Varikliai be šepetėlių: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Ši instrukcija yra šiuolaikinių keturkojų variklių entuziastų variklių technologijos vadovas/apžvalga. Norėdami parodyti, ką sugeba keturkojai, žiūrėkite šį nuostabų vaizdo įrašą. (Žiūrėkite tomą. Jis tampa labai garsus) Visa nuopelnas priklauso pradiniam vaizdo įrašo leidėjui.

1 žingsnis: terminija

Dauguma šepetėlių neturinčių variklių paprastai apibūdinami dviem skaičių rinkiniais; pavyzdžiui: Hyperlite 2207-1922KV. Pirmasis skaičių rinkinys nurodo variklio statoriaus dydį milimetrais. Šis specifinis variklio statorius yra 22 mm pločio ir 7 mm aukščio. Senieji „DJI Phantoms“naudojo 2212 variklių. Statoriaus matmenys paprastai atitinka tendenciją:

Aukštesnis statorius leidžia pasiekti aukštesnį našumą (aukštesni RPM diapazonai)

Platesnis statorius leidžia pasiekti didesnį našumą (mažesni RPM diapazonai)

Antrasis skaičių rinkinys yra variklio KV reitingas. Variklio KV reitingas yra to konkretaus variklio greičio konstanta, o tai iš esmės reiškia, kad variklis sukuria 1 V galinį EMF, kai variklis sukasi tokiu apsisukimų dažniu, arba sukasi esant neapkrautam KV apsisukimui, kai taikomas 1 V. Pavyzdžiui: šio variklio, suporuoto su 4S lipo, teorinis nominalus apsisukimų dažnis bus 1922x14,8 = 28, 446 RPM

Tiesą sakant, variklis gali nepasiekti šio teorinio greičio, nes yra netiesinių mechaninių nuostolių ir varžos galios nuostolių.

2 žingsnis: pagrindai

Elektros variklis sukimo momentą keičia besikeičiančių prie rotoriaus pritvirtintų besisukančių elektromagnetų, besisukančios mašinos dalies ir stacionarių magnetų, esančių ant rotoriaus, poliškumu. Vienas arba abu magnetų rinkiniai yra elektromagnetai, pagaminti iš vielos ritės, susuktos aplink feromagnetinę šerdį. Elektra, tekanti per vielos apviją, sukuria magnetinį lauką, tiekiantį variklį.

Konfigūracijos numeris nurodo, kiek elektromagnetų yra ant statoriaus, ir kiek nuolatinių magnetų yra ant rotoriaus. Skaičius prieš raidę N rodo statoriuje esančių elektromagnetų skaičių. Skaičius prieš P rodo, kiek nuolatinių magnetų yra rotoriuje. Dauguma variklių be šepetėlių veikia pagal 12N14P konfigūraciją.

3 žingsnis: elektroninis greičio reguliatorius

ESC yra prietaisas, kuris konvertuoja nuolatinę elektros energiją iš akumuliatoriaus į kintamosios srovės. Taip pat reikia įvesti duomenis iš skrydžio valdiklio, kad būtų moduliuojamas variklio greitis ir galia. Šiam bendravimui yra keli protokolai. Pagrindiniai analoginiai yra: PWM, Oneshot 125, Oneshot 42 ir Multishot. Tačiau jie paseno keturkopteriams, nes atėjo nauji skaitmeniniai protokolai, vadinami „Dshot“. Jame nėra jokių analoginių protokolų kalibravimo problemų. Kadangi skaitmeniniai bitai siunčiami kaip informacija, signalo netrikdo kintantys magnetiniai laukai ir įtampos šuoliai, priešingai nei jų atitikmuo. „Dhsot“tikrai nėra pastebimai greitesnis už „Multishot“iki „DShot 1200“ir „2400“, kurie šiuo metu gali veikti tik keliais ESC. Tikroji „Dshot“nauda visų pirma yra dvipusis ryšio pajėgumas, ypač galimybė siųsti kambario duomenis atgal į FC, kad būtų galima pritaikyti dinaminius filtrus, ir galimybė atlikti tokius veiksmus kaip vėžlio režimas (laikinai pakeisti ESC, kad būtų galima apversti keturiasdešimt jei jis įstrigo aukštyn kojom). ESC pirmiausia sudaro 6 „mosfets“, po 2 kiekvienai variklio fazei ir mikrovaldiklis. „Mosfet“iš esmės pakaitomis keičia poliškumą tam tikru dažniu, kad reguliuotų variklio apsisukimų dažnį. ESC turi dabartinį reitingą, nes tai yra didžiausias srovės stipris, kurį ESC gali išlaikyti ilgą laiką.

