Kefe nélküli motorok: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez az útmutató útmutató/áttekintés a modern lelkes quadcopter motorok motortechnikájáról. Csak hogy megmutassam, mire képesek a quadcopterek, nézze meg ezt a csodálatos videót. (Nézze meg a kötetet. Nagyon hangos lesz) Minden elismerés a videó eredeti kiadójáé.

1. lépés: Terminológia

A legtöbb kefe nélküli motort általában két számkészlet írja le; mint például: Hyperlite 2207-1922KV. Az első számkészlet a motor állórész méretére vonatkozik milliméterben. Ez a specifikus motor állórész 22 mm széles és 7 mm magas. A régi DJI Phantoms 2212 motort használt. Az állórész méretei általában egy trendet követnek:

A magasabb állórész magasabb csúcsteljesítményt tesz lehetővé (magasabb RPM tartományok)

A szélesebb állórész lehetővé teszi az alacsonyabb teljesítményt (alacsonyabb fordulatszám tartományok)

A második számkészlet a motor KV minősítése. A motor KV -besorolása az adott motor sebességállandója, ami alapvetően azt jelenti, hogy a motor 1 V -os hátsó EMF -et hoz létre, amikor a motort ezen a fordulatszámon forgatják, vagy 1 KV alkalmazása esetén a KV terheletlen fordulatszámán forog.. Például: Ez a 4S lipóval párosított motor elméleti névleges fordulatszáma 1922x14,8 = 28, 446 RPM

Valójában előfordulhat, hogy a motor nem éri el ezt az elméleti fordulatszámot, mert nemlineáris mechanikai veszteségek és ellenállási teljesítményveszteségek vannak.

2. lépés: Alapok

Egy villanymotor forgatónyomatékot fejleszt a rotorhoz rögzített forgó elektromágnesek, a gép forgó része és a forgórészt körülvevő állórész mágneseinek polaritásával. Az egyik vagy mindkét mágneskészlet elektromágnes, amelyek ferromágneses mag köré tekercselt huzaltekercsből készülnek. A huzaltekercselésen keresztül áramló villamos energia létrehozza a mágneses mezőt, és biztosítja a motort működtető energiát.

A konfigurációs szám megmutatja, hogy hány elektromágnes van az állórészen, és hány állandó mágnes van a forgórészen. Az N betű előtti szám mutatja az állórészben található elektromágnesek számát. A P előtti szám azt mutatja, hogy hány állandó mágnes van a rotorban. A legtöbb kifutó kefe nélküli motor a 12N14P konfigurációt követi.

3. lépés: Elektronikus sebességszabályozó

Az ESC az az eszköz, amely az egyenáramú áramot az akkumulátorból váltóárammá alakítja. Ezenkívül a repülésirányító adatbevitelét is igénybe veszi a motor sebességének és teljesítményének modulálásához. Ennek a kommunikációnak több protokollja van. Az elsődleges analógok a következők: PWM, Oneshot 125, Oneshot 42 és Multishot. De ezek elavultak a quadcopterek számára, amikor új digitális protokollok érkeztek Dshot néven. Nem rendelkezik az analóg protokollok kalibrálási problémáival. Mivel digitális biteket küldenek információként, a jelet nem zavarják a változó mágneses mezők és feszültségcsúcsok, ellentétben a megfelelővel. A Dhsot nem igazán érezhetően gyorsabb, mint a Multishot, egészen a DShot 1200 -ig és a 2400 -ig, amelyek jelenleg csak néhány ESC -n tudnak futni. A Dshot valódi előnyei elsősorban a kétirányú kommunikációs kapacitások, különösen a szobaadatok visszaküldésének lehetősége az FC-hez a dinamikus szűrők hangolásához, valamint a teknős üzemmód (például az ESC-k ideiglenes megfordítása a quad megfordításához) vége, ha fejjel lefelé ragad). Az ESC elsősorban 6 mosfetből áll, 2 a motor minden fázisához és egy mikrokontroller. A mosfet alapvetően felváltva fordítja a polaritást egy bizonyos frekvencián, hogy szabályozza a motor fordulatszámát. Az ESC -k aktuális minősítéssel rendelkeznek, mivel ez a maximális áramfelvétel, amelyet az ESC képes hosszú ideig fenntartani.

