Бесколлекторный двигатель своими руками расчет

• Магазины Китая
• RCMOMENT.COM
• Хобби
• Радиотовары

Нестандартное использование бесколлекторного мотора, в любительских целях. Мотор 3660 мощный, позволяет устанавливать патроны на вал 5 мм. Профильное назначение — двигатель для р/у машинок и прочей техники в масштабе 1:10, 1:8. За подробностями под кат Приветствую! Сегодня будет немного рукоблудства на тему необычного использования модельных двигателей.

Содержание и быстрая навигация по тексту:

Введение и общая информация

Характеристики комплекта Посылка, упаковка, комплект поставки Внешний вид двигателя GoolRC 3660 Внешний вид ESC контроллера Внешний вид сервомашинки Использование и способ подключения Заключение

Введение и общая информация

Наверх ▲

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

Бесколлекторные двигатели достаточно популярны из-за своей специфики: отсутствуют расходные материалы типа щеток, отсутствует угольная/металлическая пыль внутри от трения, отсутствуют искры (а это огромное направление взрыво и огне безопасных приводов/насосов). Используются начиная от вентиляторов и насосов заканчивая высокоточными приводами. Основное применение в моделизме и любительских конструкциях: двигатели для радиоуправляемых моделей. Общий смысл этих двигателей — три фазы и три обмотки (или несколько обмоток соединенных в три группы) управление которыми осуществляется сигналом в виде синусоиды или приближенной синусоиды по каждой из фаз, но с некоторым сдвигом. На рисунке простейшая иллюстрация работы трехфазного двигателя. Соответственно, одним из специфичных моментов управления БК двигателями является применение специального контроллера-драйвера, который позволяет регулировать импульсы тока и напряжения по каждой фазе на обмотках двигателя, что в итоге дает стабильную работу в широком диапазоне напряжений. Это так называемые ESC контроллеры. БК моторы для р/у техники бывают различных типоразмеров и исполнения. Одни из самых мощных это серии 22 мм, 36 мм и 40/42 мм. По конструкции они бывают с внешним ротором и внутренним (Outrunner, Inrunner). Моторы с внешним ротором по факту не имеют статичного корпуса (рубашки) и являются облегченными. Как правило, используют в авиамоделях, в квадракоптерах и т.п. Двигатели с внешним статором проще сделать герметичными. Подобные применяют для р/у моделей, которые подвергаются внешним воздействиям тип грязи, пыли, влаги: багги, монстры, краулеры, водные р/у модели). Например, двигатель типа 3660 можно запросто установить в р/у модель автомобиля типа багги или монстра и получить массу удовольствия. Также отмечу различную компоновку самого статора: двигатели 3660 имеют 12 катушек, соединенных в три группы. Это позволяет получить высокий момент на валу. Выглядит это примерно так. Соединены катушки примерно вот так Если разобрать двигатель и извлечь ротор, то можно увидеть катушки статора. Вот что внутри 3660 серии еще фото Любительское применение подобным двигателей с высоким моментом — в самодельных конструкциях, где требуется малогабаритный мощный оборотистый двигатель. Это могут быть вентиляторы турбинного типа, шпиндели любительских станков и т.п. Так вот, с целью установки в любительский станок для сверления и гравировки был взят набор бесколлекторного двигателя вместе с ESC контроллером

GoolRC 3660 3800KV Brushless Motor with ESC 60A Metal Gear Servo 9.0kg Set

Плюсом в наборе был сервопривод на 9 кг, что очень удобно для самоделок. Общие требования при выборе мотора были следующие: — Количество оборотов/вольт не менее 2000, так как планировалось использование с низковольтными источниками (7.4…12В). — Диаметр вала 5мм. Рассматривал варианты с валом 3.175 мм (это серия 24 диаметра БК двигателей, например, 2435), но тогда бы пришлось докупать новый патрон ER11. Есть варианты еще мощнее, например, двигатели 4275 или 4076, с валом 5 мм, но они соответственно дороже.

Характеристики комплекта

Наверх ▲

• Характеристики бесколлекторного мотора GoolRC 3660:
• Характеристики ESC контроллера:
• Характеристики сервомашинки:
• Параметры комплекта:
• Состав комплекта:

Модель: GoolRC 3660 Мощность: 1200W Рабочее напряжение: до 13V Предельный ток: 92A Обороты на вольт (RPM/Volt): 3800KV Максимальные обороты: до 50000 Диаметр корпуса: 36mm Длина корпуса: 60mm Длина вала: 17mm Диаметр вала: 5mm Размер установочных винтов: 6 шт * M3 (короткие, я использовал М3*6) Коннекторы: 4mm позолоченные «бананы» male Защита: от пыли и влаги Модель: GoolRC ESC 60A Продолжительный ток: 60A Пиковый ток: 320A Применяемый аккумуляторные батареи: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd BEC: 5.8V / 3A Коннекторы (Вход): T plug male Коннекторы (вызод.): 4mm позолоченные «бананы» female Размеры: 50 х 35 х 34mm (без учета длины кабелей) Защита: от пыли и влаги Рабочее напряжение: 6.0V-7.2V Скорость поворота (6.0V): 0.16sec/60° без нагрузки Скорость поворота (7.2V): 0.14sec/60° без нагрузки Момент удержания (6.0V): 9.0kg.cm Момент удержания (7.2V): 10.0kg.cm Размеры: 55 х 20 х 38mm (Д * Ш * В) Размер упаковки: 10.5 х 8 х 6 см Масса упаковки: 390 гр Фирменная упаковка с логотипом GoolRC 1 * GoolRC 3660 3800KV Motor 1 * GoolRC 60A ESC 1 * GoolRC 9KG Servo 1 * Информационный листок Размеры для справки и внешний вид двигателя GoolRC 3660 с указанием основных моментов