4 žingsnis: efektyvumas

(Kelių krypčių: purpurinis variklis, viengubas: oranžinis variklis)

Viela:

Daugiagysliai laidai tam tikroje srityje gali supakuoti daugiau vario, palyginti su viena stora viela, apvyniota aplink statorių, todėl magnetinio lauko stipris yra šiek tiek stipresnis, tačiau bendras variklio galios suvartojimas yra ribotas dėl plonų laidų (atsižvelgiant į tai, kad Daugiagyslis variklis yra sukonstruotas be jokių laidų kryžminimo, o tai labai mažai tikėtina dėl gamybos kokybės). Storesnė viela gali perduoti daugiau srovės ir išlaikyti didesnę galią, lyginant su vienodai sukonstruotu kelių grandinių varikliu. Sunkiau pastatyti tinkamai sukonstruotą daugiagyslį variklį, todėl dauguma kokybiškų variklių yra pagaminti iš vienos vielos vielos (kiekvienai fazei). Nedidelius daugiagyslių laidų pranašumus lengvai nulemia gamyba ir vidutiniškas projektavimas, jau nekalbant apie tai, kad yra daug daugiau nelaimingų atsitikimų, jei kuris nors plonas laidas perkaista arba trumpas jungimas. Vienos grandinės laidai neturi jokių šių problemų, nes jie turi daug didesnę srovės ribą ir minimalius trumpojo jungimo taškus. Taigi, siekiant patikimumo, nuoseklumo ir efektyvumo, vienos sruogos apvijos yra geriausios keturračių variklių bešepetėliams varikliams.

P. S. Viena iš priežasčių, kodėl kai kurių konkrečių variklių daugiagysliai laidai yra blogesni, yra odos poveikis. Odos efektas yra kintamosios elektros srovės tendencija pasiskirstyti laidininko viduje taip, kad srovės tankis yra didžiausias šalia laidininko paviršiaus ir mažėja didėjant laidininko gyliui. Odos poveikio gylis skiriasi priklausomai nuo dažnio. Esant dideliam dažniui, odos gylis tampa daug mažesnis. (Pramoniniais tikslais „Litz“viela naudojama siekiant sumažinti padidėjusį kintamosios srovės pasipriešinimą dėl odos efekto ir sutaupyti pinigų.) Šis nulupimo efektas gali sukelti elektronų šokinėjimą per kiekvienos ritės grupės laidus, veiksmingai juos sutrumpindamas. Šis efektas paprastai atsiranda, kai variklis yra šlapias arba naudoja aukštus, daugiau nei 60 Hz dažnius. Nulupimo efektas gali sukelti sūkurines sroves, kurios savo ruožtu sukuria karštus taškus apvijoje. Štai kodėl naudoti mažesnę vielą nėra idealu.

Temperatūra:

Nuolatiniai neodimio magnetai, naudojami bešepetėliams varikliams, yra gana stiprūs, jie paprastai svyruoja nuo N48-N52 pagal magnetinį stiprumą (didesnis yra stipresnis N52 yra stipriausias, mano žiniomis). N tipo neodimio magnetai 80 ° C temperatūroje praranda dalį savo įmagnetinimo. Magnetai su įmagnetinimu N52 maksimali darbinė temperatūra yra 65 ° C. Stiprus aušinimas nekenkia neodimio magnetams. Rekomenduojama niekada neperkaitinti variklių, nes emalio izoliacinė medžiaga ant varinių apvijų taip pat turi temperatūros ribą ir, jei jie ištirps, gali įvykti trumpasis jungimas, perdegęs variklį, arba dar blogiau - skrydžio valdiklis. Gera taisyklė yra ta, kad jei po trumpo 1 ar 2 minučių skrydžio negalite labai ilgai laikyti variklio, greičiausiai perkaitinate variklį ir ši sąranka nebus perspektyvi ilgesniam naudojimui.

