Motori bez sukām: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī pamācība ir ceļvedis/pārskats par motortehnoloģijām, kas slēpjas aiz mūsdienu entuziastu kvadracoptormotoriem. Vienkārši, lai parādītu, uz ko kvadracopteri spēj, noskatieties šo apbrīnojamo video. (Noskatieties apjomu. Tas kļūst ļoti skaļš.) Viss nopelns ir videoklipa sākotnējam izdevējam.

1. solis: terminoloģija

Lielāko daļu bezsuku motoru parasti raksturo divi ciparu komplekti; piemēram: Hiperlīts 2207-1922KV. Pirmais skaitļu kopums attiecas uz motora statora izmēru milimetros. Šis īpašais motora stators ir 22 mm plats un 7 mm augsts. Vecajos DJI Phantoms tika izmantoti 2212 motori. Statora izmēri parasti atbilst šādai tendencei:

Augstāks stators nodrošina augstāku veiktspēju (augstāki RPM diapazoni)

Platāks stators nodrošina spēcīgāku zemākas klases veiktspēju (zemāki RPM diapazoni)

Otrais skaitļu kopums ir motora KV reitings. Motora KV reitings ir šī konkrētā motora ātruma konstante, kas būtībā nozīmē, ka motors radīs 1 V aizmugurējo EMF, kad motors griežas pie šī apgriezienu skaita, vai griezīsies pie KV neizlādēta apgriezienu skaita, kad tiek lietots 1 V. Piemēram: šī motora pārī ar 4S lipo teorētiskais nominālais apgriezienu skaits būs 1922x14,8 = 28, 446 RPM

Faktiski motors var nesasniegt šo teorētisko ātrumu, jo pastāv nelineāri mehāniski zudumi un pretestības jaudas zudumi.

2. darbība: pamati

Elektromotors attīsta griezes momentu, mainot rotējošo elektromagnētu polaritāti, kas pievienoti rotoram, mašīnas rotējošo daļu un stacionāros magnētus uz statora, kas ieskauj rotoru. Viens vai abi magnētu komplekti ir elektromagnēti, kas izgatavoti no stieples spoles, kas savīta ap feromagnētisko kodolu. Elektrība, kas iet caur stieples tinumu, rada magnētisko lauku, nodrošinot motoru darbinošo jaudu.

Konfigurācijas numurs norāda, cik elektromagnētu ir uz statora, un pastāvīgo magnētu skaitu uz rotora. Skaitlis pirms burta N parāda statorā esošo elektromagnētu skaitu. Skaitlis pirms P parāda, cik daudz pastāvīgo magnētu ir rotorā. Lielākajai daļai motoru bez birstēm seko 12N14P konfigurācija.

3. darbība: elektroniskais ātruma regulators

ESC ir ierīce, kas pārveido līdzstrāvas elektrību no akumulatora uz maiņstrāvu. Lai modulētu motora ātrumu un jaudu, tā arī ievada datus no lidojuma kontroliera. Šai saziņai ir vairāki protokoli. Galvenie analogie ir: PWM, Oneshot 125, Oneshot 42 un Multishot. Bet kvadracopteriem tie kļuva novecojuši, jo ieradās jauni digitālie protokoli ar nosaukumu Dshot. Tam nav neviena no analogo protokolu kalibrēšanas problēmām. Tā kā digitālie biti tiek sūtīti kā informācija, signālu neizjauc mainīgie magnētiskie lauki un sprieguma kāpumi, atšķirībā no tiem. Dhsot nav īsti ievērojami ātrāks par Multishot līdz DShot 1200 un 2400, kas šobrīd var darboties tikai dažos ESC. Patiesie Dshot ieguvumi galvenokārt ir divvirzienu komunikācijas spēja, jo īpaši iespēja nosūtīt telpas datus atpakaļ FC, lai tos izmantotu dinamisko filtru noregulēšanai, un iespēja veikt tādas darbības kā bruņurupuču režīms (īslaicīgi mainīt ESC, lai apgrieztu četrstūri vairāk, ja tas ir iestrēdzis otrādi). ESC galvenokārt sastāv no 6 mosfetiem, 2 katrai motora fāzei un mikrokontrollera. Mosfet būtībā pārmaiņus maina polaritāti noteiktā frekvencē, lai regulētu motora apgriezienus. ESC ir pašreizējais reitings, jo tas ir maksimālais strāvas patēriņš, ko ESC var uzturēt ilgu laiku.

