Электрический бесколлекторный мотор от nissan

Видео:БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. Как работает? Чем отличаться от щёточного? #бесколлекторный #МОТОРСкачать

Вступление

Наверняка у каждого новичка, который впервые связал свою жизнь с электромоделями на радиоуправлении, после тщательного изучения начинки, появляется вопрос. Что такое коллекторный (Brushed) и бесколлекторный (Brushless) двигатель? Какой из них лучше поставить на свою радиоуправляемую электромодель?

Коллекторные моторы, которые так часто используются для приведения в движение электромоделей на радиоуправлении, имеют всего два исходящих питающих провода. Один из них «+» другой « — ». В свою очередь они подключаются к регулятору скорости вращения. Разобрав коллекторный мотор, вы всегда там найдете 2 магнита изогнутой формы, вал совместно с якорем, на который намотана медная нить (проволока), где по одну сторону вала стоит шестерня, а по другую сторону располагается коллектор, собранный из пластин, в составе которых чистая медь.

Видео:Электромотор от ниссан лиф на грузовик и не только.Скачать

Принцип работы коллекторного мотора

Электрический ток (DC или direct current), поступая на обмотки якоря (в зависимости от их количества на каждую по очереди) создает в них электромагнитное поле, которое с одной стороны имеет южный полюс, а с другой стороны северный.

Многие знают, что, если взять два любых магнита и приставить их одноименными полюсами друг другу, то они не за что не сойдутся, а если приставить разноименными, то они прилипнут так, что не всегда возможно их разъединить.

Так вот, это электромагнитное поле, которое возникает в любой из обмоток якоря, взаимодействуя с каждым из полюсов магнитов статора, приводит в действие (вращение) сам якорь. Далее ток, через коллектор и щетки переходит к следующей обмотке и так последовательно, переходя от одной обмотки якоря к другой, вал электродвигателя совместно с якорем вращается, но лишь до тех пор, пока к нему подается напряжение.

В стандартном коллекторном моторе якорь имеет три полюса (три обмотки) – это сделано для того чтобы движок не «залипал» в одном положении.

Видео:Характеристики двигателей RC моделей. Электромотор. Щёточные и бесщёточные моторы. ESC. Что такое KVСкачать

Минусы коллекторных моторов

Сами по себе коллекторные моторы неплохо справляются со своей работой, но это лишь до того момента пока не возникает необходимость получить от них на выходе максимально высокие обороты. Все дело в тех самых щетках, о которых упоминалось выше. Так как они всегда находятся в плотном контакте с коллектором, то в результате высоких оборотов в месте их соприкосновения возникает трение, которое в дальнейшем вызовет скорый износ обоих и в последствии приведёт к потере эффективной мощности эл. двигателя. Это самый весомый минус таких моторов, который сводит на нет все его положительные качества.

Видео:КАКОЙ ЭЛЕКТРОМОТОР ЛУЧШЕ, ЩЁТОЧНЫЙ ИЛИ БЕЗЩЁТОЧНЫЙ, КОЛЛЕКТОРНЫЙ ИЛИ БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЙСкачать

Принцип работы бесколлекторного мотора

Здесь все наоборот, у моторов бесколлекторного типа отсутствуют как щетки так и коллектор. Магниты в них располагаются строго вокруг вала и выполняют функцию ротора. Обмотки, которые имеют уже несколько магнитных полюсов, размещаются вокруг него. На роторе бесколлектоных моторов устанавливается так называемый сенсор (датчик) который будет контролировать его положение и передавать эту информацию процессору который работает в купе с регулятором скорости вращения (обмен данными о положении ротора происходит более 100 раз в секунду). На выходе мы получаем более плавную работу самого мотора с максимальной отдачей.

