarczane do następnego uzwojenia, cykl się powtarza.

Prędkość wirnika zależy bezpośrednio od intensywności pola magnetycznego i ostatnia cecha zależy bezpośrednio od wielkości napięcia. Dlatego w celu zwiększenia lub zmniejszenia prędkości konieczna jest zmiana napięcia zasilania.

Aby zaimplementować odwrotność, wystarczy zmienić biegunowość podłączenia silnika. Do takiego sterowania nie trzeba używać specjalnych mikrokontrolerów, można zmienić prędkość za pomocą konwencjonalnego rezystora zmiennego.

Cechy maszyn bezszczotkowych

Ale sterowanie bezszczotkowym silnikiem elektrycznym jest niemożliwe bez użycia specjalnych sterowników. Na tej podstawie możemy stwierdzić, że silniki tego typu nie mogą być wykorzystywane jako generator. W celu efektywnego sterowania położenie wirnika można monitorować za pomocą wielu czujników Halla. Za pomocą tak prostych urządzeń można znacznie poprawić charakterystykę, ale koszt silnika elektrycznego wzrośnie kilkakrotnie.

Uruchamiają się silniki bezszczotkowe

Nie ma sensu robić mikrokontrolerów samodzielnie, dużo najlepsza opcja okaże się, że będzie to zakup gotowej, choć chińskiej. Ale przy wyborze musisz przestrzegać następujących zaleceń:

1. Przestrzegaj maksymalnego dopuszczalnego natężenia. Ten parametr na pewno się przyda różne rodzaje działanie napędu. Cecha ta jest często wskazywana przez producentów bezpośrednio w nazwie modelu. Bardzo rzadko podawane są wartości typowe dla trybów szczytowych, w których mikrokontroler nie może pracować przez długi czas.
2. W przypadku pracy ciągłej należy również wziąć pod uwagę maksymalne napięcie zasilania.
3. Pamiętaj, aby wziąć pod uwagę rezystancję wszystkich wewnętrznych obwodów mikrokontrolera.
4. Należy wziąć pod uwagę maksymalny numer obrotów, co jest typowe dla pracy tego mikrokontrolera. Należy pamiętać, że nie będzie w stanie zwiększyć maksymalnej prędkości, ponieważ ograniczenie jest wprowadzane na poziomie oprogramowania.
5. Tanie modele urządzeń mikrokontrolerowych mają impulsy w zakresie 7...8 kHz. Drogie kopie można przeprogramować, a ten parametr zwiększa się 2-4 razy.

Staraj się wybierać mikrokontrolery pod każdym względem, ponieważ wpływają one na moc, jaką może rozwinąć silnik elektryczny.

Jak to jest zarządzane

Elektroniczna jednostka sterująca umożliwia komutację uzwojeń napędowych. Aby określić moment przełączenia za pomocą sterownika, położenie wirnika jest monitorowane przez czujnik Halla zainstalowany na napędzie.

W przypadku braku takich urządzeń konieczne jest odczytanie napięcia wstecznego. Jest generowany w cewkach stojana nie podłączonych do ten moment czas. Kontroler jest kompleksem sprzętowo-programowym, pozwala na śledzenie wszystkich zmian i jak najdokładniejsze ustawienie kolejności przełączania.

Bezszczotkowe silniki trójfazowe

Wiele bezszczotkowych silników elektrycznych do modeli samolotów jest zasilanych prądem stałym. Ale są też instancje trójfazowe, w których instalowane są konwertery. Pozwalają od stałe napięcie wykonać impulsy trójfazowe.

Praca odbywa się w następujący sposób:

1. Cewka „A” odbiera impulsy o wartości dodatniej. Do cewki „B” - o wartości ujemnej. W rezultacie kotwica zacznie się poruszać. Czujniki ustalają offset i wysyłają sygnał do sterownika do następnej komutacji.
2. Cewka „A” jest odłączona, a do uzwojenia „C” podawany jest dodatni impuls. Komutacja uzwojenia „B” nie ulega zmianom.
3. Cewka „C” otrzymuje impuls dodatni, a impuls ujemny przechodzi do „A”.
4. Wtedy zaczyna działać para „A” i „B”. Na nich pozytywne wartości ujemne odpowiednio impulsy.
5. Następnie impuls dodatni wraca do cewki „B”, a impuls ujemny do „C”.
6. Na ostatni etap cewka „A” jest włączona, na którą odbierany jest impuls dodatni, a ujemny trafia do C.

A potem cały cykl się powtarza.