4. solis: efektivitāte

(Daudzvirzienu: purpursarkana motora viena daļa: oranžs motors)

Vads:

Daudzpavedienu vadi noteiktā apgabalā var iepakot lielāku vara tilpumu, salīdzinot ar vienu biezu stiepli, kas uztīta ap statoru, tāpēc magnētiskā lauka stiprums ir nedaudz spēcīgāks, bet motora kopējā jaudas patēriņš ir ierobežots plānu plānu vadu dēļ (ņemot vērā, ka daudzpavedienu motors ir konstruēts bez vadu krustošanās, kas ir ļoti maz ticams ražošanas kvalitātes dēļ). Biezāka stieple var pārvadīt lielāku strāvu un uzturēt lielāku jaudu, salīdzinot ar līdzīgi uzbūvētu daudzsiju motoru. Ir grūtāk izveidot pareizi uzbūvētu daudzpavedienu motoru, tāpēc lielākā daļa kvalitatīvu motoru ir izgatavoti ar vienu stieples pavedienu (katrai fāzei). Daudzslāņu elektroinstalācijas nelielās priekšrocības viegli pārvar ražošana un viduvēja projektēšana, nemaz nerunājot par to, ka ir daudz vairāk iespēju neveiksmēm, ja kāds no plāniem vadiem pārkarst vai ir īssavienojums. Vienas ķēdes elektroinstalācijai nav nevienas no šīm problēmām, jo tai ir daudz lielāka strāvas robeža un minimāli īssavienojuma punkti. Tātad, lai nodrošinātu uzticamību, konsekvenci un efektivitāti, vienvirziena tinumi ir vislabākie motoriem bez suku.

P. S. Viens no iemesliem, kādēļ dažu motoru vadi ir sliktāki dažiem motoriem, ir ādas efekts. Ādas efekts ir mainīgas elektriskās strāvas tendence sadalīties vadītājā tā, ka strāvas blīvums ir vislielākais pie vadītāja virsmas un samazinās, palielinoties vadītāja dziļumam. Ādas iedarbības dziļums mainās atkarībā no biežuma. Augstās frekvencēs ādas dziļums kļūst daudz mazāks. (Rūpnieciskiem nolūkiem litz stiepli izmanto, lai neitralizētu palielināto maiņstrāvas pretestību ādas efekta dēļ un ietaupītu naudu.) Šis nodīrāšanas efekts var izraisīt elektronu pārlēkšanu pa vadiem katrā spoļu grupā, kas tos īsi saīsina. Šis efekts parasti rodas, ja motors ir slapjš vai izmanto augstas frekvences, kas pārsniedz 60 Hz. Dīrāšanas efekts var izraisīt virpuļstrāvas, kas savukārt tinumā rada karstos punktus. Tāpēc izmantot mazāku vadu nav ideāli.

Temperatūra:

Pastāvīgie neodīma magnēti, ko izmanto bezsuku motoriem, ir diezgan spēcīgi, tie parasti ir robežās no N48-N52 magnētiskās stiprības ziņā (augstāks ir spēcīgāks N52, manuprāt, ir spēcīgākais). N tipa neodīma magnēti 80 ° C temperatūrā pastāvīgi zaudē daļu no magnetizācijas. Magnētu ar N52 magnetizāciju maksimālā darba temperatūra ir 65 ° C. Spēcīga atdzesēšana nekaitē neodīma magnētiem. Ieteicams nekad nepārkarst motorus, jo vara tinumu emaljas izolācijas materiālam ir arī temperatūras robeža, un, ja tie kūst, tas var izraisīt īssavienojumu, kas izdeg motoru vai vēl ļaunāk - jūs lidojuma kontrolieris. Labs īkšķis ir tāds, ka, ja pēc īsa 1 vai 2 minūšu lidojuma jūs nevarat turēties pie motora ļoti ilgu laiku, jūs, iespējams, pārkarsējat motoru un šī iestatīšana nebūs dzīvotspējīga ilgstošai lietošanai.