Бесколлекторные моторы могут быть с датчиком (сенсором) и без него. Отсутствие датчика незначительно снижает эффективность работы мотора, поэтому их отсутствие вряд ли расстроит новичка, но зато, приятно удивит ценник. Отличить друг от друга их просто. У моторов с датчиком, помимо 3-х толстых проводов питания есть еще дополнительный шлейф из тонких, которые идут к регулятору скорости. Не стоит гнаться за моторами с датчиком как новичку так и любителю, т.к их потенциал оценит только профи, а остальные просто переплатят, причем значительно.

Видео:Запуск мотора Nissan LeafСкачать

Плюсы бесколлекторных моторов

Почти нет изнашиваемых деталей. Почему «почти», потому что вал ротора устанавливается на подшипники, которые в свою очередь имеют свойство изнашиваться, но ресурс у них крайне велик, да и взаимозаменяемость их очень проста. Такие моторы очень надежны и эффективны. Устанавливается датчик контроля положения ротора. На коллекторных моторах работа щеток всегда сопровождается искрением, что впоследствии вызывает помехи в работе радиоаппаратуры. Так вот у бесколлектоных, как вы уже поняли, эти проблемы исключены. Нет трения, нет перегрева, что так же является существенным преимуществом. По сравнению с коллекторными моторами не требуют дополнительного обслуживания в процессе эксплуатации.

Читайте также: Рулевое управление для лодочного мотора тохатсу

Видео:ЭлектроЖИГА. Самый дешевый электромобиль.Скачать

Минусы бесколлекторных моторов

У таких моторов минус только один, это цена. Но если посмотреть на это с другой стороны, и учесть тот факт что эксплуатация бесколлекторных моторов освобождает владельца сразу от таких заморочек как замена пружин, якоря, щеток, коллекторов, то вы с легкостью отдадите предпочтение в пользу последних.

Видео:Как работают бесколлекторные ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ? Вентильный двигатель. Понятное объяснение!Скачать

Как сделать самодельный электрический багги с мощным мотором

Решили заняться с другом созданием мощного заднеприводного багги для езды по грунтовой дороге. Для себя определили, что разгон должен быть около 5 секунд до 100 км в час. В идеале выйти из 5 секунд. Строить по классической схеме, где сердце багги — это двигатель от ВАЗ нам показалось неинтересным. Долго думали, чтобы такое придумать и идея пришла сама собой. В свое время мы ездили с ним в Японию и уже там на выставках познакомились с входящими тогда в популярность электромобилями.

электромотор nissan leaf

За основу Багги мы взяли электрический бесколлекторный мотор от Nissan. Его изюминкой является большой крутящий момент порядка 280Нм с самого начала оборота. Так как багги электрический, а нынче тренд ко всему электрическому добавлять «e», то и наш проект мы назвали еБагги.

В японском электрокаре установлен синхронный трехфазный электромотор мощностью 80 киловатт (109 л.с.) при 2730-9800 оборотов в минуту. Двигатель Nissan Leaf дает крутящий момент 280 Н·м. Паспортный разгон до 100 км/ч составляет 11,9 с. , а максимальная скорость авто равна 145 км/ч. При весе автомобиля значительно превышающим вес нашего багги. График

багги сравнение мощности и крутящего момента от оборотов двигателя

По графику сразу видно, что диапазон работы оборотов двигателя гораздо выше, чем у 1.6 литрового атмосферного собрата. В электромоторе от 0-10500 оборотов. У атмосферника 900-6500. Во вторых полка момента в 280 Нм доступна сразу с 0 оборотов и вплоть до 2700 оборотов и далее идет плавное уменьшение крутящего момента. Связано это с тем, что с ростом оборотов магнитное поле не успевает за скоростью мотора и его влияние на отталкивание ослабевает. Именно поэтому в любом электромобиле типа Теслы, Лифа, да и просто троллейбуса/трамвая вы чувствуете с самого старта пинок а потом плавное ускорение. А вот пик лошадиных сил доступен не сразу, но зато с 2700 и вплоть до 10 тысяч оборотов. Если посчитать площади крутящего момента и мощности, то они будут не менее в чем в 2 раза превышать площади атмосферного двигателя.