Посылка, упаковка, комплект поставки

Наверх ▲ Теперь несколько слов о самой посылке. Посылка пришла в виде небольшого почтового пакета с коробкой внутри Доставлялась альтернативной почтовой службой, не почтой России, о чем и гласит транспортная накладная

1. Внешний вид двигателя GoolRC 3660

В посылке фирменная коробочка GoolRC Внутри комплект бесколлекторного двигателя типоразмера 3660 (36х60 мм), ESC-контроллера для него и сервомашинки с комплектом Теперь рассмотрим весь комплект по отдельным составляющим. Начнем с самого главного — с двигателя. Наверх ▲ БК двигатель GoolRC представляет собой цилиндр из алюминия, размеры 36 на 60 мм. С одной стороны выходят три толстых провода в силиконовой оплетке с «бананами», с другой стороны вал 5 мм. Ротор с двух сторон установлен на подшипниках качения. На корпусе присутствует маркировка модели

• Внешний вид ESC контроллера

Еще фотография. Внешняя рубашка неподвижная, т.е. тип мотора Inrunner. Маркировка на корпусе С заднего торца видно подшипник Заявлена защита от брызг и влаги Выходят три толстых, коротких провода для подключения фаз: u v w. Если будете искать клеммы для подключения — это бананы 4 мм Провода имеют термоусадку разного цвета: желтый, оранжевый и синий Размеры мотора: диаметр и длина вала совпадают с заявленными: Вал 5х17 мм Габариты корпуса двигателя 36х60 мм Сравнение с коллекторным 775 двигателем Сравнение с б/к шпинделем на 300Вт (и ценой около $100). Напоминаю, что у GoolRC 3660 заявлена пиковая мощность 1200Вт. Даже если использовать треть мощности, все равно это дешевле и больше, чем у этого шпинделя Сравнение с другими модельными двигателями Для корректной работы двигателя потребуется специальный ESC контроллер (который есть в комплекте) Наверх ▲ ESC контроллер — это плата драйвера двигателя с преобразователем сигнала и мощными ключами. На простых моделях вместо корпуса используется термоусадка, на мощных — корпус с радиатором и активным охлаждением.

1. Внешний вид сервомашинки

На фото контроллер GoolRC ESC 60A по сравнению с «младшим» братом ESC 20A Обратите внимание: присутствует тумблер выключения-выключения на отрезке провода, который можно встроить в корпус устройства/игрушки Присутствует полный комплект разъемов: входные Т-коннекторы, 4 мм бананы-гнезда, 3-пиновый вход управляющего сигнала Силовые бананы 4 мм — гнезда, маркируются аналогично по цветам: желтый, оранжевый и синий. При подключении перепутать можно только умышленно Входные Т-коннекторы. Аналогично перепутать полярность можно если вы очень сильный))))) На корпусе присутствует маркировка с названием и характеристиками, что очень удобно Охлаждение активное, работает и регулируется автоматически. Для оценки размеров приложил PCB ruller Наверх ▲ В наборе также присутствует сервомашинка GoolRC на 9 кг.

• Использование и способ подключения

Плюс как и для любой другой сервомашинки в комплекте идет набор рычагов (двойной, крест, звезда, колесо) и крепежная фурнитура (понравилось, что есть проставки из латуни) Макрофото вала сервомашинки Пробуем закрепить крестообразный рычаг для фотографии На самом деле интересно проверить заявленные зарактеристики — это металлический комплект шестерен внутри. Разбираем сервомашинку. Корпус сидит на герметике по кругу, а внутри присутствует обильная смазка. Шестерни и правда металлические. Фото платы управления сервой Наверх ▲ Для чего все это затевалось: для того, чтобы попробовать БК двигатель как сверлилку/гравировалку. Все таки заявлена пиковая мощность 1200Вт.

Я выбрал проект сверлильного станка для подготовки печатных плат на thingiverse. Там есть множество проектов для изготовления светильного настольного станка. Как правило, все эти проекты малогабаритные и предназначены для установки небольшого двигателя постоянного тока.

