Sprzęt gospodarstwa domowego i medyczny, modelowanie samolotów, napędy odcinające rury do rurociągów gazowych i naftowych są daleko pełna lista zastosowania silników bezszczotkowych (BD) prąd stały... Przyjrzyjmy się konstrukcji i działaniu tych siłowników elektromechanicznych, aby lepiej poznać ich zalety i wady.

Informacje ogólne, urządzenie, zakres

Jednym z powodów zainteresowania OBD jest zwiększone zapotrzebowanie na szybkie mikrosilniki z precyzyjnym pozycjonowaniem. Struktura wewnętrzna takich napędów została przedstawiona na rysunku 2.

Jak widać, konstrukcja to wirnik (twornik) i stojan, pierwszy ma magnes stały (lub kilka magnesów ułożonych w określonej kolejności), a drugi jest wyposażony w cewki (B), aby wytworzyć pole magnetyczne.

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

W związku z tym każdy z projektów ma określony obszar zastosowania. Urządzenia zakotwiczone wewnętrznie mają wysoka prędkość obrotowe, dlatego są stosowane w układach chłodzenia, np elektrownie drony itp. Siłowniki z wirnik zewnętrzny stosowane są wszędzie tam, gdzie wymagane jest precyzyjne pozycjonowanie i odporność na przeciążenia momentem (robotyka, sprzęt medyczny, maszyny CNC itp.).

Zasada działania

W przeciwieństwie do innych dysków, takich jak maszyna asynchroniczna prąd przemiennydo działania DB potrzebny jest specjalny kontroler, który włącza uzwojenia w taki sposób, aby wektory pól magnetycznych twornika i stojana były względem siebie ortogonalne. Oznacza to, że w rzeczywistości urządzenie sterujące reguluje moment obrotowy działający na kotwicę OBD. Proces ten jest wyraźnie przedstawiony na rysunku 4.

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

Różnice między silnikiem szczotkowanym a bezszczotkowym

Napęd typu kolektorowego różni się od OBD jak cechy konstrukcyjne (patrz rys. 5) i zasada działania.

Rozważać różnice konstrukcyjne... Z rysunku 5 wynika, że \u200b\u200bwirnik (1 na rys. 5) silnika kolektorowego w przeciwieństwie do silnika bezszczotkowego posiada cewki, w których prosty obwód kręte i magnesy trwałe (zwykle dwa) są zamontowane na stojanie (2 na rys. 5). Ponadto na wale zainstalowany jest kolektor, do którego podłączone są szczotki, dostarczający napięcie do uzwojeń twornika.

Porozmawiajmy pokrótce o zasadzie pracy maszyny zbierające... Kiedy napięcie jest przyłożone do jednej z cewek, jest wzbudzane i wytwarzane jest pole magnetyczne. Oddziałuje z magnesami trwałymi, co powoduje obrót twornika i umieszczonego na nim kolektora. W rezultacie zasilanie jest dostarczane do drugiego uzwojenia i cykl się powtarza.

Częstotliwość obrotu twornika tej konstrukcji 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, należy zmienić polaryzację. Ta metoda sterowania nie wymaga specjalnego kontrolera, ponieważ regulator prędkości może być wykonany w oparciu o zmienny rezystor, a konwencjonalny przełącznik będzie działał jako falownik.

Omówiliśmy cechy konstrukcyjne silników bezszczotkowych w poprzedniej sekcji. Jak pamiętacie, 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 też zauważyć, że w niektórych napędach tego typu w celu bardziej efektywnego sterowania pozycje wirników są monitorowane za pomocą czujników Halla. To znacznie poprawia charakterystykę silników bezszczotkowych, ale prowadzi do wzrostu kosztów już drogiej konstrukcji.

Jak uruchomić silnik bezszczotkowy?

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

Samodzielne składanie takiego urządzenia nie ma sensu, zakup gotowego będzie tańszy i bardziej niezawodny. Możesz go odebrać przez następujące cechyspecyficzne dla sterowników kanałów PWM:

• Maksymalny dopuszczalny prąd, dla którego podano tę charakterystykę 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, który sterownik może utrzymywać przez kilka sekund.
• Maksymalne napięcie nominalne do pracy ciągłej.
• Rezystancja obwodów wewnętrznych sterownika.
• Dopuszczalna prędkość jest podawana w obr./min. Powyżej tej wartości sterownik nie pozwoli na zwiększenie obrotów (ograniczenie jest realizowane na poziom programu). Należy pamiętać, że prędkość jest zawsze podawana dla przemienników 2-biegunowych. Jeśli jest więcej par biegunów, podziel wartość przez ich liczbę. Na przykład podana liczba to 60000 obr / min, czyli 6 silnik magnetyczny prędkość obrotowa wyniesie 60 000/3 \u003d 20000 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.