электробатарея Nissan leaf

Один из самых дорогих элементов самодельной электробагги это высоковольтная батарея. Мы брали на разборке одну из самых недорогих. Основная задача это покатушки на даче и в деревне, никаких важных поездок по городу или межгороду не предвиделось. Цена батарейки с 6 делениями остатка емкости порядка 100 тысяч рублей. В нашей батареи остаток чуть более 60%, что с весом багги порядка 850 килограмм позволит кататься в районе 80 км по пересеченной местности. Мы хотели оставить именно родной корпус батареи от Ниссан Лиф. Почему? Во первых он герметичен, что позволит испытывать нашу багги и в водных условиях. Во вторых качество исполнения электроники самой батареи и ее защиты на самом высочайшем уровне. В дальнейшем мы можем экспериментировать, меняя ячейки батареи на более современные. Что позволит или значительно уменьшить массу при той же емкости батареи или увеличить емкость при примерно той же массе.

Параметры бaтapeи 24 кВтч; Tип Li-on; Koличecтвo ячeeк192 шт.; Cрок cлyжбы 5 лeт; Macca 270 кг Пoтpeблeниe элeктpoэнepгии нa 100 km 21 кВтч; Врeмя зapядки (220 Вoльт) 9 чacoв; Нoминaльнoe нaпpяжeниe 360 V.

каркас багги сделанной своими руками подвеска самодельной багги

Основные компоненты подвески было принято решение ставить от Нивы, так как это крайне доступно по наличию и проверено десятилетиями. Исключениями явились картриджи стоек и задние пружины. Они от VW и Mercedes.

Но недостаточно, чтобы багги заработал, просто взять соединить батарею мотор и педаль воедино. Для таких задач нужен мозг, который будет все контролировать. Многие оставляют штатный ниссан, вырезая блок за блоком и часто получая ошибки на самых разных уровнях. Мы пошли дальше, вооружившись устройством для считывания команд CAN шины мы разобрались со всеми блоками, которые нам необходимы. Далее центральный контроллер мы сделали свой. На этапе отладки на ардуино. Далее перейдем на более правильные промышленные решения.

Читайте также: Рав 4 2011 масло мотора

Собрав рулевое управление на багги, мы решили сделать наш проект радиоуправляемым и в дальнейшем автономным. Начали копать в сторону работы электромотора усилителя руля. Выяснили, что его принцип рассчитан на работу тензодатчика. Тензометрический датчик (тензодатчик; от лат. tensus — напряжённый) — датчик, преобразующий величину деформации в удобный для измерения сигнал (обычно электрический), основной компонент тензометра (прибора для измерения деформаций). Далее разобрались с командами, которые необходимо присылать на ЭУР в зависимости от скорости движения. Тем самым научились менять усилия ЭУР как нам надо. Изучив тензодатчик, поняли его непростое управление и сымитировать сигналы на ардуино, подключив библиотеки от пульта PS4 PRO.

Кому интересно, проходите по ссылке на этой картинке — она ведет на видео, где подробно показываем все этапы работы. Через неделю расскажем, как поставили на колеса и про первые испытания.

Видео:Nissan Leaf. Устройство силовой установкиСкачать

«Бесколлекторные двигатели» ЛикБез и проектирование

Принцип работы электрического двигателя:
В основу работы любой электрической машины положено явление электромагнитной индукции. Поэтому если в магнитное поле поместить рамку с током, то на неё подействует сила Ампера, которая создаст вращательный момент. Рамка начнет поворачиваться и остановится в положении отсутствия момента, создаваемого силой Ампера.

Устройство электрического двигателя:
Любой электрический двигатель состоит из неподвижной части — Статора и подвижной части — Ротора. Для того чтобы началось вращение, нужно по очереди менять направление тока. Эту функцию и выполняет Коллектор (щетки).