Я выбрал один из популярных проектов и доработал крепление в части держателей двигателя 3660 (родной двигатель был меньше и имел другие размеры креплений) Привожу чертеж посадочных мест и габаритов двигателя 3660

1. Заключение

В оригинале стоит более слабый двигатель. Вот эскиз крепления (6 отверстий для М3х6) Скрин из программы для печати на принтере Заодно напечатал и хомут для крепления сверху Мотор 3660 с установленным цанговым патроном типа ER11 Для подключения и проверки БК мотора потребуется собрать следующую схему: источник питания, сервотестер или плата управления, ESC-контроллер двигателя, двигатель. Я использую самый простой сервотестер, он также дает нужный сигнал. Его можно использовать для включения и для регулировки оборотов двигателя При желании можно подключить микроконтроллер (Ардуино и т.п.). Привожу схему из интернета с подключением аутраннера и 30А контроллера. Скетчи найти не проблема. Соединяем все, по цветам. Источник показывает, что холостой ток контроллера небольшой (0.26А) Теперь сверлильный станок. Собираем все и крепим на стойку Для проверки собираю без корпуса, потом допечатаю корпус, куда можно установить штатный выключатель, крутилку сервотестера Еще одно применение подобного 3660 БК двигателя — в качестве шпинделя станков для сверления и фрезеровки печатных плат Про сам станок обзор доделаю чуть позже. Будет интересно проверить гравировку печатных плат с помощью GoolRC 3660 Наверх ▲ Двигатель качественный, мощный, крутящий момент с запасом подойдет под любительские цели. Конкретно живучесть подшипников при боковом усилии при фрезеровки/гравировки покажет время. Определенно существует выгода применения модельных двигателей в любительских целях, а также простота работы и сборки конструкций на них по сравнению с шпинделями для ЧПУ, которые дороже и требуют специального оборудования (источники питания с регулировкой оборотов, драйверы, охлаждение и т.п.).

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

Спасибо за внимание!

Планирую купить +63 Добавить в избранное Обзор понравился +92 +156

Бесколлекторный двигатель своими рукам

Схему Inrunner обычно применяют для высокооборотистых двигателей с небольшим количеством полюсов. Outrunner при необходимости получить высокомоментный двигатель со сравнительно небольшими оборотами. Конструктивно Inrunners проще из за того, что неподвижный статор может служить корпусом.

К нему могут быть смонтированы крепежные приспособления. В случае Outrunners вращается вся внешняя часть. Крепеж двигателя осуществляется за неподвижную ось либо детали статора. В случае мотор-колеса крепление осуществляется за неподвижную ось статора, провода заводятся к статору через полую ось.

Магниты и полюса

Количество магнитов не всегда соответствует количеству полюсов. Несколько магнитов могут формировать один полюс:

В этом случае 8 магнитов формируют 4 полюса. Размер магнитов зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу.

Магниты на роторе закрепляются с помощью специального клея. Реже встречаются конструкции с держателем магнитов. Материал ротора может быть магнитопроводящим (стальным), немагнитопроводящим (алюминиевые сплавы, пластики и т.п.), комбинированным.

Обмотки и зубья

Количество зубьев статора должно делиться на количество фаз. т.е. для трехфазного бесколлекторного двигателя количество зубьев статора должно делиться на 3. Количество зубьев статора может быть как больше так и меньше количества полюсов на роторе. Например существуют моторы со схемами: 9 зубьев/12 магнитов; 51 зуб/46 магнитов.

Двигателя с 3-х зубым статором применяют крайне редко. Поскольку в каждый момент времени работает только две фазы (при включении звездой), магнитные силы воздействуют на ротор не равномерно по всей окружности (см. рис.).

В этом случае магнитные силы, воздействующие на ротор, компенсируют друг друга. Дисбаланса не возникает.

Варианты распределения обмоток фаз по зубьям статора

Вариант обмотки на 9 зубов

Вариант обмотки на 12 зубов

В приведенных схемах число зубов выбрано таким образом, чтобы оно делилось не только на 3. Например, при 36 зубьях приходится 12 зубьев на одну фазу. 12 зубьев можно распределить так:

6 групп по 2 зуба

4 группы по 3 зуба

Устройство БК — моторов

Конструкция бесколлекторного двигателя состоит из ротора на котором закреплены магниты и статора на котором располагаются обмотки. Как раз по взаиморасположению этих компонентов БК-двигатели делятся на inrunner и outrunner.

В мультироторных системах чаще применяется схема Outrunner, поскольку она позволяет получать наибольший крутящий момент.

Как работают моторы

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

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

Бесколлекторный двигатель

Если в коллекторном двигателе всё приходит в действие за счёт механики, то в бесщёточном — чистая электроника. Также позиции некоторых элементов в конструкции меняются местами. В коллекторном двигателе обмотки находились на роторе, а постоянные магниты — на статоре.

У бесколлеторного — постоянные магниты переносятся на ротор, а катушки с обмоткой располагаются на статоре. Также ротор и статор могут менять свои позиции: есть модели двигателей с внешним ротором. Здесь отсутствуют щётки и коллектор, вместо них добавлен микропроцессор (контроллер) и кулер для охлаждения системы.

Микропроцессор контролирует положение ротора, скорость вращения, равномерное распределение напряжения по катушкам обмотки.

Читать еще:  Глухой стук и вибрация двигателя

Основные типы бесщёточного двигателя :

• Асинхронный — это двигатель, который преобразовывает электроэнергию переменного тока в механическую. Название происходит от разной скорости вращения магнитного поля и ротора. Частота вращения ротора меньше, чем у магнитного поля, создаваемого обмотками статора (Например, двигатель DigiPro, который используется в продукции Greenworks).
• Синхронный — это двигатель переменного тока, у которого частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля.

