Как изменить направление вращения бесколлекторного двигателя

Бесколлекторные моторы (электродвигатели) (анг. brushless motor) пришли в моделизм сравнительно недавно.

Отличия бесколлекторных моторов от коллекторных моторов:

• питаются трёхфазным переменным током, поэтому для их работы необходим специальный контроллер (регулятор скорости), преобразующий постоянный ток от аккумуляторных батарей в переменный.
• ротор с магнитами вращается вокруг неподвижного статора с электромагнитной катушкой.

Преимущества[править]

(перед коллекторными моторами)

• Бесколлекторные двигатели эффективно работают в более широком диапазоне оборотов и имеют более высокий КПД. Конструкция двигателя при этом проще, в ней нет щеточного узла (который работает постоянно в режиме трения, создает искры и в итоге потерю энергии)
• Бесколлекторные моторы практически не изнашиваются, поэтому отсутствует необходимость в техническом обслуживании (кроме случаев выхода из строя подшипников).
• Большинство бесколлекторных моторов не боятся влаги (могут работать полностью погружёнными под воду) при условии изоляции фазовых проводов, катушки электромагнита намотаны изолированным проводом по умолчанию. Но следует иметь в виду, что при длительной работе в воде неизбежно вымывается смазка из подшипников и они могут закиснуть, заржаветь.
• Возможность использования в воспламеняемой, взрывоопасной и агрессивной среде (из-за отсутствия искр).
• Большая перегрузочная способность по моменту.
• Высокие энергетические показатели (КПД более 90 %)
• Генерация более низкого уровня акустического и электрического шума по сравнению с универсальными коллекторными двигателями постоянного тока.
• Хорошее соотношение массогабаритных характеристик и мощности

Недостатки[править]

• Относительно сложная система управления двигателем.
• Относительно высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих материалов в конструкции ротора (магниты, подшипники).
• Из-за открытого дизайна, двигатели очень чувствительны к магнитящейся пыли. Даже небольшого количества достаточно, чтобы облепить магниты ротора, засорить магнитный промежуток и заклинить мотор.

Обозначения бесколлекторных моторов[править]

Нет единого стандарта обозначения бессколлекторных моторов. У разных производителей может быть своя специфика в обозначениях. Но всё же, есть основные правила обозначений.

Часто обозначение бесколлекторного мотора тесно связано с его геометрическими и электрическими параметрами.

Рассмотрим обозначение на примере мотора: Tower Pro 2408-21T

• первые две цифры (24) — обозначают диаметр статора (иногда ротора) в мм
• вторые две цифры (08) — обозначают длину каждого магнита в моторе в мм
• далее может следовать одна или две цифры (21) — это количество витков на каждом зубе статора
• еще бывает в конце буква T (или символ Δ) — обозначающий намотку типа «дельта» («треугольник») ИЛИ буква Y (или символ *) — говорящий о намотке типа «звезда».

При большем диаметре ротора (статора) получается больший крутящий момент, при прочих равных условиях. Длина магнитов, также как и диаметр ротора, влияет на крутящий момент мотора.

С витками работает соотношение: «меньше витки — больше обороты». Если необходимо поставить небольшой винт и получить высокие обороты, то необходимо выбирать мотор с небольшим количеством витков. Если задача крутить большой винт на небольших оборотах (Slow Flyer) — следует выбирать мотор с большим количеством витков.

Конструкция[править]

По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner и outrunner.

• inrunner — имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри обмоток магнитный ротор.
• outrunner — 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. Эти моторы по конструкции могут быть только «инраннерами». Такие двигатели часто продаются уже с закреплёнными на них планетарными редукторами, так как их обороты слишком велики для прямого вращения пропеллера. Иногда такие моторы используют и без редуктора — например, ставят на гоночные авиамодели.
• Моторы с большим количеством полюсов имеют меньшую скорость вращения, но зато больший крутящий момент. Такие моторы позволяют использовать пропеллеры большого диаметра, без необходимости применять редукторы.

Вообще, пропеллеры большого диаметра и небольшого шага, при относительно низкой частоте вращения обеспечивают большую тягу, но сообщают модели небольшую скорость, в то время как маленькие по диаметру пропеллеры с большим шагом на высоких оборотах обеспечивают высокую скорость, при сравнительно небольшой тяге. Таким образом, многополюсные моторы идеально подходят для моделей, которым нужна высокая тяговооруженность, а двухполюсные без редуктора — для скоростных моделей. Для более точного подбора двигателя и пропеллера к определенной модели, можно воспользоваться специальными инструментами для расчётов.