Бесколлекторный двигатель — это двигатель ПОСТОЯННОГО ТОКА без коллектора, в котором функции коллектора выполняет электроника. (Если у двигателя три провода, это не значит что он работает от трехфазного переменного тока! А работает он от «порций» коротких импульсов постоянного тока, и не хочу вас шокировать, но те же двигатели которые используются в кулерах, тоже бесколлекторные, хоть они и имеют всего два провода питания постоянного тока)

Устройство бесколлекторного двигателя:
Inrunner (произносится как «инраннер»). Двигатель имеет расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор.

Outrunner (произносится как «аутраннер»). Двигатель имеет неподвижные обмотки (внутри) вокруг которых вращается корпус с помещенным на его внутреннюю стенку постоянными магнитами.

Принцип работы:
Для того чтобы бесколлекторный двигатель начал вращаться, напряжение на обмотки двигателя надо подавать синхронно. Синхронизация может быть организованна с использованием внешних датчиков (оптические или датчики холла), так и на основе противоЭДС (бездатчиковый), которая возникает в двигателе при его вращении.

Бездатчиковое управление:
Существуют бесколлекторные двигатели без каких либо датчиков положения. В таких двигателях определение положения ротора выполняется путем измерения ЭДС на свободной фазе. Мы помним, что в каждый момент времени к одной из фаз (А) подключен «+» к другой (В) «-» питания, одна из фаз остается свободной. Вращаясь, двигатель наводит ЭДС (т.е. в следствии закона электромагнитной индукции в катушке образуется индукционный ток) в свободной обмотке. По мере вращения напряжение на свободной фазе (С) изменяется. Измеряя напряжение на свободной фазе, можно определить момент переключения к следующему положению ротора.

Что бы измерить это напряжение изпользуется метод «виртуальной точки». Суть заключается в том, что, зная сопротивление всех обмоток и начальное напряжение, можно виртуально «переложить провод» в место соединения всех обмоток:

Регулятор скорости бесколлекторного двигателя:
Бесколлекторный двигатель без электроники — просто железка, т.к. при отсутствии регулятора, мы не можем просто подключить напряжение на него, чтоб он просто начал нормальное вращение. Регулятор скорости — это довольно сложная система радиокомпонентов, т.к. она должна:
1) Определять начальное положение ротора для запуска электродвигателя
2) Управлять электродвигателем на низких скоростях
3) Разгонять электродвигатель до номинальной (заданной) скорости вращения
4) Поддерживать максимальный момент вращения

Принципиальная схема регулятора скорости (вентильная):

Бесколлекторные двигатели были придуманы на заре появления электричества, однако систему управления к ним никто не мог сделать. И только с развитием электроники: с появлением мощных полупроводниковых транзисторов и микроконтроллеров, бесколлекторные двигатели стали применятся в быту (первое промышленное использование в 60-х годах).

Читайте также: Антикавитационное крыло для лодочного мотора своими руками

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)
Разобравшись с теорией, перейдем к практике: спроектируем и сделаем двигатель для пилотажной модели МХ-2.

Список материалов и оборудования:
1) Проволока (взятая из старых трансформаторов)
2) Магниты (купленные в интернете)
3) Статор (барашек)
4) Вал
5) Подшипники
6) Дюралюминий
7) Термоусадка
8) Доспуп к неограниченному техническому хламу
9) Доступ к инструментам
10) Прямые руки ?

Ход работы:
1) С самого начала решаем:

Для чего делаем двигатель?
На что он должен быть рассчитан?
В чем мы ограничены?

В моем случае: я делаю двигатель для самолета, значит пускай он будет внешнего вращения; рассчитан он должен на то, что он должен выдать 1400 грамм тяги при трех-баночном аккумуляторе; ограничен я в весе и в размере. Однако с чего же начать? Ответ на этот вопрос прост: с самой трудной детали, т.е. с такой детали, которую легче просто найти, а все остальное подгонять под неё. Я так и поступил. После многих неудачных попыток сделать статор из листовой мягкой стали, мне стало понятно, что лучше найти её. Нашел я её в старой видеоголовке от видеорекоудора.