Тип двигателя с внешним ротором

Расположение ротора и статора в бесщёточном двигателе DigiPro

• Из-за отсутствия щёток меньше трения.
• Меньше подвержены износу.
• Отсутствие искр и возможного возгорания.
• Упрощенная регулировка крутящего момента в больших пределах.
• Экономия расходуемой энергии.
• У инструментов с реверсом одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
• Быстрый запуск с больших скоростей.
• Могут разгоняться до предельных показателей.
• Некоторые модели при сильной нагрузке оснащены системой защиты двигателя.

• Значительно дороже в цене, чем коллекторные двигатели.
• Техническое обслуживание более узкоспециализированное.

Несомненно бесколлекторные двигатели ориентированы на профессиональные работы с приличной нагрузкой. Несмотря на высокие показатели усовершенствованного типа двигателя, его единственный недостаток бьёт по кошельку. И перед тем, как приобретать инструмент на том или ином двигателе, прежде всего надо поставить перед собой вопрос: для каких целей он нужен. Уже исходя из ответа делать свой выбор.

Сколько людей — столько и мнений.

Компания Greenworks старается делать качественную продукцию на разных типах двигателя, чтобы каждый мог подобрать себе инструмент по предпочтениям, функционалу и необходимой мощности под конкретные задачи, которые у каждого клиента свои. Именно поэтому, например, в разделе «Ручной инструмент» Вы можете наблюдать один тип агрегата на коллекторном и бесколлекторном двигателях. Какой лучше? Выбор за Вами!

Обычно бесколлекторный двигатель представляет собой синхронный электродвигатель, через который проходит постоянный ток и контролируется через контроллер. У бесколлекторного двигателя коллекторно-щеточный узел заменен бесконтактным полупроводниковым коммутатором, управляемым датчиком положения ротора

Покупка двигателя может быть непростой задачей, так как на рынке есть огромный выбор двигателей.

Какой двигатель предлагает лучшие характеристики по разумным ценам? Мы составили список бесколлекторных (бесщеточных) двигателей, которые определенно помогут вам выбрать подходящий вариант для ваших задач.

Бесколлекторный двигатель Crazepony EMAX RS2205 2300KV

Первый в списке мотор Crazepony. Этот бренд предлагает лучшие услуги для клиентов по доступным ценам. Он считается одним из лучшим, потому что это один из самых продаваемых бесколлекторных двигателей.

По сравнению с другими в списке, это недавно разработанный высококачественный бесщеточный двигатель, который обеспечивает высокую производительность.

Этот двигатель состоит из винтов CW и CCW, адаптеров, системы всасывания воздуха и механизма быстрого охлаждения. Что уменьшает нагрев на 30% и позволяет ему дольше работать.

Читать еще:  Что такое двигатель iqdrive

Направление вращения двигателя отмечено направляющей стрелкой, чтобы вы легко определили двигатели CW и CCW (направление вращения). Эти гоночные двигатели идеально подойдут для радиоуправляемого вертолета, квадрокоптера, FPV, мультикоптера, дрона.

Характеристики бесколлекторного двигателя Crazepony EMAX RS2205 2300KV

• Провод AWG — 20 AWG
• Диаметр статора 22мм
• Высота статора 5мм
• Диаметр вала 3мм
• Конфигурация 12N14P
• Диаметр мотора 27,9 мм
• Высота мотора 31,7 мм
• Резьба вала адаптера M5
• Входное напряжение 12,6-16,8 В

Плюсы:

• Время работы.
• Высокая эффективность.
• Лучшая скорость разгона.
• Механизм быстрого охлаждения.

Минусы:

HOBBYSKY 2300KV 2204 Бесщеточный двигатель

Следующий в списке от HOBBYSKY. Этот бренд известен разработкой аппаратных устройств, таких как коптеры, роботы и многое другое. Они продают продукты на международном уровне и стремятся предоставлять все лучшее для своих клиентов.

Это один из лучших бесщеточных моторов, доступных на рынке, потому что у него очень конкурентная цена и он имеет одни из лучших летных характеристик.

Эти двигатели специально разработаны для квадрокоптеров.

Спецификации:

• 440G максимальной тяги
• Аккумулятор 2 / 3S
• 12N14P рамки
• Пропеллеры 5-6 дюймов
• Длина 32,2 мм
• 9 мм в диаметре
• 3 мм вала

Плюсы:

• Стоимость.
• Хорошие летные характеристики.
• Большая продолжительность полета.

Минусы:

• Возможны минимальные вибрации.

Бесщеточный мотор GoolRC

Номер 3 в списке бесщеточный мотор GoolRC. С небольшими затратами вы получаете отличные функции, такие как всасывание воздуха, система охлаждения и высокоскоростные подшипники. Защитный слой бесщеточных двигателей выполнен из термостойкой магнитной стали.

В целом, этот двигатель обеспечивает очень эффективные результаты при установке на квадрокоптеры и вертолеты. Он также имеет сильную защиту от перегрузки и высокий крутящий момент. С другой стороны, недостатком этого продукта является то, что он производит некоторый шум из-за помех электромагнитного сигнала.

