Faire votre propre Miniature électrique Hub moteur (2 / 14 étapes)

Étape 2: Le moteur sans frottoir de CC

Au cœur de la plupart des moteurs moyeu est un moteur à courant continu sans balais. Pour construire un moteur moyeu droit, vous devez comprendre quelques rudiments de moteurs DC sans balais. Pour comprendre les moteurs DC sans balais, vous devez comprendre REDUCTEUR brossé. Si vous avez pris une classe de contrôles, les chances sont que vous avez utilisé brossé REDUCTEUR comme une « usine » pour tester vos contrôles sur.

J’ai mis en évidence et en gras les trucs juteux que vous aurez besoin, mais dans un souci de continuité, c’est sans doute bon de grunge grâce à tout cela quand même.

Brossé DC moteur physique

Peut-être le meilleur primer moteur DC j’ai vu (je ne suis pas partial à tous, je vous promets les gars! Promesse de Pinky ! ) est les notes de MIT OpenCourseware pour 2.004 : Dynamics and Control II. Prenez une lecture à travers elle à votre propre convenance, mais la diminution des effectifs base est un moteur à courant continu brossé un transducteur bidirectionnel entre la puissance électrique et mécanique qui se caractérise par une constante moteurKm et une résistance interneRm. Par souci de simplicité, moteur inductance L n’est pas considérée. Essentiellement si vous savez Km et Rm et quelques détails sur votre alimentation, vous pouvez caractériser plus ou moins votre moteur entier. \

Mise à jour 06/10/2010: le lien de 2.004 document original est mort, mais une Voici qui est à peu près la même chose au niveau du contenu. Également de MIT OCW.

La constante moteur Km contient des informations sur quel couple de votre moteur va produire par ampère de courant (Nm / A) ainsi que le nombre de volts , votre moteur va générer entre ses bornes par la vitesse d’unité qui vous tournez à (V / rad / s, ou Vs / rad, ou simplement V * s). Cette « constante contre-électromotrice » est numériquement égale à Km, mais quelques fois appelé Kv.

Dans un moteur à courant continu Km est donné par l’expression

Km = 2 * N * B * L * R

N est le nombre de boucles complets de fil en interaction avec votre champ magnétique permanent de force B (mesurée en Tesla). Cette interaction se produit à travers une certaine longueur L qui est généralement la durée de vos aimants et de rayon R est le rayon de votre induit du moteur. Les 2 vient du fait que votre boucle de fil doit traverser puis retour le à travers la zone d’influence magnétique afin de fermer sur lui-même. Cette R n’a rien à voir avec Rm, soit dit en passant.

Soit dit en passant, je vais utiliser uniquement les unités SI (métrique!!!) ici parce qu’ils sont juste tellement plus faciles de travailler avec, pour la physique.

Examinons l’expression km à nouveau. Nous savons de la dernière page qui

Pe = V * j’ai et h = T * ω

Dans le moteur idéal de 100 % d’efficacité (le transducteur parfait), Pe = Pm, parce que la puissance équivaut à puissance dehors.  Alors

V * I = T * ω

Où est-ce que nous avons vu cela auparavant ? Échanger quelques valeurs :

V / ω = T / I

KV = Km

Oh snap.

Le fait à emporter de ceci est que connaître quelques dimensions clées de votre moteur : l’intensité du champ magnétique, la longueur de l’interaction magnétique, le nombre de tours et le rayon de l’armature, vous pouvez réellement approximatives votre performance motrice figures généralement à un facteur de 2.

Il est maintenant temps pour...

Le moteur à courant continu sans balais

Moteurs BLDC se trouvent dans la Zone de Gray Awkward entre moteur à courant continu et des moteurs à courant alternatif. Il y a désaccord substantiel dans les EE et communauté des ingénieurs automobile sur comment une machine qui s’appuie sur trois courant alternatif peut être appelée un moteur à courant continu. Le facteur de différenciation pour moi personnellement, est :

Dans un moteur à courant continu sans balais interrupteurs électroniques remplacement l’interrupteur mécanique de brosse-et-cuivre qui acheminent actuellement aux enroulements corrects au bon moment pour générer un champ magnétique tournant. La seule obligation de l’électronique est d’émuler le collecteur comme si la machine était un moteur à courant continu. Aucune tentative d’utiliser des méthodes de contrôle moteur AC pour compenser les caractéristiques de l’AC de la machine.