Также бесколлекторные моторы, и соответственно регуляторы хода для них, можно разделить на 2 типа: с датчиками положения ротора и без них. Моторы без датчиков проще в изготовлении, поэтому большинство моторов и контроллеров в настоящее время именно такие (кроме специальных автомодельных).

Производителей бесколлекторных моторов и регуляторов к ним очень много. Конструктивно и по размерам бесколлекторные двигатели тоже сильно различаются. Более того, самостоятельное изготовление бесколлекторных двигателей на основе деталей от CD-приводов и других промышленных бесколлекторных моторов стало весьма распространенным явлением в последнее время. Возможно, именно по этой причине у бесколлекторных двигателей сегодня нет даже такой приблизительной общей классификации как у коллекторных собратьев.

FAQ[править]

Мотор крутится не в ту сторону[править]

Чтобы поменять направление вращения бесколлекторного мотора, достаточно поменять местами подключение любых двух из трёх проводов (которые идут к мотору).

Могут ли моторы CW/CCW вращаться в другую сторону[править]

На моторах для мультикоптеров часто есть обозначение направления вращения CW/CCW. Они могут вполне вращаться и в обратную, не предназначенную для них сторону, если поменять местами 2 провода подключения (если в моторе нет встроенного регулятора). Мотор не сломается и его ресурс не уменьшится.

Следует иметь в виду, что обозначения CW/CCW ставятся в соответствии с крепежом пропеллера: направлением резьбы для затяжки пропеллера. То есть если мотор будет крутиться в обратном для него направлении, то возможно самооткручивание гайки и отстрел пропеллера. В таком случае следует применять самозатягивающиеся (нейлоновые) крепления.

Бесколлекторный мотор плохо стартует[править]

Мотор плохо стартует, то есть начинает вращаться, а потом останавливается…

• Большинство причин кроется в больших скачках тока и, как следствие, провалах питающего напряжения. В первую очередь проверьте провода до аккумулятора. Пробную проверку лучше производить на той длине проводов, которые даны изготовителем, или короче.
• Попробуйте снять нагрузку с мотора и проверить его на холостом ходу. Если так всё в порядке, а при установке пропеллера возникают проблемы, только дергается в одном направлении, попробуйте поставить мягкий старт или увеличить время акселерации. Также здесь поможет установка плавного выключения мотора.
• Контроллеры, у которых есть ограничение тока, всегда имеют индикацию этого режима — это поможет установить, произошло срабатывание токовой защиты или нет.

Чем и как смазывать подшипники[править]

• Смазывать надо «быстроходными» маслами, т. е. жидкими. Нижний минимум по вязкости — трансмиссионное масло для мотоциклетных коробок. А лучше купить обычную «веретёнку». Купите один пузырёк, и закроете вопрос на несколько лет.
• Если подшипник разбирать, то внутрь зубочисткой «шрус 4» и пару капель синтетической трансмиссионки. Аккуратно собрать, протереть и прокрутить — всё само перемешается.
• Если подшипник не разбирать, то один из лучших методов смазки — это создать вакуум с помощью шприца. Внутрь шприца налить синтетику для трансмиссии, поместить туда подшипники, и поршень — на разряжение.
• Как это делалось в недалёкую бытность, на большинстве автобаз, ремонтных мастерских и т.д. (способ наших дедов): маленькая ёмкость, смазка, подшипник, и на огонь. Когда сильно нагрелось, снимаем и остужаем. Воздух при нагреве выходит, а при остывании засасывает смазку пока она тёплая и не очень вязкая. Конечно, раньше не было силиконов и других крутых смазок, но наши предки таким образом даже густые смазки в подшипники загоняли.
• При потенциальной опасности попадания воды на/в моторы (полёты вблизи или над водоёмами) полезно заменить все подшипники в моторах на нержавеющие. Иначе от малейшего контакта с (особенно — морской) водой (и даже без контакта) подшипники может заклинить. Ещё более радикальное средство – подшипники с шариками из двуокиси циркония, но стоят дорого.

Моторы загрязнились[править]

Для чистки моторов от грязи (например, после падения) понадобится разборка, маленькая кисточка с жёстким ворсом (зубочистка) и сжатый воздух. Необходимо избежать попадания жидкостей в подшипники, не только воды или спирта, но и органических растворителей типа WD-40 или бензина, иначе подшипникам быстро выйдут из строя: кроме ржавчины и вымывания смазки могут быть микрогидроудары и кавитация при вращении шариков по влажной обойме.