Korzyści z używania

Wykonanie bezszczotkowego silnika elektrycznego własnymi rękami jest trudne, a wdrożenie sterowania mikrokontrolerem jest prawie niemożliwe. Dlatego najlepiej używać gotowych wzory przemysłowe... Pamiętaj jednak, aby wziąć pod uwagę zalety, jakie uzyskuje przemiennik podczas korzystania z silników bezszczotkowych:

1. W zasadzie większy zasób niż w maszyny zbierające.
2. Wysoki poziom wydajności.
3. Moc jest wyższa niż w przypadku silników szczotkowych.
4. Prędkość obrotowa rośnie znacznie szybciej.
5. Podczas pracy nie powstają żadne iskry, dzięki czemu można je stosować w środowiskach o dużym zagrożeniu pożarowym.
6. Bardzo łatwa obsługa napędu.
7. Podczas pracy nie musisz używać dodatkowych komponentów do chłodzenia.

Wśród wad można wyróżnić bardzo wysoki koszt, jeśli weźmiemy pod uwagę również cenę kontrolera. Nawet krótkie włączenie takiego silnika elektrycznego w celu sprawdzenia jego działania nie zadziała. Ponadto naprawa takich silników jest znacznie trudniejsza ze względu na ich cechy konstrukcyjne.

Zapewne zastanawiał się, czym taki silnik różni się od innych silników, na przykład od tych w wiertarkach. Silniki zainstalowane w niezbyt mocnych maszynach zwykle nie iskrzą i nie pracują tak głośno, jak ta sama wiertarka, która ma mniejszą moc niż maszyna.

O co chodzi? Fakt jest taki silnik ze szczotkami jest silnik kolektora a silnik bezszczotkowy jest bezszczotkowy... Aby rozwiązać różne problemy, odpowiedni jest Twój własny typ silnika - gdzieś lepsze dopasowanie kolektor, ale gdzieś można zainstalować tylko bezszczotkowy.

Silnik kolektora

Silnik komutatorowy ma z reguły tylko dwa przewody zasilające, jest łatwy w obsłudze, wystarczy wyregulować stałe lub przemienne napięcie zasilania i odpowiednio zmieni się prędkość. Możesz sterować silnikiem kolektora nawet za pomocą prostego ściemniacza. Główną zaletą silnika kolektorowego jest duża prędkość (dziesiątki tysięcy na minutę) przy wysokim momencie obrotowym.

Zasada działania silnika kolektora jest bardzo prosta. W rzeczywistości jego wirnik to zestaw miedzianych ramek w obwodzie magnetycznym, które są naprzemiennie komutowane do źródła zasilania na zespole kolektor-szczotka. Stojan może być albo magnesami trwałymi albo z uzwojeniem zasilanym z tego samego źródła co wirnik, albo z oddzielnego źródła, a czasami stojan i wirnik są włączone w jeden obwód szeregowy (np. silniki pralek automatycznych).

Na każdym z odcinków uzwojenia wirnika, poprzez zespół kolektor-szczotka, naprzemiennie podczas obrotu wirnika, Elektryczność w rezultacie wirnik jest ponownie magnesowany, uzyskując wyraźnie wyrażone bieguny magnetyczne północne i południowe, dzięki czemu wirnik obraca się wewnątrz stojana (bieguny wirnika są wypychane przez bieguny stojana, następnie wirnik jest ponownie magnesowany i ponownie wypychany ). Ponieważ wirnik jest za każdym razem komutowany do źródła zasilania przez następną sekcję, obrót nie zatrzymuje się, dopóki energia jest dostarczana do kolektora.

Główna wada silnika kolektora

Szczotki szczotkowego silnika są bardzo wygodne w regulacji, ale gdy są wystarczająco wysokie, szczotki dają o sobie znać. Ponieważ szczotki są cały czas mocno przymocowane do kolektora, wysokie obroty szybko się zużywają, w końcu zostają zatkane w taki czy inny sposób i ostatecznie zaczynają iskrzyć.

Zużycie szczotek i ogólnie zespołu komutator-szczotka prowadzi do spadku sprawności silnika komutatora. Więc ja zespół kolektor-szczotka - to jest główna wada silniki kolektorów... Dziś starają się zrezygnować z silników szczotkowanych na rzecz bezszczotkowych silników krokowych.