Cela me donne une excuse pour utiliser des méthodes d’analyse moteur DC de façon rudimentaire concevoir moteurs BLDC.

Je vous avouerai que je n’ai pas connaissance approfondie des machines sans balai ou AC. Dans un autre oser agir d’externalisation, je vous encouragera à prendre connaissance incroyable 350-quelque chose-page thèse de James Mevey sur tout et vous avez toujours voulu savoir sur les moteurs Brushless jamais. Aimez, sérieusement jamais.

Il y a beaucoup de choses que vous ne devez savoir en ce que, bien que, comme sur le terrain comment les travaux de contrôle. Ce qui est extrêmement utile à comprendre moteurs BLDC est la dérivation de leurs caractéristiques de couple de pages 37 à 46. Le court aperçu de comment les choses fonctionnent dans un moteur BLDC est qu’un contrôleur électronique envoie courant au travers de deux des trois phases du moteur dans un ordre qui génère un champ magnétique tournant, une chose vraiment trippy-cul qui ressemble à



.

La raison pour laquelle nous considérons deux des trois phases est parce qu’un moteur de phase 3 a, fundemantally, 3 connexions, dont deux sont utilisées en tout temps. Voici une bonne illustration des configurations possibles du câblage de phase 3. Courant doit venir en une seule connexion et l’autre.

Mevey 38, équation 2.30, le couple d’une phase moteur BLDC est donné par

T = 2 * N * B * Y * j’ai * D/2

où Y a remplacé L dans mon équation précédente de moteur DC et D/2 (la moitié du diamètre du rotor) remplace R.

Si vous le faites mon chemin, il devient

T = 2 * N * B * L * R * i , remplaçant D/2 par R.

Me souviens maintenant que les deux phases du moteur a courant j’ai qui coule en elle. Par conséquent,

T = 4 * N * B * L * R * i

Il va les équations à savoir simple estimation de couple BLDC. Production de couple de pointe est (modestement) égale à 4 fois le :

nombre de spires par phase
force du champ magnétique permanent
longueur du stator / core (ou l’aimant trop, s’ils sont égaux)
rayon du stator
courant dans les enroulements du moteur

Comme prévu, cela évolue linéairement avec le courant. Dans la vraie vie, cela vous obtenez probablement d’un facteur de deux. Autrement dit, la production de votre couple réel pourrait être entre cette théorique T et T/2

Attends, 4? Est-ce que cela signifie que si je tourne mon moteur de C.C balayé dans un moteur brushless, il soudainement aura deux fois le couple ? Pas nécessairement. Il s’agit d’un concept mathématique - enroulements d’un moteur C.C sont considérés de façon différente ce qui provoque la définition de N et L pour changer.

Ensuite, nous allons voir comment utiliser cette équation pour dimensionner votre moteur.

Mise à jour du 28 juillet 2010 la définition de T

Dans l’équation T = 4 * N * L * B * R i, la constante 4 vient de la dérivation d’un moteur avec seulement une seule dent par phase, en supposant que N est le nombre de spires de fil par dent sur le stator.

Le calcul complet de cette constante implique chaque boucle du fil étant en fait les deux sections de fils, chacune de longueur L. Ceci est dû le fait qu’une boucle implique remontant à travers le stator, puis à nouveau. Ensuite, dans un moteur BLDC, deux phases sont toujours alimentés, contribuant ainsi couple.

Nous pouvons observer que dans un moteur avec seulement 1 dent par phase (un stator 3 dents), il y a des facteurs multiplicatifs pas plus. Cependant, pour chaque dent vous ajoutez par phase (2 dents par phase dans un stator 6 dents, 3 dents par phase dans un stator 9 dents, etc.) la constante ci-dessus doit être multipliée en conséquence. La constante devant l’équation représente essentiellement le nombre de passes actives du filqui est 2 passes par boucle multiplié par 2 phases actives fois nombre de dents par phase.

Donc, ce que je veux dire réellement est que T = 4 * m * N * B * L * R * je

m = le comte nouvellement défini dents par phase .

Comme les enroulements eux-mêmes ont encore pour être introduit, gardez à l’esprit le nombre de dents par bénéficiant l’enroulement dLRK est 4.

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