5 žingsnis: sukimo momentas

Kaip ir variklio greičio konstanta, yra ir sukimo momento konstanta. Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas santykis tarp sukimo momento konstantos ir greičio konstantos. Norėdami rasti sukimo momentą, tiesiog padauginkite sukimo momento konstantą su srove. Įdomus dalykas, susijęs su sukimo momentu varikliuose be šepetėlių, yra tas, kad dėl varžų nuostolių tarp akumuliatoriaus ir variklio grandinės, variklio sukimo momento ir KV santykis nėra taip tiesiogiai susijęs, kaip rodo lygtis. Pridedamame paveikslėlyje parodytas tikrasis sukimo momento ir KV santykis esant įvairiems apsisukimams. Dėl papildomo visos grandinės pasipriešinimo, % pasipriešinimo pokytis nėra lygus % KV pokyčiui, todėl santykis turi keistą kreivę. Kadangi pokyčiai nėra proporcingi, apatinio variklio KV variantas visada turi didesnį sukimo momentą iki tam tikro didelio apsisukimų per minutę, kai didelio KV variklio apsisukimų dažnis viršija stiprumą ir sukuria didesnį sukimo momentą.

Remiantis lygtimi, KV keičia tik srovę, reikalingą sukimo momentui sukurti, arba atvirkščiai - kiek sukimo momento sukuria tam tikras srovės kiekis. Variklio gebėjimas iš tikrųjų sukurti sukimo momentą yra toks veiksnys kaip magneto stiprumas, oro tarpas, apvijų skerspjūvio plotas. Didėjant apsisukimų dažniui, srovė smarkiai padidėja, visų pirma dėl nelinijinio energijos ir apsisukimų dažnio santykio.

6 veiksmas: papildomos funkcijos

Variklio varpas yra variklio dalis, kuri padarys didžiausią žalą plaukiojančiame laive, todėl būtina, kad jis būtų pagamintas iš tinkamiausios medžiagos. Dauguma pigių kiniškų variklių yra pagaminti iš 6061 aliuminio, kuris lengvai deformuojasi sunkios avarijos metu, todėl skrisdami laikykitės atokiau nuo asfalto. Aukščiausios kokybės variklių pusėje naudojamas 7075 aliuminis, kuris suteikia daug didesnį patvarumą ir ilgesnį tarnavimo laiką.

Pastaruoju metu keturkopių variklių tendencija yra tuščiaviduris titano arba plieno velenas, nes jis yra lengvesnis už kietą veleną ir turi didelį konstrukcinį stiprumą. Palyginti su kietu velenu, tuščiaviduris velenas tam tikro ilgio ir skersmens yra mažesnio svorio. Be to, pravartu tęsti tuščiavidurius velenus, jei akcentuojame svorio mažinimą ir išlaidų mažinimą. Tuščiaviduriai velenai yra daug geriau atlaiko sukimo apkrovas, palyginti su kietais velenais. Be to, titano velenas nesisuks taip lengvai, kaip plieninis arba aliuminis. Grūdintas plienas iš tikrųjų gali būti geresnis funkcinio stiprumo atžvilgiu nei kai kurie titano lydiniai, paprastai naudojami šiuose tuščiaviduriuose velenuose. Tai tikrai priklauso nuo konkrečių aptariamų lydinių ir naudojamos grūdinimo technikos. Darant prielaidą, kad abiejų medžiagų atveju titanas bus lengvesnis, bet šiek tiek trapesnis, o grūdintas plienas bus kietesnis, bet šiek tiek sunkesnis.

7 žingsnis: nuorodos/ šaltiniai

Jei norite gauti labai išsamų konkrečių keturkopių variklių testavimą ir apžvalgą, apsilankykite „EngineerX“„YouTube“. Jis skelbia išsamią statistiką ir bando variklius su įvairiais sraigtais.

Norėdami sužinoti įdomių teorijų ir kitos papildomos informacijos apie FPV lenktynių/laisvojo stiliaus pasaulį, žiūrėkite „KababFPV“. Jis yra vienas iš didžiausių žmonių, kurių galima klausytis edukacinėje ir intuityvioje diskusijoje apie keturkopių technologiją.

www.youtube.com/channel/UC4yjtLpqFmlVncUFE…

Mėgaukitės šia nuotrauka.

Ačių, kad aplankei.