Bezszczotkowe sterowanie silnikiem

Jak już wspomniano powyżej, przełączanie uzwojeń napędu jest sterowane elektronicznie. Sterownik monitoruje położenie twornika za pomocą czujników Halla, aby określić, kiedy przełączyć. Jeżeli przemiennik nie jest wyposażony w takie detektory, to brana jest pod uwagę siła przeciwelektryczna występująca w niepodłączonych cewkach stojana. Sterownik, który w rzeczywistości jest zespołem sprzętowym i programowym, monitoruje te zmiany i ustawia kolejność przełączania.

Trójfazowy bezszczotkowy silnik prądu stałego

Większość OBD jest wykonana w wersji trójfazowej. Do sterowania takim napędem sterownik posiada konwerter stałe napięcie w impulsie trójfazowym (patrz rys. 7).

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

1. Dodatni impuls podawany jest na cewki „A”, a ujemny impuls do „B”, w wyniku czego zwora się przesunie. Czujniki zarejestrują jego ruch i dadzą sygnał do następnej komutacji.
2. Cewka „A” zostaje odłączona, a dodatni impuls idzie do „C” („B” pozostaje niezmienione), po czym wysyłany jest sygnał do kolejnego zestawu impulsów.
3. Na „C” - dodatni, „A” - ujemny.
4. Pracuje para „B” i „A”, które otrzymują impulsy dodatnie i ujemne.
5. Dodatni impuls jest ponownie przykładany do „B”, a ujemny do „C”.
6. Cewki „A” są włączone (+ jest zasilane), a ujemny impuls powtarza się do „C”. Następnie cykl się powtarza.

Pozorna prostota sterowania ma wiele komplikacji. Konieczne jest nie tylko śledzenie położenia twornika w celu wytworzenia kolejnej serii impulsów, ale także sterowanie prędkością poprzez regulację prądu w cewkach. Dodatkowo powinieneś wybierać jak najwięcej optymalne parametry do przyspieszania i zwalniania. Należy również pamiętać, że sterownik musi być wyposażony w blokadę umożliwiającą sterowanie jego pracą. 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 wady. Znacząca wadaco ogranicza wykorzystanie baz danych - ich stosunkowo wysoki koszt (biorąc pod uwagę cenę sterownika). Wśród niedogodności jest brak możliwości korzystania z bazy danych bez sterownika, nawet na krótkotrwałe włączenie, na przykład w celu sprawdzenia działania. Problematyczne naprawy, zwłaszcza jeśli wymagane jest przewijanie.

Trochę historii:

Głównym problemem wszystkich silników jest przegrzewanie się. Wirnik obrócił się wewnątrz jakiegoś stojana, dzięki czemu ciepło z przegrzania nigdzie nie szło. Ludzie wpadli na genialny pomysł: obrócić nie wirnik, ale stojan, który podczas obrotu byłby chłodzony powietrzem. Kiedy powstał taki silnik, stał się szeroko stosowany w lotnictwie i przemyśle stoczniowym, dlatego nazwano go silnikiem zaworowym.

Wkrótce powstał elektryczny odpowiednik silnik zaworu... Nazywano go silnikiem bezszczotkowym, ponieważ nie miał kolektorów (szczotek).

Bezszczotkowe silniki elektryczne dotarły do \u200b\u200bnas stosunkowo niedawno, w ostatnim 10-15 lat... w odróżnieniu silniki kolektorów są zasilane trójfazowym prądem przemiennym. Demon silniki kolektorów pracować efektywniej w więcej szeroki zasięg rewolucje i więcej wysoka wydajność ... Jednocześnie konstrukcja silnika jest stosunkowo prostsza, nie ma zespołu szczotek, które nieustannie ocierają się o wirnik i wytwarzają iskry. Można powiedzieć, że silniki bezszczotkowe praktycznie się nie zużywają. Koszt silników bezszczotkowych jest nieco wyższy niż szczotkowanych. Wynika to z faktu, że wszystkie silniki bezszczotkowe są wyposażone w łożyska iz reguły są lepszej jakości.