4. lépés: Hatékonyság

(Több szálú: lila motoros egyszálú: narancssárga motor)

Huzal:

A többszálú huzalok nagyobb térfogatú rézt tölthetnek be egy adott területen, mint az állórész köré tekerve egyetlen vastag huzal, így a mágneses térerő valamivel erősebb, de a motor teljes teljesítményfelvétele korlátozott a vékony vezetékek miatt (Tekintettel arra, hogy a A többszálú motort úgy tervezték, hogy a vezetékek nem kereszteződtek, ami a gyártási minőség miatt nagyon valószínűtlen). Egy vastagabb huzal nagyobb áramot képes szállítani és nagyobb teljesítményt képes fenntartani az azonos felépítésű többszálas motorhoz képest. Nehezebb megfelelően felépített többszálú motort építeni, ezért a legtöbb minőségi motor egyetlen szál huzalból épül fel (minden fázishoz). A többszálas vezetékek apró előnyeit a gyártás és a középszerű tervezés könnyedén elhárítja, nem beszélve arról, hogy sokkal több hely van a balesetekhez, ha a vékony vezetékek bármelyike túlmelegszik vagy rövidre zár. Az egyszálú huzalozásnak nincsenek ilyen problémái, mivel sokkal magasabb az áramkorlátja és minimális a rövidzárlat. Tehát a megbízhatóság, a következetesség és a hatékonyság érdekében az egyszálú tekercselés a legjobb a kefe nélküli kefe nélküli motorokhoz.

P. S. Az egyik oka annak, hogy a többszálú vezetékek egyes motoroknál rosszabbak, a bőrhatásnak köszönhető. A bőrhatás a váltakozó elektromos áram hajlama a vezetőn belül úgy, hogy az áram sűrűsége a vezető felülete közelében a legnagyobb, és a vezető mélységei csökkennek. A bőrhatás mélysége a gyakoriságtól függően változik. Nagy frekvenciákon a bőr mélysége sokkal kisebb lesz. (Ipari célokra a litz huzalt használják a bőrhatás miatt megnövekedett váltakozóáramú ellenállás ellensúlyozására és pénzt takarítanak meg) Ez a nyúzáshatás hatására az elektronok az egyes tekercscsoportokon belüli vezetékeken átugorhatnak, ami hatékonyan rövidre zárja őket. Ez a hatás általában akkor fordul elő, ha a motor nedves vagy 60 Hz -nél nagyobb frekvenciákat használ. A nyúzás hatása örvényáramokat okozhat, amelyek forró pontokat hoznak létre a tekercsen belül. Éppen ezért a kisebb huzal használata nem ideális.

Hőfok:

Az ecset nélküli motorokhoz használt állandó neodímium mágnesek meglehetősen erősek, mágneses erősségükben általában az N48-N52 tartományból állnak (a magasabb az erősebb N52 a legerősebb tudomásom szerint). Az N típusú neodímium mágnesek 80 ° C hőmérsékleten végleg elveszítik mágnesezettségük egy részét. Az N52 mágneses mágnesek maximális üzemi hőmérséklete 65 ° C. Az erőteljes lehűtés nem árt a neodímium mágneseknek. Javasoljuk, hogy soha ne melegítse túl a motorokat, mivel a réztekercsek zománc szigetelőanyagának is van hőmérsékleti határa, és ha megolvadnak, rövidzárlatot okozhat a motor kiégésében, vagy ami még rosszabb, a repülésvezérlőt. Jó hüvelykujjszabály, hogy ha rövid 1 vagy 2 perces repülés után nem tudja nagyon sokáig tartani a motort, akkor valószínűleg túlmelegíti a motort, és ez a beállítás nem lesz életképes hosszabb használat esetén.