Silnik bezszczotkowy nie ma komutatora ani szczotek. Najprostszy przykład silnik bezszczotkowy - asynchroniczny silnik trójfazowy z wirnikiem klatkowym. Kolejny przykład silnika bezszczotkowego - bardziej nowoczesny - silnik krokowy z wirnikiem magnetycznym... Uzwojenia stojana silnika bezszczotkowego same są ponownie magnesowane, dzięki czemu wirnik obraca się cały czas, a zatem obraca się w sposób ciągły w ten sposób.

Najczęściej nowoczesne silniki bezszczotkowe są wyposażone w czujnik położenia wirnika, zgodnie z sygnałami, z których działa regulator prędkości silnika. Sygnał z czujnika położenia wirnika jest przesyłany do procesora ponad 100 razy na sekundę, co zapewnia precyzyjne pozycjonowanie wirnika i wysoki moment obrotowy. Istnieją oczywiście silniki bezszczotkowe bez czujnika położenia wirnika, żywym przykładem jest ten sam asynchroniczny silnik trójfazowy. Silniki bez czujnika położenia są tańsze niż silniki z enkoderem.

Zalety silników bezszczotkowych

Ponieważ żywotność łożysk wirnika jest niezwykle długa, możemy powiedzieć, że w silniku bezszczotkowym praktycznie nie ma części, które z czasem się zużywają i nie wymaga on żadnej konserwacji podczas pracy. Tarcie jest tutaj zminimalizowane, nie ma problemu z przegrzaniem kolektora, ogólnie niezawodność i sprawność silników bezszczotkowych jest bardzo wysoka.

Brak szczotek iskrzących, czujnik położenia wirnika pomoże w dokładnym sterowaniu - praktycznie nie ma wad, są tylko zalety. Czy to cena jakości? silniki krokowe wyższa niż kolektora (plus sterownik), ale to nic w porównaniu z regularna wymiana sprężyny, szczotki i kolektory do silników kolektorów.

Sprzęt domowy i medyczny, modelowanie samolotów, napędy odcinające rurociągi gazociągów i ropy są dalekie od pełna lista obszary zastosowania bezszczotkowych silników prądu stałego (BD). Przyjrzyjmy się budowie i działaniu tych siłowników elektromechanicznych, aby lepiej zrozumieć ich zalety i wady.

Informacje ogólne, urządzenie, zakres

Jednym z powodów zainteresowania OBD jest zwiększone zapotrzebowanie na szybkie mikrosilniki z precyzyjnym pozycjonowaniem. Wewnętrzną strukturę takich napędów pokazano na rysunku 2.

Jak widać konstrukcja to wirnik (twornik) i stojan, pierwszy posiada magnes trwały (lub kilka magnesów ułożonych w określonej kolejności), a drugi wyposażony jest w cewki (B) do wytwarzania pola magnetycznego.

Warto zauważyć, że te mechanizmy elektromagnetyczne mogą być zarówno z wewnętrzną zworą (ten typ konstrukcji można zobaczyć na ryc. 2), jak i zewnętrzną (patrz ryc. 3).

W związku z tym każdy ze wzorów ma określone pole zastosowania. Urządzenia z wewnętrzną armaturą mają wysoka prędkość rotacji, dlatego są stosowane w układach chłodniczych, ponieważ elektrownie drony itp. Siłowniki z wirnik zewnętrzny znajdują zastosowanie tam, gdzie wymagane jest precyzyjne pozycjonowanie i odporność na przeciążenia momentowe (robotyka, sprzęt medyczny, maszyny CNC itp.).

Zasada działania

W przeciwieństwie do innych napędów, takich jak maszyna asynchroniczna prąd przemienny, do działania DB wymagany jest specjalny sterownik, który włącza uzwojenia w taki sposób, że wektory pól magnetycznych twornika i stojana są do siebie prostopadłe. Oznacza to, że w rzeczywistości urządzenie sterujące reguluje moment obrotowy działający na twornik OBD. Proces ten jest wyraźnie przedstawiony na rysunku 4.

Jak widać, dla każdego ruchu twornika konieczne jest wykonanie pewnej komutacji w uzwojeniu stojana silnika bezszczotkowego. Ta zasada działania nie pozwala na płynną kontrolę obrotów, ale umożliwia szybkie nabranie rozpędu.

Różnice między silnikami szczotkowymi i bezszczotkowymi

Napęd typu kolektor różni się od OBD jako cechy konstrukcyjne(patrz rysunek 5.) i zasada działania.

Rozważać różnice konstrukcyjne... Na rys. 5 widać, że wirnik (1 na rys. 5) silnika kolektorowego, w przeciwieństwie do bezszczotkowego, ma cewki, w których prosty obwód uzwojenie, a na stojanie zainstalowane są magnesy trwałe (zwykle dwa) (2 na rys. 5). Dodatkowo na wale zamontowany jest kolektor, do którego podłączone są szczotki, dostarczające napięcie do uzwojeń twornika.