Testy wykazały:
Siła ze śrubą 8x6 \u003d 754 gramów,
Prędkość obrotowa \u003d 11550 obr / min,
Pobór mocy \u003d 9 watów(bez śruby) , 101 watów(ze śrubą),

Moc i wydajność

Moc można obliczyć w ten sposób:
1) Moc w mechanice oblicza się według następującego wzoru: N \u003d F * vgdzie F to siła, a v to prędkość. Ale ponieważ śruba jest w stanie statycznym, nie ma żadnego ruchu, z wyjątkiem ruchu obrotowego. Gdyby ten silnik był zainstalowany na modelu samolotu, to można by zmierzyć prędkość (jest to 12 m / s) i obliczyć moc netto:
N przydatne \u003d 7,54 * 12 \u003d 90,48 wata
2) Sprawność silnika elektrycznego określa następujący wzór: Wydajność \u003d N użyteczne / N wydane * 100%gdzie N kosztuje \u003d 101 watów
Sprawność \u003d 90,48 / 101 * 100% \u003d 90%
Średnio sprawność silników bezszczotkowych jest rzeczywista i oscyluje wokół 90% (najwyższa sprawność osiągnięta przez tego typu silniki to 99.68% )

Charakterystyka silnika:

Napięcie: 11,1 woltów
Obrót handlowy: 11550 obr / min
Maksymalne natężenie prądu: 15A
Moc: 200 watów
Trakcja: 754 gramów (śruba 8x6)

Wniosek:

Cena jakiejkolwiek rzeczy zależy od skali jej produkcji. Producenci silników bezszczotkowych mnożą się jak grzyby po deszczu. Dlatego chcę wierzyć, że w najbliższej przyszłości cena kontrolerów i bezszczotkowych silniki spadnąjak to spadło na sprzęt do sterowania radiowego ... Możliwości mikroelektroniki z każdym dniem rozszerzają się, gabaryty i waga sterowników sukcesywnie się zmniejszają. Można założyć, że w niedalekiej przyszłości sterowniki zaczną być wbudowywane bezpośrednio w silniki! Może doczekamy się tego dnia ...

Bezszczotkowe silniki LikBez i konstrukcja

Jak tylko zacząłem robić modelowanie samolotu, od razu zastanawiałem się, dlaczego silnik ma trzy przewody, dlaczego jest taki mały, a jednocześnie tak mocny i dlaczego potrzebuje regulatora prędkości ... Czas minął i rozgryzłem . A potem postawił sobie za zadanie wykonanie bezszczotkowego silnika własnymi rękami.

Zasada działania silnika elektrycznego:
Każda praca jest oparta na maszyna elektryczna zakłada się zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Dlatego jeśli umieścisz ramkę z prądem w polu magnetycznym, będzie to miało wpływ amper siłaktóry stworzy moment obrotowy... Rama zacznie się obracać i zatrzyma się w miejscu braku momentu wytworzonego przez siłę Ampera.

Elektryczne urządzenie silnikowe:
Każdy silnik elektryczny składa się z części stałej - Stator a część ruchoma - Wirnik... Aby obrót się rozpoczął, musisz po kolei zmienić kierunek prądu. Ta funkcja jest wykonywana przez Kolektor (szczotki).

Silnik bezszczotkowyto silnik PRĄD STAŁY bez kolektora, w którym funkcje kolektora pełni elektronika. (Jeśli silnik ma trzy przewody, to nie znaczy, że pracuje na trójfazowym prądzie przemiennym! I działa na „porcjach” krótkich impulsów DC, a nie chcę cię szokować, ale te same silniki, które są używane w chłodnicach również są bezszczotkowe, chociaż są i mają tylko dwa przewody zasilające DC)

Bezszczotkowe urządzenie silnikowe:
Inrunner(wymawiane „inrunner”). Silnik posiada uzwojenia umieszczone na wewnętrznej powierzchni obudowy oraz wirujący wewnątrz wirnik magnetyczny.


