Harjadeta mootorid: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See juhend on juhend/ülevaade kaasaegsete entusiastlike nelikopterimootorite mootoritehnoloogiast. Lihtsalt selleks, et näidata teile, milleks kvadropterid võimelised on, vaadake seda hämmastavat videot. (Vaadake helitugevust. See läheb väga valjuks) Kogu au kuulub video algsele avaldajale.

Samm: terminoloogia

Enamikku harjadeta mootoreid kirjeldatakse tavaliselt kahe numbrikomplektiga; näiteks: Hyperlite 2207-1922KV. Esimene numbrikomplekt viitab mootori staatori suurusele millimeetrites. See konkreetne mootoristaator on 22 mm lai ja 7 mm kõrge. Vanades DJI Phantomides kasutati 2212 mootorit. Staatori mõõtmed järgivad tavaliselt suundumusi:

Kõrgem staator võimaldab kõrgemat tippklassi jõudlust (kõrgemad RPM -vahemikud)

Laiem staator võimaldab paremat jõudlust madalamal tasemel (madalamad pöörete arvu vahemikud)

Teine numbrikomplekt on mootori KV -reiting. Mootori KV -väärtus on selle konkreetse mootori kiiruskonstant, mis tähendab põhimõtteliselt seda, et mootor tekitab 1 V tagumise EMF -i, kui mootor pöörleb sellel pööretel või pöörleb KV koormamata pöörlemiskiirusel 1 V kasutamisel.. Näiteks: selle 4S lipoga ühendatud mootori teoreetiline nimipöörete arv on 1922x14,8 = 28, 446 p / min

Tegelikult ei pruugi mootor seda teoreetilist kiirust saavutada, kuna esineb mittelineaarseid mehaanilisi kadusid ja takistusvõimsuse kadusid.

2. etapp: põhitõed

Elektrimootor arendab pöördemomenti, vaheldudes rootori külge kinnitatud pöörlevate elektromagnetite, masina pöörleva osa ja rootorit ümbritsevate statsionaarsete magnetite polaarsusega. Üks või mõlemad magnetikomplektid on elektromagnetid, mis on valmistatud ferromagnetilise südamiku ümber keritud traatmähist. Traadi mähist läbiv elekter tekitab magnetvälja, pakkudes mootorit käivitavat võimsust.

Konfiguratsiooninumber näitab, kui palju elektromagneteid on staatoril ja kui palju püsimagneteid on rootoril. N -tähe ees olev number näitab staatoris olevate elektromagnetite arvu. Number enne P näitab, kui palju püsimagneteid on rootoris. Enamik harjadeta mootoreid järgib 12N14P konfiguratsiooni.

Samm: elektrooniline kiiruse regulaator

ESC on seade, mis muundab alalisvoolu akult vahelduvvooluks. Samuti võtab see mootori kiiruse ja võimsuse moduleerimiseks lennujuhtilt andmeid. Selle suhtluse jaoks on mitu protokolli. Peamised analoogid on: PWM, Oneshot 125, Oneshot 42 ja Multishot. Kuid need vananesid nelikopterite jaoks, kuna saabusid uued digitaalsed protokollid nimega Dshot. Sellel pole analoogprotokollide kalibreerimisprobleeme. Kuna informatsioonina saadetakse digitaalseid bitte, ei häiri signaali muutuvad magnetväljad ja pingepiigid vastupidiselt nende analoogidele. Dhsot pole tegelikult märgatavalt kiirem kui Multishot kuni DShot 1200 ja 2400, mis saavad praegu töötada vaid mõnel ESC -l. Dshot'i tegelikud eelised on peamiselt kahesuunaline suhtlusvõime, eriti võimalus saata ruumiandmeid tagasi FC-le dünaamiliste filtrite häälestamiseks ja võimalus teha näiteks kilpkonnarežiimi (ESC-de ajutine pööramine quad-i ümberpööramiseks) üle, kui see on tagurpidi kinni jäänud). ESC koosneb peamiselt 6 mosfetist, 2 mootori iga faasi kohta ja mikrokontroller. Mosfet vaheldub põhimõtteliselt polaarsuse muutmisega teatud sagedusel, et reguleerida mootori pöörlemiskiirust. ESC -del on praegune reiting, kuna see on maksimaalne voolutugevus, mida ESC suudab pikka aega säilitada.