95% его функций могут работать без радиаторов, поддерживая следующие технические характеристики:

• 4 полюса, 5200 кВ
• Размеры 36 * 50 мм
• Мощность 900 Вт
• Максимальное напряжение Бесколлекторный двигатель DLFPV 4-х частей DL2205 2300KV

Когда дело доходит до бесщеточных двигателей, DLFPV предлагает одни из лучших бесщеточных двигателей на рынке. Они специализируется на разработке гоночных самолетов FPV RC, квадрокоптеров, камер, мониторов, передатчиков и приемников.

Эти бесщеточные моторы специально разработаны для тех, кто любит создавать интересные проекты. Обеспечивая 100% качество благодаря материалам, используемым при изготовлении бесщеточных двигателей.

Этот комплект оснащен подшипником NMB, системой всасывания воздуха, быстрым охлаждением, держателем винта и крышкой двигателя.

Бесщеточный электродвигатель DLFPV — это продукт среднего класса, имеющий отличные характеристики, включая систему всасывания воздуха и механизм охлаждения. Цена ниже по сравнению с конкурентами. Но единственным недостатком этого продукта является то, что он производит шум и может быть несовместим с другими аппаратными устройствами.

Спецификаций бесщеточных двигателей DLFPV:

• Конфигурация 12N4P
• Вес 28 грамм
• Максимальная мощность 270 Вт
• Внутреннее сопротивление 65 мОм
• Максимальный ток 24А
• Максимальный ток эффективности> 80 ％

Плюсы:

• Высокая эффективность.
• Большая продолжительность полета.

Минусы:

• Более слабая конструкция.
• Шум.

Бесколлекторный двигатель Hobbymate FPV

Номер 5 в списке от Hobbymate. Название продукта — двигатель hobbymate FPV Quadcopter и идеально подходит для беспилотных летательных аппаратов небольшого размера. Хотя он не является экономичным для многих пользователей, он вошел в список лучших из-за его высокой производительности и надежности.

По сравнению с другими двигателями вы можете легко реализовать его на устройствах без каких-либо помех. И чтобы двигатель работал, вам нужно подать питание 5 В на контроллер полета, используя понижающий регулятор напряжения.

В целом это неплохой двигатель с хорошей системой всасывания воздуха, строгим контролем качества и медной обмоткой. ESC поддерживает сверхскоростное управление с двунаправленным вращением. Двигатель дает стабильные характеристики при различных напряжениях и тепловых условиях.

Модернизированная модель имеет защиту, которая основана на защите от низкого напряжения и перегреве. Производительность этого бесщеточного мотора впечатляет, и он эффективно работает при входной (2 / 4S) или 15 / 25A импульсной мощности.

• Максимальная тяга 440G
• Количество ячеек 2-3S
• Вес 25г
• 12N14P рамки
• 3 мм вал
• Пропеллеры 5-6 дюймов
• Диаметр 9 мм

Особенности мотора QuobbyCopter HobbyMate:

• 2-4S Липо вход
• 15 ампер тока
• 25 ампер взрыв
• 70 мм моторных проводов
• Длина сигнального провода 120мм
• N-канальный МОП-транзистор

Плюсы:

• Высокое время работы.
• Высокая эффективность.

• Минусы:
• Заключение
• Crazepony Motor является нашим главным нашим выбором, потому что он имеет тонкую конструкцию из прочных материалов с высокой надежностью.
• Этот бесколлекторный двигатель оснащен системой быстрого охлаждения для увеличения срока службы и высокой производительности.

Несмотря на то, что он стоит немного дороже, его легкий вес и портативная конструкция позволяют вашему квадрокоптеру, самолету или вертолету снизить вес за счет двигателей. Один недостаток этих двигателей, что их сложно найти в наших магазинах.

Схемные особенности

Устройство выполнено по схеме 3-фазного мультивибратора на полевых транзисторах с изолированным затвором, отдельные однотранзисторные каскады которого имеют идентичную структуру и соединены в кольцо. Каждый предыдущий каскад такого кольца управляет функционированием транзистора последующего. Стоки транзисторов соединены с обмотками двигателя напрямую.

1. Время нахождения транзисторов схемы в активном состоянии определяется последовательной RC-цепочкой, напряжение со средней точки которой подается на затвор.
2. Принципиальная схема устройства представлена на рисунке.

Транзисторы снабжены пластинчатым радиатором, который имеет прямую гальваническую связь со стоком. С учетом невысокой мощности управляемого бесколлекторного электродвигателя необходимость фиксации радиатора на корпусе с низким тепловым сопротивлением отсутствует. Цоколевка и рекомендуемое при сборке направление изгиба выводов представлены на рисунке.

Преимущества и недостатки

Электрический бесколлекторный двигатель имеет много достоинств, а именно:

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

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

Планы на будущее контроллера

Продолжая работу над контроллером, планирую сделать следующее:

• IGBT-транзисторы для H-моста вместо полевых транзисторов.
• Обвязку с защитами по току, перегреву и т. п.
• Полноценный круиз-контроль с возможностью выставлять необходимую скорость движения.
• Расходомер. Когда задаётся необходимое расстояние, а контроллер, исходя из этого значения и заряда аккумулятора, дозирует разряд аккумулятора на всём протяжении маршрута так, чтобы зарядки хватило.

