Самолеты с бесколлекторными моторами

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).

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

Читайте также: Мотор форд 1 8 контрактный двигатель

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.

Читайте также: Биг фут лодочный мотор

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)

Видео:Бесколлекторный радиальный электродвигатель из болта своими рукамиСкачать

Топ лучших бесколлекторных двигателей

Видео:Самолёт с Бесколлекторным мотором. Поделки своими руками. DIY. 12/13Скачать

Топ лучших бесколлекторных моторов

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.

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

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

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

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

• 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.

Читайте также: Смазка для шестеренок пластиковых в мотор колесе

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 ％

• Высокая эффективность.
• Большая продолжительность полета.

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

• Высокое время работы.
• Высокая эффективность.

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.

• 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/samolety-s-beskollektornymi-motorami

  📽️ Видео

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

  

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

  

  Уроки Arduino - управление бесколлекторным моторомСкачать

  

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

  

  Гигантские бесколекторные самодельные двигатели Нереальной мощностиСкачать

  

  Двигатели с осевым потоком - новая надеждаСкачать

  

  Про электронику для авиамодели. Урок№1Скачать

  

  МИГ НА ВЗЛЁТНОЙСкачать

  

  Полёт пилотажной модели самолёта! 17.09.2022 год.Скачать

  

  Реактивный Самолет с Самодельным ДвигателемСкачать

  

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

  

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

  

  Одинаковые моторы, разные КВ. Какой мощнее? / ALNADOСкачать

  

  ✔ Коллекторные VS Бесколлекторные моторы для новичков:от А до Я. Как выбрать то, что нужно?[Подкаст]Скачать

  

  Электродвигатель большого квадрокоптераСкачать

  

  Авиакатастрофа Lockheed L049 Constellation под Чикаго. Обреченный рейсСкачать

  

  На что способен бумажный BLDC мотор?Скачать

  

  Как выбрать бесколлекторный мотор VLOG#07Скачать