Motorbyggegerillan

[SeniorLemuren]

Eftersom det finns medlemmar på forumet som har tillgång till fräsmaskiner, stanspressar och god kunskap om hur man bearbetar stål, så är väl den rätta lösningen att tillverka ett stansverktyg och stansa ut lamellerna.

Om man tänker sig att använda rektangulär/fyrkantig lindningstråd (sträcklindning) så gäller det givetvis oxo att utforma lindningsspåren rektangulära/fyrkantiga, vilket ju inte är ett krav vid rundtrådslindning.

Rektangulär lindningstråd kan säkert köpas via någon lokal lindareverkstad i mindre testkvantitet. (Eller här) Den används ofta för omlindning av släpringade rotorer i större elmotorer.

Edit: Färdiga plåtar till plåtpaket kanske går att köpa här.

[svanted]

Hej på er allihopa!

Som ni alla säkert har sett diskuteras det en del om motorval i Segway-tråden. Omröstningen pågår och det lutar åt att det blir köpta motorer istället för byggda.

Dock är vi en utbrytargrupp som hemskt gärna skulle vilja utveckla egna Borstlösa DC-motorer, till att börja med i form av nav-motorer.
Meningen är att denna tråd ska fungera som en samlingsplats för idéer och tankar som kan bidra för att få en så optimal motor som möjligt.

Här är en intressant video: http://www.youtube.com/watch?v=PXI5d0Aws0Y


Diskutera på bara!

har de inga magneter i rotorn?
eller hur funkar det? virvelströmmar i en järnring?

[LHelge]

Jo, de har magneter i rotorn som sitter på utsidan, en så kallad outrunner. Ungefär som en konventionell DC motor som man vänt ut-och-in på. Detta syns tydligt efter ca 9 sekunder.

Det här med virvelströmmar var en intressant idé... Man har ju sett vad som händer om man kortsluter en kondensatorbank genom en spole som det ligger en aluplåt på. Skulle man kunna bygga en motor av detta fenomen?

Ungefär som en bldc men med några få tjocka koppartrådar per lindning, en tyristor per fas som skickar en kort strömpuls och repellerar aluplåtar istället för magneter. Borde bli ganska mycket momentrippel, men det löser man med fler faser.

[Andax]

När det gäller lindning bör man nog titta på sk LRK-lindning. Den lindningen ger en elektrisk nerväxling som gör att man får mindre cogging och högre moment.

[Thorped]

Eftersom det finns medlemmar på forumet som har tillgång till fräsmaskiner, stanspressar och god kunskap om hur man bearbetar stål, så är väl den rätta lösningen att tillverka ett stansverktyg och stansa ut lamellerna.

Stål är nog inte jätte bra, det beror dock på järnhalten men då borde ju gjutjärn vara bättre. Någon får gärna förklara varför gjutjärn är så dåligt? Om järn är bra och gjutjärn dåligt så borde ju stål vara bedrövligt...

Sen är väl järnsupport för magneterna ett måste...

Kom på att detta gjorts tidigare här:
http://www.elektronikforumet.com/forum/ ... =3&t=38507

Nu kanske inte en "coreless axial flux BLDC" är förstavalet här, men lite inspiration skadar aldrig

Jo tack, det är ingen nyhet precis. cobree säger att han blev inspirerad av Axel Borg projekt. Om ni är medlemmar på elbil kan ni inte ha missat hans tråd, han byggde en eldriven MC med sin egen tillverkade motor, här är tråden. Det är dessutom han som har skrivit boken om hur man bygger en BLDC-motor som jag har länkat till några gånger... http://www.amazingdiyprojects.com/electric_motor.html

[Andax]

Thorped,

Man vill ju ha en kärna med hög permeabilitet som ska leda magnetfältet runt till luftgapet (mellan stator och rotor) med minsta möjliga förlust så att man får en stark motor. Men pga av ska virvelströmmar som induceras i materialet (eddy-currents) måste kärnan vara antigen av laminat (tunna skivor som limmas ihop) eller av något sintrat marerial. Annars blir förlusterna för stora i kärnan.

[bearing]

Den klassiska utformningen av en BLDC är 4 magnetpoler per 3 statortänder, t.ex. 16p12t. Det ger en medioker lindningsfaktor på 0,87, och dessutom ganska ryckig gång. Lindningsfaktorn är kvoten mellan alla lindningars sammanlagda EMF, och en enskild lindnings EMF multiplicerat med antalet lindningar. Eftersom att magneternas poler inte ligger centrerade över varje tand i statorn kommer totala EMF vara summan av flera fasförskjutna sinusvågor. Summan har då lägre amplitud än om man multiplicerar en enskild lindnings EMF med antalet lindningar.

Magnetpoles 16
Slots 12
This slot/magnetpole combination will have 48 cogging steps per turn.
And its windingfactor is: 0.86603

16p12t.png

En lyckad kombination av statortänder och magnetpoler i små BLDC är den sk. LRK-motorn, vilken har 14 magnetpoler och 12 statortänder. Den har högre lindningsfaktor och mindre ryckig gång än 16p12t. LRK går även att göras 10p12t med liknande egenskaper.

Magnetpoles 14
Slots 12
This slot/magnetpole combination will have 84 cogging steps per turn.
And its windingfactor is: 0.93301

14p12t.png

De som gjort motorn i videon har tredubblat en LRK, dvs 42p36t, vilket gett dem större diameter utan att behöva jättestora magneter, samt 1/3 mindre ryckig gång än LRK. Motorn kommer även varva 1/3 vid samma elektriska drivfrekvens. Förhållandet mellan elfrekvens och motorfrekvens är Antal magnetpoler/2. Många magnetpoler kan ge problem vid högre varvtal, eftersom att elektroniken har en gräns på hur ofta den kan kommutera motorn.