Outrunner(wymawiane „outrunner”). Silnik posiada stacjonarne uzwojenia (wewnętrzne), wokół których obraca się korpus z magnesami trwałymi umieszczonymi na jego wewnętrznej ściance.

Zasada działania:
Aby silnik bezszczotkowy zaczął się obracać, napięcie musi być przyłożone do uzwojeń silnika synchronicznie. Synchronizację można zorganizować za pomocą czujników zewnętrznych (optycznych lub halla), a także na zasadzie back-EMF (bezczujnikowej), która zachodzi w silniku podczas jego obrotów.

Sterowanie bezczujnikowe:
Istnieją silniki bezszczotkowe bez czujników położenia. W takich silnikach położenie wirnika jest określane przez pomiar pola elektromagnetycznego w wolnej fazie. Pamiętamy, że w każdym momencie „+” jest podłączony do jednej z faz (A) z drugą (B) „-” zasilania, jedna z faz pozostaje wolna. Obracając się, silnik indukuje pole elektromagnetyczne (tj. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej w cewce powstaje prąd indukcyjny) w swobodnym uzwojeniu. Podczas rotacji zmienia się napięcie na wolnej fazie (C). Mierząc napięcie na wolnej fazie, można określić moment przełączenia na kolejną pozycję wirnika.


Do pomiaru tego napięcia metodą „wirtualnego punktu”. Najważniejsze jest to, że znając rezystancję wszystkich uzwojeń i napięcie początkowe, można praktycznie „przesunąć drut” do skrzyżowania wszystkich uzwojeń:

Bezszczotkowy regulator prędkości silnika:
Bezszczotkowy silnik bez elektroniki to tylko element sprzętowy. w przypadku braku regulatora nie możemy po prostu podłączyć do niego napięcia, aby po prostu rozpoczął normalny obrót. Tempomat to dość złożony układ elementów radiowych, bo ona musi:
1) Określić początkowe położenie wirnika do uruchomienia silnika elektrycznego
2) Włącz silnik elektryczny niskie prędkości
3) Przyspiesz silnik elektryczny do znamionowej (ustawionej) prędkości obrotowej
4) Zachowaj maksymalny moment obrotowy

Schemat ideowy regulatora prędkości (zaworu):


Silniki bezszczotkowe zostały wynalezione u zarania pojawienia się elektryczności, ale nikt nie mógł stworzyć dla nich systemu sterowania. I tylko wraz z rozwojem elektroniki: wraz z pojawieniem się potężnych tranzystorów półprzewodnikowych i mikrokontrolerów silniki bezszczotkowe zaczęły być używane w życiu codziennym (pierwsze zastosowanie przemysłowe w latach 60.).

Zalety i wady silników bezszczotkowych:

Zalety:
-Częstotliwość rotacji zmienia się w szerokim zakresie
-Możliwość stosowania w środowisku wybuchowym i agresywnym
-Duży moment przeciążenia
-Wysoka wydajność energetyczna (sprawność powyżej 90%)
-Długa żywotność, wysoka niezawodność oraz zwiększona żywotność dzięki braku przesuwnych styków elektrycznych

Niedogodności:
- Stosunkowo złożony system zarządzania silnikiem
-Wysoka cena silnik ze względu na zastosowanie drogich materiałów w konstrukcji wirnika (magnesy, łożyska, wały)
Po zapoznaniu się z teorią przejdźmy do praktyki: zaprojektujemy i wykonamy silnik model akrobacyjny MX-2.

Lista materiałów i wyposażenia:
1) Drut (pobrany ze starych transformatorów)
2) Magnesy (zakupione online)
3) Stojan (skrzydło)
4) Wał
5) Łożyska
6) Duraluminium
7) termokurczliwe
8) Dostęp do nieograniczonych śmieci technicznych
9) Dostęp do narzędzi
10) Proste ramiona :)

Proces pracy:
1) Od samego początku decydujemy:

Dlaczego robimy silnik?
Do czego powinien być przeznaczony?
Gdzie jesteśmy ograniczeni?