Porozmawiajmy krótko o zasadzie działania maszyn kolekcjonerskich. Po przyłożeniu napięcia do jednej z cewek jest ona wzbudzana i generowane jest pole magnetyczne. Współdziała z magnesami trwałymi, przez co zwora i umieszczony na niej kolektor obracają się. W rezultacie zasilanie jest dostarczane do drugiego uzwojenia i cykl się powtarza.

Częstotliwość obrotu twornika tego projektu zależy bezpośrednio od natężenia pola magnetycznego, które z kolei jest wprost proporcjonalne do napięcia. Oznacza to, że aby zwiększyć lub zmniejszyć prędkość, wystarczy zwiększyć lub zmniejszyć poziom odżywiania. Aby odwrócić, konieczne jest przełączenie polaryzacji. Ta metoda sterowania nie wymaga specjalnego sterownika, ponieważ regulator skoku może być wykonany w oparciu o rezystor zmienny, a konwencjonalny przełącznik będzie działał jako falownik.

W poprzedniej sekcji omówiliśmy cechy konstrukcyjne silników bezszczotkowych. Jak pamiętasz, ich połączenie wymaga specjalnego kontrolera, bez którego po prostu nie będą działać. Z tego samego powodu silniki te nie mogą być używane jako generatory.

Warto również zauważyć, że w niektórych napędach tego typu w celu bardziej wydajnego sterowania położenie wirnika jest monitorowane za pomocą czujników Halla. To znacznie poprawia właściwości silników bezszczotkowych, ale prowadzi do wzrostu kosztów już drogiej konstrukcji.

Jak uruchomić silnik bezszczotkowy?

Aby ten typ dysku działał, wymagany jest dedykowany kontroler (patrz Rysunek 6). Bez tego uruchomienie jest niemożliwe.

Samodzielne składanie takiego urządzenia nie ma sensu, taniej i bardziej niezawodnie będzie kupić gotowe. Możesz go odebrać przez następujące cechy specyficzne dla sterowników kanałów PWM:

• Maksymalny dopuszczalny prąd, ta charakterystyka jest podana dla normalna operacja działanie urządzenia. Dość często producenci wskazują taki parametr w nazwie modelu (na przykład Phoenix-18). W niektórych przypadkach podawana jest wartość dla trybu szczytowego, którą sterownik może utrzymywać przez kilka sekund.
• Maksymalne napięcie znamionowe do pracy ciągłej.
• Rezystancja obwodów wewnętrznych sterownika.
• Dopuszczalna prędkość jest podana w obr./min. Powyżej tej wartości sterownik nie pozwoli na zwiększenie obrotów (ograniczenie jest realizowane na poziom programu). Należy pamiętać, że prędkość jest zawsze podana dla napędów 2-biegunowych. W przypadku większej liczby par biegunów wartość należy podzielić przez ich liczbę. Na przykład podana liczba to 60000 obr/min, zatem dla 6 silnik magnetyczny prędkość obrotowa wyniesie 60 000/3 = 20 000 obr./min.
• Częstotliwość generowanych impulsów, dla większości sterowników ten parametr waha się od 7 do 8 kHz, więcej drogie modele pozwalają przeprogramować parametr, zwiększając go do 16 lub 32 kHz.

Zauważ, że pierwsze trzy cechy określają moc OBD.

Sterowanie silnikiem bezszczotkowym

Jak już wspomniano powyżej, przełączanie uzwojeń napędowych jest sterowane elektronicznie. Sterownik monitoruje położenie twornika za pomocą czujników Halla, aby określić, kiedy należy przełączyć. Jeżeli napęd nie jest wyposażony w takie detektory, to brane jest pod uwagę sem wsteczne występujące w niepodłączonych cewkach stojana. Kontroler, który w rzeczywistości jest kompleksem sprzętowo-programowym, monitoruje te zmiany i ustala kolejność przełączania.

Trójfazowy bezszczotkowy silnik prądu stałego

Większość OBD jest wykonana w układzie trójfazowym. Do sterowania takim napędem sterownik posiada konwerter impulsów prądu stałego na trójfazowy (patrz rys. 7).