Бесколлекторник своими руками

@@Конструктивные особенности CD-ROM движков очень разные. Поэтому в этой статье даются общие рекомендации по переделке таких двигателей с минимальными затратами в 3 фазные авиамодельные двигатели.

@@Требования к CD-ROM движкам (данные приведены для двигателей, которые реально переделывались):

• Число зубцов (полюсов) ротора должно быть равным 9
• Количество устанавливаемых заново магнитов — 12
• Диаметр ротора: 28.5 мм
• Высота ротора: 7.8 мм
• Диаметр оси: 3 мм
• Длина оси: 6.8 мм
• Диаметр статора: 24 мм
• Высота статора: 5.2 мм
• Вес переделанного двигателя — 21 г
• Тип намотки — дельта
• Намотка проводом диаметром — 0,4-0,5 (желательно ПЭТВ)
• Количество витков — 17-20 на зуб

@@Используемые клеи: «111», фиксаторы резьбы (продаются в автомагазинах). @@Используемая эпоксидная смола: любая не российская и не 5-минутка.

Подготовительные работы

@@На внутренней стороне ротора приклеено намагниченное пластмассовое кольцо. Аккуратно удалите его. Это можно сделать следующим образом: согнутый и нагретый гвоздь вводится в пластмассу. Даем ему остыть, и осторожно вытягиваем пластмассовое кольцо

@@Статор отсоединяем от пластины, на которой он крепится (вариантов крепления очень много и поэтому я не привожу технологию — в каждом конкретном случае решайте сами как это сделать). Отсоединения статора, аккуратно удаляем с него намотку, Стараемся не повредить заводскую лакировку.

Перемотка

@@Перемотку статора ведут медным проводом, диаметром 0.4mm — 0.5mm. На каждый полюс мотаем от 17 до 20 витков.

@@Чем меньше витков, тем больше обороты, большее количество витков позволяет получить более высокий вращающийся момент. Изоляция провода должна остаться неповрежденной — это критично, иначе ваш двигатель не будет работать.

@@Вы можете выбрать между типом намотки «дельты» и «звезда». С намоткой «звезда» двигатель будет иметь более высокий вращающий момент, меньше оборотов в минуту и будет «есть» меньше. Намотка «дельта» даст «более горячий» двигатель с более высокими оборотами в минуту и большим КПД, но будет иметь больший «аппетит» и будет греться больше. Намотка «звезда» «тяжелее» для работы контроллера.

• Проверка качества

@@Проверка качество намотки производится мультиметром. Провод НЕ ДОЛЖЕН быть сломан или с поврежденной изоляцией. Сопротивление обмоток должно быть примерно одинаковым.

Провода обмотки не должны быть закорочены между собой или на статор (в случае повреждения изоляции). Если вы не уверены, что нет повреждений или «коротыша» — снимайте намотанный провод и мотайте еще раз.

Соедините, закрепите и пропаяйте выводы обмоток. Сопротивление обмоток ~ 0,1-0,14 ом на фазу.

Установка новых магнитов в ротор

@@ОЧЕНЬ ВАЖНО — магниты должны быть установлены с соблюдением полярности — N-S-N-S …, иначе ваш двигатель не будет работать. Хороший способ проверять полярность состоит в том, чтобы разместить 12 магнитов на столе в один ряд, в таком же порядке приклеивать магниты в стакан ротора. Для приклеивания используйте высококачественный клей (не используйте эпоксидную смолу 5-минутку).

@@Добейтесь равномерного размещения магнитов в стакане ротора.

Как можно это сделать: устанавливая магниты в стакан, прокладывайте их тонкими кусочками бумаги одинаковой толщины, если один из зазоров получился больше, то увеличьте толщину бумаги. Расстояние между магнитами должно быть одинаковым.

Не пожалейте времени, чтобы сделать эту работу. После установки магнитов и их приклейки, заполните промежутки между ними эпоксидной смолой. Будьте осторожны, не перелейте смолы.

Испытание

@@Трения между ротором и магнитами не должно быть. Если движение при проворачивании без значительного усилия и толчков, то можете пробовать запускать собранный двигатель.

• @@ВЫ МОЖЕТЕ изменить направление вращения, меняя 2 из этих 3 контактов между двигателем и контроллером.
• @@Готовые моторы.
• Авторам опубликованных статей предоставляются скидки в нашем магазине

Создание и тестирование бесколлекторного мотора

HOMPAIN 26 декабря 2016 в 12:07 В этой статье мы хотели бы рассказать о том, как мы с нуля создали электрический мотор: от появления идеи и первого прототипа до полноценного мотора, прошедшего все испытания.

Если данная статья покажется вам интересной, мы отдельно, более подробно, расскажем о наиболее заинтересовавших вас этапах нашей работы. На картинке слева направо: ротор, статор, частичная сборка мотора, мотор в сборе

Вступление

Электрические моторы появились более 150 лет назад, однако за это время их конструкция не претерпела особых изменений: вращающийся ротор, медные обмотки статора, подшипники. С годами происходило лишь снижение веса электромоторов, увеличение КПД, а также точности управления скоростью.

Сегодня, благодаря развитию современной электроники и появлению мощных магнитов на основе редкоземельных металлов, удаётся создавать как никогда мощные и в то же время компактные и легкие “Бесколлекторные” электромоторы. При этом, благодаря простоте своей конструкции они являются наиболее надежными среди когда-либо созданных электродвигателей.