W moim przypadku: robię silnik do samolotu, więc niech obraca się na zewnątrz; powinien być zaprojektowany w taki sposób, że powinien wytwarzać 1400 gramów ciągu z baterią trzypuszkową; Jestem ograniczony wagą i rozmiarem. Jednak od czego zaczynasz? Odpowiedź na to pytanie jest prosta: od najtrudniejszej części, tj. z częścią, którą łatwiej jest po prostu znaleźć i dopasować wszystko inne. Właśnie to zrobiłem. Po wielu nieudane próby zrobić stojan z arkusza stal miękkastało się dla mnie jasne, że lepiej ją znaleźć. Znalazłem to w starej głowicy wideo z magnetowidu.

2) Uzwojenie trójfazowego silnika bezszczotkowego wykonane jest izolowanym drutem miedzianym, którego przekrój określa wartość prądu, a tym samym moc silnika. Niezapomniane, że im grubszy drut, tym więcej rewolucjiale słabszy moment obrotowy. Wybór sekcji:

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

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

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

3) Zaczynamy nawijać drut na słupach. Im więcej zwojów (13) jest nawiniętych wokół zęba, tym większe jest pole magnetyczne. Im silniejsze pole, tym większy moment obrotowy i mniej obrotów. Otrzymać wysokie obroty, konieczne jest nawijanie mniejszej liczby zakrętów. Ale wraz z tym spada również moment obrotowy. Aby skompensować moment obrotowy, do silnika jest zwykle przykładane wyższe napięcie.

4) Następnie wybieramy sposób łączenia uzwojenia: gwiazdę lub trójkąt. Połączenie w gwiazdę zapewnia większy moment obrotowy, ale mniej obrotów niż połączenie w trójkąt 1,73 razy. (później wybrano połączenie w trójkąt)

5) Wybór magnesów. Liczba biegunów na wirniku musi być parzysta (14). Kształt zastosowanych magnesów jest zwykle prostokątny. Wielkość magnesów zależy od geometrii silnika i charakterystyki silnika. Im silniejsze zastosowane magnesy, tym wyższy moment obrotowy generowany przez silnik na wale. I co więcej ilości bieguny, tym większy moment obrotowy, ale mniej obrotów. Magnesy na wirniku są mocowane specjalnym klejem topliwym.

Testy ten silnik Przeprowadziłem na stworzonej przeze mnie instalacji witnomotorowej, która umożliwia pomiar ciągu, mocy i prędkości obrotowej silnika.

Aby zobaczyć różnice między połączeniami „gwiazda” i „trójkąt”, połączyłem uzwojenia na różne sposoby:

W rezultacie otrzymaliśmy silnik odpowiadający charakterystyce samolotu, którego masa wynosi 1400 gramów.

Zasada działania której opiera się na regulacji częstotliwości i samosynchronizacji nazywana jest silnikiem bezszczotkowym. W tej konstrukcji wektor pola magnetycznego stojana jest sterowany w zależności od położenia wirnika. Bezszczotkowy silnik został zaprojektowany, aby poprawić wydajność standardowych szczotkowanych silników prądu stałego.

Najbardziej łączył organicznie najlepsze cechy Silniki prądu stałego i bezstykowe.

Główne różnice w stosunku do konwencjonalnych silników

Silnik bezszczotkowy jest często używany w modele sterowane radiowo samolot. Ich wyjątkowe właściwości i żywotność zyskały dużą popularność ze względu na brak części trących w postaci szczotek, które przewodzą prąd.

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

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

Jak działa silnik bezszczotkowy

Obrót silnika odbywa się poprzez zmianę kierunku pola magnetycznego w uzwojeniach wirnika 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 - są przyciągane.

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

W silniki bezszczotkowe nie ma obracających się styków i żadnych styków, które mogą się przełączać. Jest to ich główna zaleta w stosunku do konwencjonalnych silników elektrycznych, ponieważ wszystkie straty spowodowane tarciem są zminimalizowane.

Jest to typ silnika prądu przemiennego, w którym zespół komutator-szczotka jest zastąpiony bezstykowym przełącznikiem półprzewodnikowym sterowanym przez czujnik położenia wirnika. Czasami można spotkać ten skrót: BLDC to bezszczotkowy silnik prądu stałego. Dla uproszczenia nazwę to silnikiem bezszczotkowym lub po prostu BC.