Magnetpoles 14
Slots 12
This slot/magnetpole combination will have 252 cogging steps per turn.
And its windingfactor is: 0.93301

42p36t.png

Motorn i videon är, som jag skrivit tidigare, imponerande, men jag är inte överimponerad av deras val att tredubbla en LRK. Anledningen till att jag tycker så är att med ökande antal magnetpoler ökar möjligheterna för mer intressanta kombinationer av magnetpoler och statortänder. En kombination som jag fastnat för är 26p27t. Den har högre lindningsfaktor än LRK, och betydlig mindre ryckig gång. Det jag också gillar är att lindningarna för respektive fas ligger på rad, vilket gör den enkel att linda, samt minskar mängden "overksam" lindningstråd; tråd som bara värmer och tynger motorn. En fara jag kan se är att de mekaniska påfrestningarna blir ojämna ifall kraften kommer från bara 2/3 av diametern i taget.

Magnetpoles 26
Slots 27
This slot/magnetpole combination will have 702 cogging steps per turn.
And its windingfactor is: 0.95385

26p27t.png

Bilder och text i citaten är skapade med hjälp av:
http://www.powercroco.de/bewicklungsrechner.html (gammal länk)
http://www.powerditto.de/bewicklungsrechner.html (ny länk)

[Thorped]

Om du således tycker 26p27t är en bra variant är det fullt möjligt att dimensionera upp till t ex 52p54t utan att ändra egenskaperna? Nu uttryckte jag mig konstigt, givetvis förändras effekt, moment osv... men den kommer fortfarande vara lika fin i gången?

Hur vore det om man körde 5-fas istället, skulle det kunna bli ännu jämnare gång?

[LHelge]

52p54t LRK tror jag kan vara en lämplig konfiguration för en Segway. Räknar jag rätt så motsvarar 360 elektriska grader en förflyttning på ca 6 cm för 19" hjul varje kommutering (och hall-steg) motsvarar altså 1 cm. vilket jag tror är fullt tillräckligt för att få till balansen på ett bra sätt.

[Nerre]

Som jag förstår det så hjälper inte "flera faser". Det optimala (ur styrningssynpunkt) torde vara så få faser som möjligt, men med färre än tre så kan du inte styra rotationsriktningen.

Det är väl lite som groparna i en golfboll, jag har hört sägas att det optimala vore en golfboll med bara EN stor grop. En sån boll skulle alltså få mest lyftkraft av gropen. Men det är ju lite svårt att slå en sån boll. Och har man en massa stora gropar så blir den ju inte så rund.

Det som styr hur mjuk gången blir är väl hur stort varje "steg" är, d.v.s. hur långt det är innan en av spolarna som har ström genom sig hamnar mitt för en magnet.

Jämför bilderna han postade så ser du nog principen. När du kör ström genom en lindning så kommer den lindningen att flytta sig mot "medelvärdescentrum" för de magneter som dess statorer har "förbindelse" med.

Visserligen blir det då istället högre drivfrekvens och det innebär ju andra problem, men med fler faser så lär ju inte drivfrekvensen sjunka direkt.

[bearing]

Thorped:
Javisst, och om man dubblar motorn kommer lindningarna för varje fas hamna i två grupper, vilket tar bort risken för ev obalanserade krafter (om det nu var en risk).Du kan själv testa på sidan jag länkade till. Tryck på En för att få engelska. Den klarar dock bara trefas. Men se upp med att använda för många poler,. Även på en navmotor kan den elektriska frekvensen bli väldigt hög om många poler används. 1200 rpm (100-150 km/h) = 20 Hz, med 25 polpar blir det 500 Hz och en kommuteringsfrekvens på 3kHz (har jag rätt?). Om switchfrekvensen är 18kHz hinner den switcha bara 6 gånger per kommuteringsperiod, och det tycker jag inte låter optimalt, men jag har inte någon erfarenhet alls.

En ännu bättre kombination än 52p54t är kanske 50p51t. Det verkar som att de här speciella kombinationerna sker när statorns tänder är kombinationer av primtal*3 (för 3-fas). Men jag blir lite osäker på om dessa motorer funkar så bra, för jag har aldrig sett eller läst om motorer med 15/21/27/33/39/45/51/o.s.v. tänder. Men i en startmotor (likströmsmotor) jag skruvade isär hittade jag 19 tänder, vilket ju är ett primtal.

Med jämn gång menar jag att den inte har distinkta steg då man vrider motorn för hand, eller kör i låg fart, och verkar inte ha så mycket med antal faser att göra, utan mer kombinationen statortänder/magnetpoler. Men ja, på riktigt låga varv har kanske antalet faser betydelse. 5-fas är antagligen till fördel även av andra anledningar, men kräver ju fler delar i elektroniken, samt tar bort möjligheten att enkelt testa motorn utan att först göra en egen 5-fas controller, för sådana finns inte att köpa, tror jag.

[Thorped]

Hittade ett annat alternativ som ser intressant ut.

21t22p
462 cogging steps per turn.
windingfactor is: 0.95315

[bearing]

Japp, den är ju också en kombination av primtal (7) gånger tre =)

[bearing]

Det optimala (ur styrningssynpunkt) torde vara så få faser som möjligt

Jag tror inte det är så. Med fler faser kan man t.ex. förskjuta switchperioderna mellan fasparen, vilket gör strömstötarna genom kondensatorerna mindre och med högre frekvens. Vid högre ström behöver en 3-fas controller parallellkopplade MOSFET, men det är inte optimalt eftersom strömmen inte fördelar sig jämnt mellan transistorerna. Med fler faser skulle man kunna slippa att parallellkoppla transistorer.

[Gimbal]

Men det här med kuggning kan väl i princip helt elimineras av motorstyrningen?