Aby wyjaśnić, jak działa taki silnik zaworu, należy wziąć pod uwagę rysunek 4 wraz z rysunkiem 7, gdzie kolejno pokazano wszystkie etapy pracy napędu. Zapiszmy je:

1. Do cewek „A” podawany jest impuls dodatni, do „B” impuls ujemny, w wyniku czego zwora poruszy się. Czujniki zarejestrują jego ruch i dadzą sygnał do następnej komutacji.
2. Cewka "A" gaśnie, a impuls dodatni przechodzi do "C" ("B" pozostaje bez zmian), następnie wysyłany jest sygnał do następnego zestawu impulsów.
3. Na "C" - pozytywny, "A" - negatywny.
4. Działa para „B” i „A”, które otrzymują pozytywne i negatywne impulsy.
5. Dodatni impuls jest ponownie zastosowany do „B”, a negatywny impuls do „C”.
6. Cewki „A” są włączone (+ jest dostarczany) i powtarzany jest ujemny impuls do „C”. Następnie cykl się powtarza.

W pozornej prostocie sterowania jest wiele trudności. Konieczne jest nie tylko śledzenie położenia zwory w celu wytworzenia kolejnej serii impulsów, ale także sterowanie prędkością poprzez regulację prądu w cewkach. Ponadto należy wybrać najbardziej optymalne parametry do przyspieszania i zwalniania. Warto też nie zapominać, że sterownik musi być wyposażony w blok, który pozwala kontrolować jego działanie. Wygląd takiego wielofunkcyjnego urządzenia można zobaczyć na rysunku 8.

Zalety i wady

Elektryczny silnik bezszczotkowy ma wiele zalet, a mianowicie:

• Żywotność jest znacznie dłuższa niż w przypadku konwencjonalnych odpowiedników kolektorów.
• Wysoka wydajność.
• Szybkie wybieranie maksymalna prędkość obrót.
• Jest mocniejszy niż CD.
• Brak iskier podczas pracy pozwala na użytkowanie napędu w warunkach zagrożenia pożarowego.
• Nie jest wymagane dodatkowe chłodzenie.
• Prosta obsługa.

Teraz spójrzmy na minusy. Znacząca wada, co ogranicza korzystanie z bazy danych - są stosunkowo wysoka cena(w tym cena kierowcy). Wśród niedogodności jest niemożność korzystania z bazy danych bez sterownika, nawet na krótkotrwałe włączenie, na przykład w celu sprawdzenia działania. Problematyczne naprawy, zwłaszcza jeśli wymagane jest przewijanie.

Zasada działania oparta na regulacji częstotliwości i samosynchronizacji nazywana jest silnikiem bezszczotkowym. W tej konstrukcji wektor pola magnetycznego stojana jest sterowany w zależności od położenia wirnika. Silnik bezszczotkowy został zaprojektowany w celu poprawy wydajności standardowych silników szczotkowych na prąd stały.

Połączył najbardziej organicznie najlepsze cechy Silniki prądu stałego i bezstykowe silniki elektryczne.

Główne różnice w stosunku do silników konwencjonalnych

Silnik bezszczotkowy jest często używany w modele sterowane radiowo samolot. Ich wyjątkowa wydajność i przeżywalność zyskały dużą popularność ze względu na brak części trących w postaci szczotek przewodzących prąd.

Aby pełniej wyobrazić sobie różnicę, należy pamiętać, że w standardowym kolektorowym silniku elektrycznym wirnik obraca się z uzwojeniami wewnątrz stojana, które są oparte na magnesach trwałych. Uzwojenia komutowane są kolektorem w zależności od położenia wirnika. W silniku prądu przemiennego wirnik z magnesem obraca się wewnątrz stojana z uzwojeniami. Silnik ma mniej więcej taką samą konstrukcję.

w odróżnieniu silniki standardowe, w części bezszczotkowej stojan pełni rolę części ruchomej, w której umieszczone są magnesy trwałe, a rolę części nieruchomej pełni wirnik z uzwojeniami trójfazowymi.

Zasada działania bezszczotkowego silnika elektrycznego

Obrót silnika odbywa się poprzez zmianę kierunku pola magnetycznego w uzwojeniach wirnika w pewna sekwencja... W tym przypadku magnesy trwałe oddziałują z polami magnetycznymi wirnika i napędzają ruchomy stojan. Ruch ten opiera się na głównej właściwości magnesów, gdy bieguny o tej samej nazwie są odpychane i w przeciwieństwie - przyciągać.

Sterowanie polami magnetycznymi w uzwojeniach wirnika oraz ich zmiana odbywa się za pomocą sterownika. Jest to dość złożone urządzenie zdolne do przełączania wysokich prądów za pomocą wysoka prędkość... Sterownik koniecznie ma w swoim obwodzie silnik bezszczotkowy, co znacznie zwiększa koszt jego użytkowania.