Silniki bezszczotkowe są dość popularne ze względu na swoją specyfikę: brak materiały eksploatacyjne rodzaj szczotek, w środku nie ma pyłu węglowego / metalowego z tarcia, nie ma iskier (a to jest ogromny kierunek wybuchu i przeciwpożarowe napędy / pompy). Stosowane są od wentylatorów i pomp po wysoce precyzyjne napędy.
Podstawowe zastosowanie w modelarstwie i budownictwie amatorskim: 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 aspektów sterowania silnikami BC jest zastosowanie specjalnego sterownika-sterownika, który umożliwia regulację impulsów prądu i napięcia dla każdej fazy na uzwojeniach silnika, co ostatecznie zapewnia stabilną pracę w szerokim zakresie napięć . Są to tak zwane kontrolery ESC.

Silniki BK do urządzeń r / y mają różne standardowe rozmiary i konstrukcje. Do najpotężniejszych należą serie 22 mm, 36 mm i 40/42 mm. Z założenia są wyposażone w zewnętrzny wirnik i wewnętrzny (Outrunner, Inrunner). Silniki z zewnętrznym wirnikiem w rzeczywistości nie mają statycznego korpusu (płaszcza) i są lekkie. Z reguły są stosowane w modelach samolotów, quadrocopterach itp.
Zewnętrzne stojany są łatwiejsze do hermetycznego uszczelnienia. Podobne są stosowane w modelach r / y, które są narażone na wpływy zewnętrzne, takie jak brud, kurz, wilgoć: buggy, potwory, crawlery, modele r / y wodne).
Na przykład silnik 3660 można łatwo zainstalować w modelu samochodu r / u, takiego jak buggy lub potwór i uzyskać dużo radości.

Zwracam również 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, zobaczysz cewki stojana.
To właśnie jest w serii 3660


jeszcze jedno zdjęcie

Amatorskie zastosowanie podobnych silników o wysokim momencie obrotowym - in konstrukcje domowegdzie mały rozmiar potężny obroty silnika... Mogą to być wentylatory turbinowe, wrzeciona obrabiarek amatorskich itp.

Tak więc na potrzeby montażu w amatorskiej maszynie do wiercenia i grawerowania zabrano zestaw silnika bezszczotkowego wraz ze sterownikiem ESC
Silnik bezszczotkowy GoolRC 3660 3800KV z zestawem serwo z metalową przekładnią ESC 60A 9,0 kg


Plusem w zestawie było serwo 9 kg, co jest bardzo wygodne w przypadku domowych produktów.

Ogólne wymagania przy wyborze silnika kierowaliśmy się:
- 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 (to seria 24 średnic silników BC np. 2435), ale wtedy musiałbym kupić nowy wkład ER11. Istnieją 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 13 V.
Prąd graniczny: 92A
Obroty na wolt (RPM / Volt): 3800KV
Maksymalna prędkość: do 50 000
Średnica koperty: 36 mm
Długość ciała: 60 mm
Długość wału: 17mm
Średnica wału: 5mm
Ustaw rozmiar śruby: 6 sztuk * M3 (krótki, użyłem M3 * 6)
Złącza: 4mm pozłacany banan męski
Ochrona: przed kurzem i wilgocią

Funkcje kontrolera ESC:
Model: GoolRC ESC 60A
Prąd ciągły: 60A
Prąd szczytowy: 320A
Odpowiedni akumulatory: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5,8 V / 3 A.
Złącza (wejście): wtyk męski T.
Złącza (połączenie): 4mm pozłacane żeńskie banany
Wymiary: 50 x 35 x 34 mm (bez długości kabli)
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 trzymający (6,0 V): 9,0 kg.cm
Moment trzymający (7,2 V): 10,0 kg.cm
Wymiary: 55 x 20 x 38 mm (L * W * H)

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

Zawartość zestawu:
1 * silnik GoolRC 3660 3800KV
1 * GoolRC 60A ESC
1 * serwo GoolRC 9KG
1 * Arkusz informacyjny


Wymiary w celach informacyjnych i wygląd Silnik GoolRC 3660 z najważniejszymi cechami

Teraz kilka słów o samej przesyłce.
Paczka miała postać małej torebki pocztowej z pudełkiem w środku


Doręczono alternatywną pocztą, a nie pocztą rosyjską, jak określono w liście przewozowym


Opakowanie zawiera pudełko z logo GoolRC


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


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

Silnik BC GoolRC to aluminiowy cylinder o wymiarach 36 x 60 mm. Z jednej strony trzy grube druty w oplocie silikonowym z „bananami”, z drugiej 5 mm trzonek. Wirnik jest zamontowany na łożyskach tocznych po obu stronach. Na obudowie znajduje się oznaczenie modelu


