Главная проблема всех двигателей – это перегревание. Ротор вращался внутри какого-нибудь статора, и поэтому тепло от перегрева никуда не уходило. Людям пришла в голову гениальная идея: вращать не ротор, а статор, который при вращении охлаждался бы воздухом. Когда создали такой двигатель, он стал широко использоваться в авиации и судостроении, и поэтому его прозвали Вентильным двигателем.
Вскоре был создан электрический аналог вентильного двигателя. Назвали его бесколлекторным мотором, потому что у него не было коллекторов (щеток).
Бесколлекторные (brushless англ.) электродвигатели пришли к нам сравнительно недавно, в последние 10-15 лет. В отличие от коллекторных моторов они питаются трехфазным переменным током. Бесколлекторные двигатели эффективно работают в более широком диапазоне оборотов и имеют более высокий КПД. Конструкция двигателя при этом относительно проще, в ней нет щеточного узла, который постоянно трется с ротором и создает искры. Можно сказать, что бесколлекторные моторы практически не изнашиваются. Стоимость бесколлекторных двигателей несколько выше, чем коллекторных. Это вызвано тем, что все бесколлекторные моторы снабжены подшипникам и, как правило, изготовлены более качественно.
По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner (произносится как "инраннер") и outrunner (произносится как "аутраннер"). Двигатели первой группы имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор. Двигатели второй группы - "аутраннеры", имеют неподвижные обмотки, внутри двигателя, вокруг которых вращается корпус с помещенными на его внутреннюю стенку постоянными магнитами. Количество полюсов магнитов, используемых в бесколлекторных двигателях, может быть разным. По количеству полюсов можно судить о крутящем моменте и оборотах и двигателя. Моторы с двухполюсными роторами имеют наибольшую скорость вращения при наименьшем крутящем моменте.
Принцип работы.
В отличие от щёточного электродвигателя постоянного тока, коммутация в бесколлекторном двигателе (БД) осуществляется и контролируется с помощью электроники. Принцип работы БД основан на том, что контроллер БД коммутирует обмотки статора так, чтобы вектор магнитного поля статора всегда был под углом 120 градусов к вектору магнитного поля ротора.
(на катринке статор перепутан с ротором)
Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора и подвижной части — ротора.
Применение.
Данный тип двигателя создан с целью улучшения свойств электродвигателей постоянного тока. Высокие требования к исполнительным механизмам (в частности, высокооборотных микроприводов точного позиционирования) обусловили применение специфических двигателей постоянного тока: бесконтактных трехфазных двигателей постоянного тока.
Достоинства и недостатки бесколлекторных двигателей:
Достоинства:
-Частота вращения изменяется в широком диапазоне
-Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
-Большая перегрузочная способность по моменту
-Высокие энергетические показатели (КПД более 90 %)
-Большой срок службы, высокая надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов
Недостатки:
-Относительно сложная система управления двигателем
-Высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих материалов в конструкции ротора (магниты, подшипники, валы)
Создание бесколлекторного двигателя (1):
Однажды я уже писал про создание бесколлекторного двигателя из старого колекторного двигателя: http://www.parkflyer.ru/blogs/view_entry/598/
Испытания показали:
Тяга с винтом 8х6 = 533 грамма,
Частота вращения = 5433 об/мин,
Потребляемая мощность = 120 ватт (это только при холостом ходу!), а с винтом вообще 330 ватт. Это очень плохие показатели, и поэтому было решено создать новый с улучшенными характеристиками бесколлекторный двигатель. (его КПД = 23%)
Создание бесколлекторного двигателя (2):
На самом деле нельзя утверждать, что новый двигатель полностью создан мною, т.к. сделан он из старого, сломанного и сгоревшего бесколлекторного двигателя, можно сказать, что он восстановлен (починен и перемотан системой треугольника). Отличается он от первого тем, что у него вместо 3 зубьев 12, другая система обмотки и более правильная конструкция с использованием подшипников.
О том как перематывать двигатели я вам рассказывать не буду, а просто дам ссылку об этом: http://rc-aviation.ru/mtech/735-remont/1176-peremotka-dvigatelya, а также дам вам совет перематывайте не одной проволкой, а косичкой из нескольких, более тонких проволок.
Испытания показали:
Тяга с винтом 8х6 = 754 грамма,
Частота вращения = 11550 об/мин,
Потребляемая мощность = 9 ватт (без винта), 101 ватт (с винтом),
Мощность и КПД
Мощность можно вычислить вот таким способом:
1) Мощность в механике вычисляется по такой формуле: N= F*v, где F - сила, а v - скорость. Но так как, винт находится в статическом состояние, то движения нет, кроме вращательного. Если этот мотор установить на авиамодель, то можно было бы замерить скорость (она равна 12 м/с) и посчитать полезную мощность:
N полез= 7.54*12= 90.48 ватт
2) КПД электрического двигателя находится по такой формуле: КПД= N полезной/N затраченной *100%, где N затрат= 101 ватт
КПД= 90.48/101 *100%= 90%
В среднем КПД бесколлекторных двигателей реально и колеблется около 90% (самый большой КПД достигнутый данным видом моторов равен 99.68%)
Характеристики двигателя:
Напряжение: 11.1 вольт
Обороты: 11550 об/мин
Максимальная сила тока: 15А
Мощность: 200 ватт
Тяга: 754 грамм (винт 8х6)
Заключение:
Цена любой вещи зависит от масштабов ее производства. Производители бесколлекторных моторов множатся, как грибы после дождя. Поэтому хочется верить, что в скором будущем цена на контроллеры и бесколлекторные двигатели упадет, как упала она на аппаратуру радиоуправления... Возможности микроэлектроники с каждым днем все расширяются, размеры и вес контроллеров постепенно уменьшаются. Можно предположить, что в скором будущем контроллеры начнут встраивать прямо в двигатели! Может, мы доживем до этого дня...