Silniki bezszczotkowe nie mają żadnych styków obrotowych ani styków, które mogą się przełączać. Jest to ich główna przewaga nad konwencjonalnymi silnikami elektrycznymi, ponieważ wszystkie straty spowodowane tarciem są zminimalizowane.

Jest to rodzaj silnika prądu przemiennego, w którym zespół kolektor-szczotka został zastąpiony bezstykowym wyłącznikiem półprzewodnikowym sterowanym czujnikiem położenia wirnika. Czasami można znaleźć ten skrót: BLDC to bezszczotkowy silnik prądu stałego. Dla uproszczenia nazwę go silnikiem bezszczotkowym lub po prostu BC.

Silniki bezszczotkowe są dość popularne ze względu na swoją specyfikę: brak materiały zużywalne rodzaj szczotek, wewnątrz nie ma pyłu węglowego/metalowego z tarcia, nie ma iskier (a jest to ogromny kierunek wybuchu i ognioodpornych napędów/pomp). Stosowane są od wentylatorów i pomp po napędy o wysokiej precyzji.
Podstawowe zastosowanie w modelarstwie i budownictwie hobbystycznym: silniki do modeli sterowanych radiowo.

Ogólne znaczenie tych silników to trzy fazy i trzy uzwojenia (lub kilka uzwojeń połączonych w trzy grupy), które są sterowane sygnałem w postaci sinusoidy lub przybliżonej sinusoidy w każdej z faz, ale z pewnym przesunięciem. Rysunek przedstawia najprostszą ilustrację działania silnika trójfazowego.

W związku z tym jednym ze specyficznych punktów sterowania silnikami BC jest zastosowanie specjalnego sterownika-sterownika, który pozwala na regulację impulsów prądu i napięcia dla każdej fazy na uzwojeniach silnika, co ostatecznie daje stabilną pracę w szeroki zasięg naprężenie. Są to tak zwane kontrolery ESC.

Silniki BK do urządzeń r/y mają różne standardowe rozmiary i konstrukcje. Niektóre z najmocniejszych to serie 22 mm, 36 mm i 40/42 mm. Z założenia mają wirnik zewnętrzny i wewnętrzny (Outrunner, Inrunner). Silniki z zewnętrznym wirnikiem w rzeczywistości nie mają statycznego korpusu (płaszcza) i są lekkie. Z reguły są używane w modelach samolotów, quadrocopterach itp.
Silniki stojana zewnętrznego są łatwiejsze do hermetycznego uszczelnienia. Podobne stosuje się w modelach r/y, które są narażone na wpływy zewnętrzne, takie jak brud, kurz, wilgoć: buggy, potwory, gąsienice, modele wodne r/y).
Na przykład silnik 3660 można łatwo zainstalować w modelu samochodu typu r / u, takim jak buggy lub potwór i uzyskać mnóstwo frajdy.

Zwrócę też uwagę na inny układ samego stojana: silniki 3660 mają 12 cewek połączonych w trzy grupy.
Pozwala to na uzyskanie wysokiego momentu obrotowego na wale. Wygląda mniej więcej tak.


Cewki są połączone w ten sposób


Jeśli zdemontujesz silnik i wyjmiesz wirnik, możesz zobaczyć cewki stojana.
Oto, co znajduje się w serii 3660


więcej zdjęć

Amatorskie stosowanie podobnych silników o wysokim momencie obrotowym - in domowe konstrukcje gdzie mały potężny silnik obrotowy... Mogą to być wentylatory turbinowe, wrzeciona obrabiarek amatorskich itp.

Tak więc na potrzeby instalacji w amatorskiej maszynie do wiercenia i grawerowania zabrano zestaw silnika bezszczotkowego wraz ze sterownikiem ESC
Bezszczotkowy silnik GoolRC 3660 3800KV z zestawem ESC 60A Metal Gear Servo 9,0 kg


Plusem w zestawie było 9 kg serwo, co jest bardzo wygodne przy domowych produktach.

Ogólne wymagania przy wyborze silnika były następujące:
- Liczba obrotów / woltów jest nie mniejsza niż 2000, ponieważ planowano używać go ze źródłami niskiego napięcia (7,4 ... 12 V).
- Średnica wału 5mm. Rozważałem opcje z wałem 3,175 mm (jest to seria 24 średnic silników BC, na przykład 2435), ale wtedy musiałbym kupić nowy wkład ER11. Są jeszcze mocniejsze opcje, na przykład silniki 4275 lub 4076 z wałem 5 mm, ale są one odpowiednio droższe.