Про создание такого мотора и пойдет речь в данной статье.

Описание мотора

В “Бесколлекторных моторах” отсутствует знакомый всем по разборке электроинструмента элемент “Щетки”, роль которых заключается в передаче тока на обмотку вращающегося ротора.

В бесколлекторных двигателях ток подается на обмотки не-двигающегося статора, который, создавая магнитное поле поочередно на отдельных своих полюсах, раскручивает ротор, на котором закреплены магниты. Первый такой мотор был напечатан нами 3D принтере как эксперимент.

Вместо специальных пластин из электротехнической стали, для корпуса ротора и сердечника статора, на который наматывалась медная катушка, мы использовали обычный пластик. На роторе были закреплены неодимовые магниты прямоугольного сечения. Естественно такой мотор был не способен выдать максимальную мощность.

Однако этого хватило, что бы мотор раскрутился до 20к rpm, после чего пластик не выдержал и ротор мотора разорвало, а магниты раскидало вокруг. Данный эксперимент сподвиг нас на создание полноценного мотора.

Узнав мнение любителей радиоуправляемых моделей, в качестве задачи, мы выбрали мотор для гоночных машинок типоразмера “540”, как наиболее востребованного. Данный мотор имеет габариты 54мм в длину и 36мм в диаметре.

Ротор нового мотора мы сделали из единого неодимового магнита в форме цилиндра. Магнит эпоксидкой приклеили на вал выточенный из инструментальной стали на опытном производстве.

Статор мы вырезали лазером из набора пластин трансформаторной стали толщиной 0.5мм. Каждая пластина затем была тщательно покрыта лаком и затем из примерно 50 пластин склеивался готовый статор. Лаком пластины покрывались чтобы избежать замыкания между ними и исключить потери энергии на токах Фуко, которые могли бы возникнуть в статоре.

Корпус мотора был выполнен из двух алюминиевых частей в форме контейнера. Статор плотно входит в алюминиевый корпус и хорошо прилегает к стенкам. Такая конструкция обеспечивает хорошее охлаждение мотора.

Измерение характеристик

Для достижения максимальных характеристик своих разработок, необходимо проводить адекватную оценку и точное измерение характеристик. Для этого нами был спроектирован и собран специальный диностенд. Основным элементом стенда является тяжёлый груз в виде шайбы. Во время измерений, мотор раскручивает данный груз и по угловой скорости и ускорению рассчитываются выходная мощность и момент мотора. Для измерения скорости вращения груза используется пара магнитов на валу и магнитный цифровой датчик A3144 на основе эффекта холла. Конечно, можно было бы измерять обороты по импульсам непосредственно с обмоток мотора, поскольку данный мотор является синхронным. Однако вариант с датчиком является более надёжным и он будет работать даже на очень малых оборотах, на которых импульсы будут нечитаемы. Кроме оборотов наш стенд способен измерять ещё несколько важных параметров:

• ток питания (до 30А) с помощью датчика тока на основе эффекта холла ACS712;
• напряжение питания. Измеряется непосредственно через АЦП микроконтроллера, через делитель напряжения;
• температуру внутри/снаружи мотора. Температура измеряется посредством полупроводникового термосопротивления;

Для сбора всех параметров с датчиков и передачи их на компьютер используется микроконтроллер серии AVR mega на плате Arduino nano. Общение микроконтроллера с компьютером осуществляется посредством COM порта. Для обработки показаний была написана специальная программа записывающая, усредняющая и демонстрирующая результаты измерений. В результате наш стенд способен измерять в произвольный момент времени следующие характеристики мотора:

• потребляемый ток;
• потребляемое напряжение;
• потребляемая мощность;
• выходная мощность;
• обороты вала;
• момент на валу;
• КПД;
• мощность уходящая в тепло;
• температура внутри мотора.

Видео демонстрирующее работу стенда: https://youtu.be/rlmqB6aB8cg

Результаты тестирования

Для проверки работоспособности стенда мы сначала испытали его на обычном коллекторном моторе R540-6022. Параметров для этого мотора известно достаточно мало, однако этого хватило, чтобы оценить результаты измерения, которые получились достаточно близкими к заводским.

Затем уже был испытан наш мотор. Естественно он смог показать лучшее КПД(65% против 45%) и при этом больший момент(1200 против 250 г на см), чем обычный мотор. Измерение температуры тоже дало достаточно хорошие результаты, во время тестирования мотор не нагревался выше 80 градусов.

Но на данный момент измерения пока не окончательны. Нам не удалось измерить мотор в полном диапазоне оборотов из-за ограничения мощности источника питания.

Также предстоит сравнить наш мотор с аналогичными моторами конкурентов и испытать его “в бою”, поставив на гоночную радиоуправляемую машину и выступить на соревнованиях.

Вдохновили ролики о самодельных моторах. Решился и сделал такой с нуля

Приветствую тебя, уважаемый читатель.

В этой статье я расскажу, как сделал самодельный бесщеточный мотор полностью с нуля в домашних условиях. Кому интересно, усаживайтесь поудобнее и начинаем.