А Вы тоже на ошибках учитесь?
Сосчитайте ошибки в Вашем предложении....
Причем это явно не просто описки впопыхах!
Ротор и старор (надписи) у вас перепутаны местами!
Вы вообще БК двигатель в руках держали?
Как может вращатся центральная часть с намоткой и выводами проводов? Это как раз статор! Ключесвое слово - статичен!
А ротор - это внешняя часть с магнитами которая вращается!
И если уж речь идет о безколлекторных двигателях - то где описание инранеров?
Совет "перематывайте не одной проволкой, а косичкой из нескольких, более тонких проволок" - так же дан без понимания!
Перематывая несколькими тонкими проводами вместо одного мы теряем в мощности, почитайте сообщения ХайВольта и тесты его двигателей, особенно когда он занимался только перемоткой готовых.
У вас этот момент (сечение провода) не отражен в формулах вообще!
Мотать несколькими проводами можно только тогда, когда хотим экономии во времени намотки и трудозатратах в ущерб КПД БК двигателя.
"было решено создать новый с улучшенными характеристиками бесколлекторный двигатель" Так создать или перемотать? Создать - это все же "сделать новый с нуля", а не заняться перемоткой.
"Высокие требования к исполнительным механизмам (в частности, высокооборотных микроприводов точного позиционирования)" - вообще то это привело к созданию цифровых сервомашинок. Обычную сервомашинку высокоточной не назовешь, могли бы и почитать историю развития сервоприводов.
А там где надо точное позиционирование обычно ставят или шаговики или "обратную связь" - систему, которая может вернуть точное значение текущего положения.
PS. Все больше вижу у школьников желание скописпастить (и в крайнем случаее тупо переписать своими словами) весьма "левую" информацию с интерента и выдать "за свой проект", без желания разобраться и даже без желания задуматься.
В десятом классе и не отличать ротора от статора - стыд и позор! А еще при этом замахиваться на "школьный проект"!
Надеюсь вы не успели его выставить на конкурс школьных проектов и успеете доработать...
Идею про полное создание двигателя с нуля я хотел воплотить, но из-за отсутствия станков, хороших умений и магнитов ничего не вышло.
Спасибо что нашли мои ошибки, все обязательно истправлю, только сейчас заметил ошибку с ротором и статором.
О какой формуле вы имеете ввиду?
Вот подрастет, поступит, выучиться, тогда спросим по полной :)
А не тупо надергает кусков с инета и соединит в "статью".
И оправдяния "школьник 10 класса" тут не работают, это в 1-2 классе ставят оценки за усердие, а дальше - требуются знания!
Не умеешь - не берись, взялся - разберись!
Похоже здесь НОВИЧЁК всех в заблуждение вводит,
а здесь не только школьники собираются.
УВАЖАТЬ коллектив нужно, и ХРЕНЬ разную у себя в голове оставлять!!!
Единственно, хотел бы отметить, что вентильные электрические двигатели не произошли от механических ДВС. Между ними нет связи, а название "вентильные" было дано разновидности электрического двигателя а не унаследовано от ДВС.
Внешняя схожесть ни говорит о их родстве.
Точнее, вентильными двигателями называются электрические двигатели постоянного тока с электронной комутацией обмоток, через транзисторные модули(вентили).
Бесколлекторный электрический двигатель вместе с регулятором будет называться вентильным двигателем.
Никакой связи с ДВС тут нет. Это я вам говорю как инженер электропривода.
То что защищались похвально! Стремление есть остальное приложиться!
Первая картинка "СУПЕР" - вот так Никола Тесла глазами видел электрические поля.
А ведь разновидностей так много, скажем шаговый двигатель с двумя обмотками или с отводами от середин обмоток - повашему коллекторный ...
Есть классификация бесколлекторных двигателей!
Вы наверное хотели назвать статью - "СОВРЕМЕННЫЕ БД"
Вот пример без перемотки
Turnigy AquaStar T20 3T 730KV/1280KV
http://www.parkflyer.ru/69116/product/512127/
Схема "звезда" "Y":
Скорость вращения: 730kv/В
Максимальный ток: 128A
Сопротивление обмоток: 0.0132 Ом
Ток без нагрузки: 3.2A
Схема "треугольник" "Δ":
Скорость вращения: 1280kv/В
Максимальный ток: 229A
Сопротивление обмоток: 0.0046 Ом
Ток без нагрузки: 4.2A
ни сечение, ни количество витков не меняется.
А сопротивление складывается или вычитается из за способа подключения, далее естественно всё по закону ома ...
на заводах любой электрик знает, и без контроллеров раньше обходились, и трёх фазный АСИНХРОННИК через кондёр от простой сети крутят.
Переключение звезда/треугольник используется для гибкости применения эл. двигателя в сетях с разным напряжением.
Не путай параметры эл. двигателя и параметры редукторов. В редукторе обороты понижаются и момент увеличивается. Это закон механики, а в двигателях все наоборот. Поищи в инете формулы кр. момента и увидиш, что он напрямую зависит от мощности и развиваемых оборотов.