Specyfikacje Silnik bezszczotkowy GoolRC 3660:
Model: GoolRC 3660
Moc: 1200 W
Napięcie robocze: do 13V
Prąd graniczny: 92A
RPM/V: 3800KV
Maksymalna prędkość: do 50 000
Średnica koperty: 36mm
Długość ciała: 60mm
Długość wału: 17mm
Średnica wału: 5mm
Ustaw rozmiar śruby: 6szt * M3 (krótki, ja użyłem M3 * 6)
Złącza: 4mm pozłacane męskie banany
Ochrona: przed kurzem i wilgocią

Funkcje kontrolera ESC:
Model: GoolRC ESC 60A
Prąd ciągły: 60A
Prąd szczytowy: 320A
Odpowiedni ładowalne baterie: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5,8 V / 3 A
Złącza (wejście): wtyk T męski
Złącza (wywołanie): 4mm pozłacane żeńskie banany
Wymiary: 50 x 35 x 34 mm (bez długości kabla)
Ochrona: przed kurzem i wilgocią

Charakterystyka serwa:
Napięcie robocze: 6,0 V-7,2 V
Prędkość obrotu (6,0 V): 0,16 s / 60 ° bez obciążenia
Prędkość obrotu (7,2 V): 0,14 s / 60 ° bez obciążenia
Moment trzymania (6,0 V): 9,0 kg.cm
Moment trzymania (7,2 V): 10,0 kg.cm
Wymiary: 55x20x38mm (dł. * szer. * wys.)

Parametry zestawu:
Rozmiar opakowania: 10,5 x 8 x 6 cm
Waga opakowania: 390g
Markowe opakowanie z logo GoolRC

Zestaw zawiera:
1 * Silnik GoolRC 3660 3800KV
1 * GoolRC 60A ESC
1 * Serwo GoolRC 9KG
1 * arkusz informacyjny


Wymiary w celach informacyjnych i wygląd zewnętrzny Silnik GoolRC 3660 z najważniejszymi funkcjami

Teraz kilka słów o samej przesyłce.
Przesyłka miała formę małej torby pocztowej z pudełkiem w środku


Dostarczone przez alternatywną usługę pocztową, a nie przez pocztę rosyjską, jak podano w liście przewozowym


Opakowanie zawiera pudełko z marką GoolRC


Wewnątrz znajduje się zestaw silnika bezszczotkowego 3660 (36x60 mm), sterownik ESC do niego oraz serwo z zestawem


Przyjrzyjmy się teraz całemu zestawowi w osobnych komponentach. Zacznijmy od najważniejszej rzeczy - silnika.

Silnik BC GoolRC to cylinder wykonany z aluminium o wymiarach 36 x 60 mm. Z jednej strony trzy grube druciki w silikonowej osłonie z „bananami”, z drugiej strony trzonek 5 mm. Wirnik jest obustronnie osadzony na łożyskach tocznych. Na obudowie znajduje się oznaczenie modelu


Inne zdjęcie. Koszula zewnętrzna jest stała, tj. typ silnika Inrunner.


Oznaczenia na ciele


Łożysko widoczne od tyłu


Deklarowana odporność na zachlapanie i wilgoć
Do podłączenia faz są trzy grube, krótkie przewody: u v w. Jeśli szukasz zacisków do podłączenia to są to banany 4 mm


Przewody są termokurczliwe inny kolor: żółty, pomarańczowy i niebieski


Wymiary silnika: średnica i długość wału są takie same jak podano: Wał 5x17 mm




Wymiary korpusu silnika 36x60 mm




Porównanie ze szczotkowanym silnikiem 775


Porównanie z używanym wrzecionem 300W (i koszt około 100 USD). Przypomnę, że GoolRC 3660 ma szczytową moc znamionową 1200W. Nawet jeśli zużyjesz jedną trzecią mocy, to i tak jest tańsze i więcej niż to wrzeciono


Porównanie z innymi modelami silników


Do poprawna praca silnik wymaga specjalnego kontrolera ESC (w zestawie)

Sterownik ESC to płyta sterownika silnika z przetwornikiem sygnału i potężne klawisze... Na proste modele zamiast obudowy stosuje się skurcz cieplny, w przypadku mocnych - obudowę z chłodnicą i aktywnym chłodzeniem.