2) Обмотка трехфазного бесколлекторного двигателя выполняется изолированным медным проводом, от сечения которого зависит значение силы тока, а значит и мощность двигателя. Незабываем что, чем толще проволока, тем больше оборотов, но слабее крутящий момент. Подбор сечения:

1А — 0.05мм; 15А — 0.33мм; 40А — 0.7мм

3А — 0.11мм; 20А — 0.4мм; 50А — 0.8мм

10А — 0.25мм; 30А — 0.55мм; 60А — 0.95мм

3) Начинаем наматывать на полюса проволоку. Чем больше витков (13) намотано на зуб, тем большее магнитное поле. Чем сильнее поле, тем больший крутящий момент и меньшее количество оборотов. Для получения высоких оборотов, необходимо мотать меньшее количество витков. Но вместе с этим падает и крутящий момент. Для компенсации момента, обычно на мотор подают более высокое напряжение.

4) Дальше выбираем способ соединения обмотки: звездой или треугольником. Соединение звездой дает больший крутящий момент, но меньшее количество оборотов, чем соединение треугольником в 1.73 раз. (впоследствии было выбрано соединение треугольник)

5) Выбираем магниты. Количество полюсов на роторе должно быть четным (14). Форма применяемых магнитов обычно прямоугольная. Размер магнитов зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу. Также чем больше количество полюсов, тем больше момент, но меньше оборотов. Магниты на роторе закрепляются с помощью специального термоклея.

Испытания данного двигателя я проводил на созданной мной витномоторной установке, которая позволяет измерить тягу, мощность и обороты двигателя.

Чтобы увидеть отличия соединений «звезда» и «треугольник» я соединял по разному обмотки:

В итоге получился двигатель соответствующий характеристикам самолета, масса которого 1400 грамм.

Характеристики полученного двигателя:
Потребляемый ток: 34.1А
Ток холостого хода: 2.1А
Сопротивление обмоток: 0.02 Ом
Количество полюсов: 14
Обороты: 8400 об/мин

Видеоотчет испытания двигателя на самолете. Мягкой посадки ?

Расчет КПД двигателя:

Очень хороший показатель. Хотя можно было еще выше добиться.

Выводы:
1) У бесколлекторных двигателей высокая эффективность и КПД
2) Бесколлекторные двигатели компактны
3) Бесколлекторные двигатели можно использовать во взрывоопасных средах
4) Соединение звездой дает больший крутящий момент, но меньшее количество оборотов в 1.73 раза, чем соединение треугольником.

Таким образом, изготовить собственный бесколлекторный мотор для пилотажной модели самолета- задача выполнимая

Если у вас есть вопросы или вам что-то не понятно, задавайте мне вопросы в комметариях этой статьи. Удачи всем)

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/elektricheskiy-beskollektornyy-motor-ot-nissan

  📽️ Видео

  Чем отличаются коллекторный и бесколлекторный мотор?Скачать

  

  Мотор Nissan Leaf на полном форсаже в Peugeot ExpertСкачать

  

  Ядреный контроллер,мотор от ниссан лиф на грузовик!Скачать

  

  ФАНТАСТИКА! 3-фазный бесколлекторный двигатель с Али.. размером с яйцо "выжимает" 500Вт! Тест.Скачать

  

  Самый экономичный электродвигатель T-motor U8 Pro - под спец проектСкачать

  

  Антикризисный мотор! Для масштаба 1/8 — GoolRC — 2000kvСкачать

  

  Самый Надёжный Двигатель NISSAN. «Миллионник» о котором вы не знали.Скачать

  

  Двигатель Nissan Leaf установка на коробку передач от спринтераСкачать

  

  С этими моторами любая самоделка будет просто летать!Скачать

  

  Бесколлекторный радиальный электродвигатель из болта своими руками (ЧАСТЬ#2!)Скачать

  

  Электродвигатель 23 Киловатт размером с кулак - провода с палецСкачать

  

  Мотор Nissan Leaf в ЗАЗ 965 ( горбатий запорожец) DIY electric carСкачать