4. samm: tõhusus

(Mitme ahelaga: lilla mootoriga üks suund: oranž mootor)

Traat:

Mitmeahelalised juhtmed võivad teatud piirkonnas pakkida rohkem vase mahtu kui üks paks paks traat ümber staatori, nii et magnetvälja tugevus on veidi tugevam, kuid mootori üldine võimsus on õhukeste juhtmete tõttu piiratud (arvestades, et mitmeahelaline mootor on konstrueeritud ilma juhtmete ristumiseta, mis on tootmiskvaliteedi tõttu väga ebatõenäoline). Paksem traat võib kanda rohkem voolu ja säilitada suurema väljundvõimsuse kui võrdselt ehitatud mitmeahelaline mootor. Korralikult ehitatud mitmeahelalist mootorit on raskem ehitada, seetõttu on enamik kvaliteetseid mootoreid ehitatud ühe juhtmega (iga faasi jaoks). Mitme ahelaga juhtmestiku väikesed eelised on tootmise ja keskpärase projekteerimise tõttu kergesti ületatavad, rääkimata sellest, et õhukeste juhtmete ülekuumenemise või lühise korral on palju rohkem ruumi ebaõnnestumiseks. Üheahelalisel juhtmestikul pole ühtegi neist probleemidest, kuna sellel on palju suurem voolupiir ja minimaalsed lühisepunktid. Niisiis on töökindluse, järjepidevuse ja tõhususe huvides neljaharuliste harjadeta mootorite jaoks parimad üheahelalised mähised.

P. S. Üks põhjusi, miks mitmeahelalised juhtmed on mõne konkreetse mootori puhul halvemad, on naha efekt. Naha efekt on vahelduva elektrivoolu kalduvus jaotuda juhi sees nii, et voolutihedus on juhi pinna lähedal suurim ja väheneb juhi sügavamal. Naha mõju sügavus varieerub sõltuvalt sagedusest. Kõrgetel sagedustel muutub naha sügavus palju väiksemaks. (Tööstuslikel eesmärkidel kasutatakse nahaefektist tingitud vahelduvvoolutakistuse vastu võitlemiseks ja raha säästmiseks litz -traati. See nülgimisefekt võib põhjustada elektronide hüppamise üle iga mähisrühma juhtmete vahel, mis viib need üksteise külge. See efekt ilmneb tavaliselt siis, kui mootor on märg või kasutab kõrgeid sagedusi üle 60 Hz. Koorimisefekt võib põhjustada pöörisvoolusid, mis omakorda tekitavad mähises kuumad kohad. Sellepärast pole väiksema traadi kasutamine ideaalne.

Temperatuur:

Püsivad neodüümmagnetid, mida kasutatakse harjadeta mootorites, on üsna tugevad, tavaliselt jäävad need magnetilise tugevuse poolest vahemikku N48-N52 (kõrgem on tugevam N52 on minu teada kõige tugevam). N tüüpi neodüümmagnetid kaotavad osa magnetiseerimisest jäädavalt temperatuuril 80 ° C. N52 magnetiseerimisega magnetite maksimaalne töötemperatuur on 65 ° C. Jõuline jahtumine ei kahjusta neodüümmagneteid. Soovitatav on mitte kunagi mootoreid üle kuumeneda, kuna vaskmähiste emailitud isoleermaterjalil on ka temperatuuripiir ja kui need sulavad, võib see põhjustada mootori lühise või isegi halvemini lennujuhtimise. Hea rusikareegel on see, et kui te ei suuda pärast lühikest 1 või 2 -minutilist lendu väga pikka aega mootorist kinni hoida, kuumutate mootor tõenäoliselt üle ja see seadistus ei ole pikemaajalisel kasutamisel elujõuline.