Na zdjęciu kontroler GoolRC ESC 60A w porównaniu do „młodszego” brata ESC 20A


Uwaga: na kawałku drutu znajduje się wyłącznik, który można wbudować w korpus urządzenia/zabawki


Obecny komplet Złącza: trójniki, gniazda bananowe 4mm, 3-pinowe wejście sygnału sterującego


Banany energetyczne 4 mm - gniazda, oznaczone w tych samych kolorach: żółtym, pomarańczowym i niebieskim. Podczas łączenia możesz tylko celowo pomylić.


Trójniki wejściowe. Podobnie możesz pomieszać polaryzację, jeśli jesteś bardzo silny)))))


Na etui znajdują się oznaczenia z nazwą i charakterystyką, co jest bardzo wygodne


Chłodzenie jest aktywne, działa i jest regulowane automatycznie.

Do oszacowania rozmiaru dołączona linijka do PCB

W zestawie znajduje się również 9 kg serwo GoolRC.


Dodatkowo, jak każde inne serwo, do zestawu dołączony jest komplet dźwigni (podwójna, krzyżowa, gwiazda, koło) oraz osprzęt montażowy (podobało mi się, że są tuleje mosiężne)


Zdjęcie makro wału serwo


Próbuję naprawić ramię w kształcie krzyża do fotografii


W rzeczywistości interesujące jest sprawdzenie deklarowanych właściwości - jest to metalowy zestaw kół zębatych w środku. Demontujemy serwo. Ciało siedzi na uszczelniaczu w kółko, a wewnątrz jest obfite smarowanie. Koła zębate są naprawdę metalowe.


Zdjęcie płyty sterującej serwomechanizmu

Dlaczego to wszystko się zaczęło: aby wypróbować silnik BC jako wiertarkę / grawer. Mimo to moc szczytowa to 1200W.
Do przygotowania płytek drukowanych wybrałem projekt wiertarki. Istnieje wiele projektów tworzenia oprawy stołowej. Z reguły wszystkie te projekty są niewielkich rozmiarów i przeznaczone do instalacji mały silnik prąd stały.


Wybrałem jeden z nich i zmodyfikowałem mocowanie w części mocowania silnika 3660 ( natywny silnik był mniejszy i miał różne rozmiary mocowania)

daję rysunek siedzenia i wymiary silnika 3660


Oryginał kosztuje więcej niż słaby silnik... Oto szkic mocowania (6 otworów pod M3x6)


Ekran z programu do drukowania na drukarce


W tym samym czasie wydrukowałem też zacisk do mocowania od góry.


Silnik 3660 z zainstalowaną tuleją zaciskową ER11




Aby podłączyć i sprawdzić BC silnika, należy zmontować następujący obwód: zasilacz, tester serwo lub tablica sterownicza, sterownik silnika ESC, silnik.
Używam najprostszego serwomechanizmu, który również daje pożądany sygnał. Może być używany do włączania i regulacji prędkości silnika


W razie potrzeby możesz podłączyć mikrokontroler (Arduino itp.). Podaję schemat z internetu z podłączonym outrunnerem i sterownikiem 30A. Nie ma problemu ze znalezieniem szkiców.


Łączymy wszystko kolorami.


Źródło pokazuje, że prąd jałowy sterownika jest mały (0,26A)


Teraz wiertarka.
Złożenie wszystkiego w całość i przymocowanie do stojaka




Aby sprawdzić montuję bez obudowy, potem wydrukuję obudowę, gdzie można zamontować standardowy włącznik, serwo tester skrętu


Inne zastosowanie podobnego silnika 3660 BK to wrzeciono maszyn do wiercenia i frezowania płytek drukowanych.






Nieco później skończę recenzję o samej maszynie. Ciekawe będzie sprawdzenie grawerowania PCB za pomocą GoolRC 3660

Wniosek

Silnik jest wysokiej jakości, mocny, moment obrotowy z marginesem nadaje się do celów amatorskich.
W szczególności, żywotność łożysk pod działaniem siły bocznej podczas frezowania / grawerowania pokaże czas.
Jest zdecydowanie korzyść z używania modele silników do celów amatorskich, a także łatwość obsługi i montażu konstrukcji na nich w porównaniu z wrzecionami do CNC, które są droższe i wymagają specjalny sprzęt(zasilacze z regulacją prędkości, sterowniki, chłodzenie itp.).

Skorzystałem z kuponu przy składaniu zamówienia WYPRZEDAŻ15 z 5% rabatem na wszystkie produkty w sklepie.

Dziękuję za uwagę!