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


Oznaczenia na ciele


Łożysko jest widoczne z tyłu


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


Przewody są termokurczliwe inny kolor: żółty, pomarańczowy i niebieski


Wymiary silnika: średnica wału i długość 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 $). Przypomnę, że GoolRC 3660 ma szczytową moc znamionową 1200W. Nawet jeśli zużyjesz jedną trzecią mocy, nadal jest tańszy i więcej niż to wrzeciono


Porównanie z silnikami innych modeli


Dla poprawna praca silnik wymaga specjalnego kontrolera ESC (który jest w zestawie)

Sterownik ESC to płyta sterownika silnika z przetwornikiem sygnału i potężne klucze... Na proste modele zamiast obudowy stosuje się skurcz termiczny, na 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 urządzenie / korpus zabawki


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


Banany mocy 4 mm - gniazda, oznaczone tym samym kolorem: żółtym, pomarańczowym i niebieskim. Podczas łączenia możesz to pomylić tylko celowo


Wejściowe trójniki. Podobnie możesz pomieszać polaryzację, jeśli jesteś bardzo silny)))))


Na obudowie znajdują się oznaczenia z nazwą i cechami, co jest bardzo wygodne


Chłodzenie jest aktywne, działa i jest automatycznie regulowane.

Do oszacowania rozmiaru dołączona linijka PCB

W zestawie również 9 kg serwo GoolRC.


Dodatkowo, jak w przypadku każdego innego serwomechanizmu, zestaw zawiera zestaw dźwigni (podwójna, krzyżowa, gwiazdka, koło) i elementy montażowe (podobało mi się, że są mosiężne przekładki)


Zbliżenie wału serwa


Próbuję naprawić ramię w kształcie krzyża do fotografii


W rzeczywistości interesujące jest sprawdzenie deklarowanych właściwości - jest to metalowa zębatka umieszczona wewnątrz. Demontujemy serwo. Korpus jest osadzony na szczeliwie w okręgu, a wewnątrz znajduje się obfite smarowanie. Koła zębate są naprawdę metalowe.


Zdjęcie płyty sterującej serwomechanizmu

Dlaczego to wszystko się zaczęło: aby wypróbować silnik BC jako wiertarkę / grawerkę. Mimo wszystko moc szczytowa to 1200 W.
Do przygotowania płytek drukowanych wybrałem projekt wiertarki. Istnieje wiele projektów dotyczących wykonania oprawy oświetleniowej na stole. Z reguły wszystkie te projekty są małe i przeznaczone do zainstalowania mały silnik prąd stały.


Wybrałem jeden z nich i zmodyfikowałem mocowanie w części mocowań 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 na M3x6)


Ekran z programu do drukowania na drukarce


W tym samym czasie wydrukowałem również zacisk do mocowania od góry


Silnik 3660 z zainstalowaną tuleją ER11




Aby podłączyć i sprawdzić BC silnika, będziesz musiał zmontować następujący obwód: zasilacz, tester serwa lub tablica kontrolna, sterownik silnika ESC, silnik.
Używam najprostszego testera serwomechanizmów, daje też pożądany sygnał. Służy do włączania i regulacji prędkości obrotowej silnika


W razie potrzeby można podłączyć mikrokontroler (Arduino itp.). Podaję schemat z internetu z odbiegiem i podłączonym kontrolerem 30A. Znalezienie szkiców nie stanowi problemu.


Łączymy wszystko kolorem.


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


Teraz wiertarka.
Zbieramy wszystko i mocujemy do stojaka




Żeby sprawdzić montuję bez obudowy, wtedy wydrukuję obudowę, w której można zainstalować standardowy włącznik, tester serwa


Innym zastosowaniem podobnego silnika 3660 BK jest wrzeciono maszyn do wiercenia i frezowania płytek drukowanych.






Recenzję samej maszyny zakończę nieco później. Ciekawie będzie sprawdzić grawerowanie PCB za pomocą GoolRC 3660

Wniosek

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

Przy zamawianiu wykorzystałem kupon SPRZEDAŻ15 z 5% rabatem na wszystkie produkty w sklepie.

Dziękuję za uwagę!