5. lépés: Nyomaték

Ahogy a motor sebességének állandója, úgy a nyomatékállandó is. A fenti kép a nyomatékállandó és a sebességállandó közötti kapcsolatot mutatja. A nyomaték megtalálásához csak meg kell szorozni a nyomatékállandót az árammal. A kefe nélküli motorok forgatónyomatékának érdekessége, hogy az akkumulátor és a motor közötti áramkör ellenállási veszteségei miatt a motor nyomatéka és KV közötti kapcsolata nincs olyan közvetlen kapcsolatban, mint az egyenlet sugallja. A mellékelt kép a nyomaték és a KV közötti tényleges kapcsolatot mutatja különböző fordulatszámoknál. A teljes áramkör hozzáadott ellenállása miatt az ellenállás % -os változása nem egyenlő a KV % -os változásával, és ezért a kapcsolat furcsa görbével rendelkezik. Mivel a változások nem arányosak, a motor alsó KV változatának mindig nagyobb nyomatéka van egy bizonyos magas fordulatszámig, ahol a nagy KV motor fordulatszáma felerősíti az erőt és nagyobb nyomatékot produkál.

Az egyenlet alapján a KV csak a nyomaték előállításához szükséges áramot változtatja meg, vagy fordítva, hogy mekkora nyomatékot állít elő bizonyos mennyiségű áram. A motor azon képessége, hogy ténylegesen nyomatékot termeljen, olyan tényezők, mint a mágnes ereje, légrés, a tekercsek keresztmetszeti területe. A fordulatszámok növekedésével az áram drámaian emelkedik, elsősorban az energia és a fordulatszám közötti nemlineáris kapcsolat miatt.

6. lépés: További szolgáltatások

A motorharang a motor azon része, amely a legtöbb kárt okozza egy vízi járműben, ezért feltétlenül a célnak megfelelő anyagból kell készülnie. A legtöbb olcsó kínai motor 6061 alumíniumból készül, amely könnyen deformálódik egy kemény ütközés során, így tartózkodjon távol az aszfalttól repülés közben. A motorok prémium oldala 7075 alumíniumot használ, amely sokkal nagyobb tartósságot és hosszabb élettartamot kínál.

A quadcopter motorok legújabb trendje az, hogy üreges titán- vagy acéltengely van, mivel könnyebb, mint a tömör tengely, és nagy szerkezeti szilárdsággal rendelkezik. A tömör tengelyhez képest az üreges tengely kisebb súlyú, adott hosszúságú és átmérőjű. Ezenkívül jó ötlet az üreges tengelyekkel folytatni, ha hangsúlyt fektetünk a súlycsökkentésre és a költségek csökkentésére. Az üreges tengelyek sokkal jobban viselik a torziós terhelést, mint a tömör tengelyek. Ezenkívül a titán tengely nem fog olyan könnyen lecsupaszodni, mint az acél vagy alumínium tengely. Az edzett acél funkcionális szilárdsága szempontjából jobb lehet, mint az ezekben az üreges tengelyekben általában használt titánötvözetek némelyike. Ez valóban a tárgyalt ötvözetektől és az alkalmazott edzési technikától függ. Mindkét anyag esetében a legjobb esetet feltételezve a titán könnyebb, de valamivel törékenyebb lesz, és az edzett acél keményebb, de enyhén nehezebb lesz.

7. lépés: Hivatkozások/ források

Az egyes quadcopter motorok rendkívül részletes teszteléséhez és áttekintéséhez nézd meg az EngineerX -et a YouTube -on. Részletes statisztikákat tesz közzé, és próbákat tesz a motorokon különböző légcsavarokkal.

Érdekes elméletekért és egyéb további információkért az FPV verseny/freestyle világáról, nézze meg a KababFPV -t. Ő az egyik legnagyobb ember, akit hallgatni kell a quadcopter technológiáról szóló oktató és intuitív vitában.

www.youtube.com/channel/UC4yjtLpqFmlVncUFE…

Élvezze ezt a fényképet.

Köszönöm a látogatást.