5. solis: griezes moments

Tāpat kā pastāv motora ātruma konstante, pastāv griezes momenta konstante. Augšējais attēls parāda attiecību starp griezes momenta konstanti un ātruma konstanti. Lai atrastu griezes momentu, jums vienkārši jāreizina griezes momenta konstante ar strāvu. Interesanta lieta par griezes momentu motoros bez birstēm ir tā, ka, pateicoties ķēdes pretestības zudumiem starp akumulatoru un motoru, attiecības starp motora griezes momentu un KV nav tik tieši saistītas, kā liecina vienādojums. Pievienotajā attēlā parādīta faktiskā saikne starp griezes momentu un KV pie dažādiem apgriezieniem minūtē. Sakarā ar visas ķēdes pievienoto pretestību, % pretestības izmaiņas nav līdzvērtīgas KV izmaiņām %, un tāpēc attiecībām ir dīvaina līkne. Tā kā izmaiņas nav proporcionālas, motora zemākajam KV variantam vienmēr ir lielāks griezes moments līdz noteiktam augstam apgriezienu skaitam, kur augstas KV motora apgriezienu augstums pārņem spēku un rada lielāku griezes momentu.

Pamatojoties uz vienādojumu, KV maina tikai strāvu, kas nepieciešama griezes momenta radīšanai, vai apgriezti - cik lielu griezes momentu rada noteikts strāvas daudzums. Motora spēja faktiski radīt griezes momentu ir tāds faktors kā magnēta stiprums, gaisa sprauga, tinumu šķērsgriezuma laukums. Palielinoties apgriezieniem minūtē, strauji palielinās, galvenokārt nelineārās attiecības starp enerģiju un apgriezienu skaitu dēļ.

6. darbība: papildu funkcijas

Motora zvans ir tā motora daļa, kas kuģim nodarīs vislielāko kaitējumu, tāpēc ir obligāti, ka tas ir izgatavots no šim nolūkam piemērotākā materiāla. Lielākā daļa lēto ķīniešu motoru ir izgatavoti no 6061 alumīnija, kas smagā avārijā viegli deformējas, tāpēc lidojot turieties prom no asfalta. Motoru augstākās klases pusē tiek izmantots 7075 alumīnijs, kas nodrošina daudz lielāku izturību un ilgāku kalpošanas laiku.

Pēdējā tendence kvadracopteru motoros ir doba titāna vai tērauda vārpsta, jo tā ir vieglāka nekā cieta vārpsta un tai ir liela konstrukcijas izturība. Salīdzinot ar cietu vārpstu, dobajai vārpstai ir mazāks svars noteiktā garumā un diametrā. Turklāt, ja mēs liekam uzsvaru uz svara samazināšanu un izmaksu samazināšanu, ir ieteicams turpināt strādāt ar dobajām vārpstām. Dobās vārpstas ir daudz labāk izturēt vērpes slodzes, salīdzinot ar cietām vārpstām. Turklāt titāna vārpsta netiks noņemta tik viegli kā tērauda vai alumīnija vārpsta. Rūdīts tērauds faktiski var būt labāks funkcionālās izturības ziņā nekā daži no titāna sakausējumiem, ko parasti izmanto šajās dobajās vārpstās. Tas tiešām ir atkarīgs no apspriežamajiem sakausējumiem un izmantotās sacietēšanas tehnikas. Pieņemot labāko variantu abiem materiāliem, titāns būs vieglāks, bet nedaudz trauslāks, un rūdīts tērauds būs stingrāks, bet nedaudz smagāks.

7. darbība: atsauces/ resursi

Lai iegūtu īpaši detalizētu pārbaudi un pārskatu par konkrētiem kvadracoptera motoriem, skatiet vietnē EngineerX. Viņš ievieto detalizētu statistiku un izmēģina motorus ar dažādiem dzenskrūvēm.

Lai iegūtu interesantas teorijas un citu papildu informāciju par FPV sacīkšu/frīstaila pasauli, skatieties KababFPV. Viņš ir viens no izcilākajiem cilvēkiem, ko klausīties izglītojošās un intuitīvās diskusijās par kvadropteru tehnoloģiju.

www.youtube.com/channel/UC4yjtLpqFmlVncUFE…

Izbaudiet šo fotoattēlu.

Paldies, ka apmeklējāt.