Samm: pöördemoment

Nii nagu mootori kiiruse konstant, on ka pöördemomendi konstant. Ülaltoodud pilt näitab pöördemomendi konstandi ja kiiruskonstandi vahelist seost. Pöördemomendi leidmiseks korrutage pöördemomendi konstant vooluga. Harjata mootorite pöördemomendi juures on huvitav see, et aku ja mootori vahelise vooluahela takistuslike kadude tõttu ei ole mootori pöördemomendi ja KV vaheline seos nii otseselt seotud, kui võrrand soovitab. Lisatud pilt näitab tegelikku seost pöördemomendi ja KV vahel erinevatel pööretel. Kogu vooluahela lisatakistuse tõttu ei ole takistuse % muutus samaväärne KV muutusega % ja seetõttu on seosel kummaline kõver. Kuna muutused ei ole proportsionaalsed, on mootori madalama KV variandi puhul alati suurem pöördemoment kuni teatud kõrge pöörete arvuni, kus kõrge KV mootori pöörlemissagedus võtab tugevuse üle ja tekitab rohkem pöördemomenti.

Võrrandi põhjal muudab KV ainult voolu, mis kulub pöördemomendi tekitamiseks, või vastupidi, kui palju pöördemomenti tekitab teatud vool. Mootori võime tegelikult pöördemomenti tekitada on selline tegur nagu magneti tugevus, õhupilu, mähiste ristlõikepind. Pöörete arvu suurenemisel tõuseb vool dramaatiliselt peamiselt energia ja pöörete arvu mittelineaarse seose tõttu.

6. samm: lisafunktsioonid

Mootorikell on mootori osa, mis kahjustab veesõidukit kõige rohkem, seega on hädavajalik, et see oleks valmistatud selleks otstarbeks parimast materjalist. Enamik odavaid Hiina mootoreid on valmistatud 6061 alumiiniumist, mis deformeerub raskel kokkupõrkel kergesti, nii et hoidke lendamise ajal asfaldist eemal. Mootorite kvaliteetsem pool kasutab 7075 alumiiniumi, mis pakub palju suuremat vastupidavust ja pikemat eluiga.

Hiljutine suundumus nelikopterimootorites on õõnes titaan- või terasvõll, kuna see on kergem kui tahke võll ja sellel on suur konstruktsioonitugevus. Võrreldes tahke võlliga on õõnesvõll antud pikkuse ja läbimõõdu korral väiksema kaaluga. Lisaks on hea mõte jätkata õõnsate võllidega, kui keskendume kaalu vähendamisele ja kulude vähendamisele. Õõnesvõllid on väändekoormusi palju paremad kui tahked võllid. Lisaks ei eemaldu titaanvõll nii kergesti kui teras- või alumiiniumvõll. Karastatud teras võib funktsionaalse tugevuse poolest olla parem kui mõned nendes õõnesvõllides tavaliselt kasutatavad titaanisulamid. See sõltub tõesti konkreetsetest sulamitest, mida arutatakse, ja kasutatavast kõvendustehnikast. Eeldades parimat juhtumit mõlema materjali puhul, on titaan kergem, kuid veidi rabedam ja karastatud teras on karmim, kuid kergelt raskem.

Samm 7: Viited/ ressursid

Eriti üksikasjaliku testimise ja konkreetsete nelikopterimootorite ülevaate saamiseks vaadake EngineerXi YouTube'ist. Ta postitab üksikasjalikku statistikat ja katsetab mootorit erinevate propelleritega.

Huvitavate teooriate ja muu lisateabe saamiseks FPV võidusõidu/freestyle maailma kohta vaadake KababFPV. Ta on üks suurimaid inimesi, keda kuulata nelikopteritehnoloogia hariva ja intuitiivse arutelu jaoks.

www.youtube.com/channel/UC4yjtLpqFmlVncUFE…

Nautige seda fotot.

Täname külastamast.