На сборку двигателя своими руками меня подтолкнул не один десяток роликов с зарубежных каналов, там люди собирали электромоторы из того, что было и они хорошо работали и запускались с первого раза.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=RnnnrT4xMUUИсточник: https://www.youtube.com/watch?v=RnnnrT4xMUU

• Вот и мне после просмотра данных роликов захотелось собрать что-то свое, что заработает и это можно будет применить в своих самоделках.
• Нашел я у себя трансформатор от микшера, также заказал 50 штук неодимовых магнитов из Китая и контроллер для управления двигателем.
• Диаметр тора от моего трансформатора равен 62 мм, по ним я сделал чертеж в компасе для ротора.

Чертеж ротора с расположением магнитовЧертеж ротора с расположением магнитов

Из металлического листа вырезал круг диаметром 62 мм, таких же размеров сделал круг из фанеры, толщиной 3 мм.

металлический и фанерный круг D= 62 ммметаллический и фанерный круг D= 62 мм

На металлическом диске сделал разметку для центров магнитов, все работы проводил при помощи циркуля и транспортира.

Из фанеры я вырезал диск диаметром 37,65 мм, он будет держать магниты на одинаковом расстоянии от вала.

Примерил магниты по месту и просверлил центральное отверстие под валПримерил магниты по месту и просверлил центральное отверстие под вал

Далее я из фанеры выпилил кольцо с внутренним диаметром 62 мм, который затем приклеил на ротор с помощью эпоксидной смолы. (Магниты устанавливал чередуя полюса, для этого взял один из магнитов и проверял, притягивается ли магнит или отталкивается и так расставил все 12 штук поочередно — притягивается, отталкивается).

магниты с Китая, в моем моторе использовал магниты 12 мм на 3 ммМагниты вклеены на эпоксидную смолумагниты с Китая, в моем моторе использовал магниты 12 мм на 3 мм

После высыхания эпоксидки я слегка отшлифовал поверхность, убрав наплывы.

Затем я принялся за изготовление статора из тора трансформатора. Сделал на скорую руку станок из точила и проделал пропилы в торе, постепенно измеряя зазор штангенциркулем, в идеале он должен быть одинаковым.

Зазоры еще не подогнал под один размерЗазоры еще не подогнал под один размер

В итоге получился такой тор, процесс пропиливания пазов занял много времени, около 6 часов за станком.

Зазоры готовы и практически не расходятся по размерамЗазоры готовы и практически не расходятся по размерам

После того, как пропилы готовы, я взял лак для ногтей у своей сестры ( с ее разрешения) и покрасил зазоры, чтобы защитить обмотку от случайного КЗ.

Лак защищает обмотку от соприкосновения с металлом тораЛак защищает обмотку от соприкосновения с металлом тора

Одного лака для защиты недостаточно, я взял обычный лист А4 и нарезал из него полосок, ими обклеил каждый зуб статора.

Заизолировал статор бумагойЗаизолировал статор бумагой

Для того, чтобы ротор вращался, необходимо сделать крепление для подшипника. Я взял алюминиевый диск, сделал в нем отверстия и проточил их напильником, затем примотал его к статору на капроновую нитку и промазал лаком. (Листайте галерею ???? ???? ).

Алюминиевый диск, проделал отверстияпроточил напильником отверстия до овальной формыпримотал диск с статору капроновой нитьюпроклеил лаком капроновую нитьАлюминиевый диск, проделал отверстия

Теперь статор готов для того, чтобы сделать на нем обмотку. В своих закромах нашел проволоку диаметром 0,5 мм, ее и использовал для намотки. Количество витков на каждом зубе вмещал максимально возможно, получилось ровно 50, обмотку мотать нужно в одном направлении и с одинаковым количеством витков.

Пушистый друг пришел на помощьПушистый друг пришел на помощь

Обмотки подключил звездой, то есть соединил концы каждой фазы друг с другом, а оставшиеся три вывода подключаются к контроллеру.

Обмотка двигателя

Когда я полностью сделал обмотку, я приступил к изготовлению ручки из пластиковой трубы, в которой будет находится еще один подшипник, он уменьшит перекосы и придаст жесткость конструкции.

Собрал ручку и установил в нее подшипникСобрал ручку и установил в нее подшипник

Для выставления расстояния между ротором и статором я использовал обычную металлическую трубку, которую стачивал до тех пор, пока не получится минимально возможного зазора. (Чем меньше зазор, тем выше крутящий момент, но ниже обороты).

В ходе испытаний были небольшие доработки и я заменил пластиковую ручку на металлическую с алюминиевым переходником. Также установил трехкулачковый патрон на вал.

практически готовая бормашинкапрактически готовая бормашинка

В итоге создания самодельного двигателя по ходу процесса у меня получилась практически готовая бормашинка, осталось только отцентровать трехкулачковый патрон и сделать защитный кохуж на ротор двигателя.

Вот такой бесщеточный мотор с зажимным патрономВот такой бесщеточный мотор с зажимным патроном

1. Также прикладываю видео работы данного мотора.
2. Кому понравилась статья про сборку мотора, пишите в х свои доработки, пожелания, а также ставьте лайк и подписывайтесь на канал.
3. Благодарю за дочитывание и всем добра.