Как измерять температуру мотора[править]

Считается, что температура мотора не должна превышать 80°С. Температуру следует измерять в процессе работы мотора, т.к. он обдувается проходящими массами воздуха от пропеллера, если он полностью не закрыт. Примерно 30° температуры мотор обычно сразу добирает в течении 10 секунд после остановки при работе на максимальной мощности. Проверено инфракрасным датчиком температуры.

Где найти стопорные шайбы (кольца) для валов[править]

• В местных магазинах с названиями «крепёж», «метизы», в том числе на строительных рынках. Ключевые слова для продавцов:
• Искать в интернет-магазинах можно по ключевым словам «стопорные шайбы», «стопорные кольца», «упорные шайбы», «упорные кольца», «ГОСТ 11648», «ГОСТ 13942», «DIN 6799»
• Искать в зарубежных интернет-магазинах можно по ключевым словам E-Clips, DIN 6799
• Сделать самому из обычной шайбы подходящего размера, сделав в ней разрез.
• В старой технике (например, советском кассетнике).

Многожильный или одножильный провод намотки[править]

При прочих равных многожильный провод обеспечивает лучшее заполнение окна, в то время как одножильный гораздо лучше держит перегрузки за счёт лучшего охлаждения.

• Если говорить о снятии каких-либо рекордных ТТХ, то лучше многожильный провод намотки, например, как у T-Motor.
• Если просто летать каждый день, то лучше одножильный, так как он живучее к перегреву и крашам.

Полезно знать[править]

• Частое заблуждение, что если мотор «крутится с шагом/залипанием», то это показатель хорошего качества мотора или магнитов в нём. На самом деле залипание может являться следствием плохо рассчитанной геометрии статора в купе с зазором (слишком мелкий тоже плохо), поэтому показателем качества магнитов само по себе это не может являться.

Моторы по производителям[править]

• Tower pro
• Моторы Turnigy
• Моторы DYS
• Моторы Gartt
• Моторы T-Motor

См. также[править]

• В чём отличия намоток типа «дельта» и «звезда» у бесколлекторных моторов?
• Подбор пропеллеров к моторам
• Коллекторный мотор
• Регулятор скорости
• Балансировка мотора
• Балансировка ВМГ
• Перемотка мотора
• Книга: Кацман М.М. Электрические машины

Ссылки[править]

• Бесколлекторные двигатели
• Brushless DC electric motor (англ.) — статья в Wikipedia
• Бесколлекторный электродвигатель — статья в Википедии
• Открытый проект модуля управления электрическими моторами На гитхабе в том числе: 3D модель сборки в формате STEP, файл расчётов для DC-DC преобразователя на A8586 в формате Mathcad. Схема и печатная плата разработаны в среде Altium Designer 17.0.6.

Форум РадиоКот • Просмотр темы — Направление вращения бесколлекторного двигателя

Сообщения без ответов | Активные темы

ПРЯМО СЕЙЧАС:

Автор	Сообщение
	Заголовок сообщения: Направление вращения бесколлекторного двигателя Добавлено: Чт май 21, 2015 20:53:53
Встал на лапы Карма: -5 Рейтинг сообщений: -3 Зарегистрирован: Чт дек 04, 2008 20:09:13 Сообщений: 94 Откуда: Riga Рейтинг сообщения: 0	Подскажите пожалуйста, ковыряю бесколлекторный электродвигатель, разобрался с управлением, но проблема в том что надо изменить направление вращения. На плате никаких перемычек на этот случай увы не нашлось, видимо это делалось на уровне прошивки контроллера. Схема управления на сколько я понимаю стандартная с датчиками холла.
Вернуться наверх	Профиль

Реклама

Nifty	Заголовок сообщения: Re: Направление вращения бесколлекторного двигателя Добавлено: Чт май 21, 2015 21:30:11
Карма: -5 Рейтинг сообщений: -3 Зарегистрирован: Чт дек 04, 2008 20:09:13 Сообщений: 94 Откуда: Riga Рейтинг сообщения: 0	Уже нагуглил аналогичный случай, там все контакты обмоток «сдвинули» на одну по часовой стрелке. Получилось, работает! До этого везде натыкался на совет поменять местами любые две обмотки, то ли это для случая без датчиков холла, то ли я чего-то не понял.
Вернуться наверх

Реклама

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot], karaseg, murzistor и гости: 14

Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения