Silnik zbudowany od zera

albios123 · 10 Marca 2017

Witam.

Chciałbym pokazać Wam mój projekt silnika, który zbudowałem.

Silnik jest wykonany od początku do końca przez mnie, jest to prototyp i ma jeszcze wiele rzeczy do poprawy.

Wymiary:

Nawinięte jest linką 1 mm² - nawijałem linką ponieważ podczas prób zużyłem cały drut nawojowy ale to tylko prototyp i celem było jego uruchomienie.

rdzeń to blacha S235 1 mm wypalona na laserze, dostępu do blach elektrotechnicznych nie mam więc użyłem tego, co mogłem.

Całość wykonana z stali.

Film z testów:

W planach jest budowa troszkę większego silnika ale na razie fundusze nie pozwalają.

W razie gdyby było coś niejasne piszcie postaram się odpowiedzieć.

Tomasz D. · 10 Marca 2017

Mam wrażenie, że wirnik jest niewyważony. Świadczą o tym wibracje podczas rozruchu.

albios123 · 10 Marca 2017

Mam wrażenie, że wirnik jest niewyważony. Świadczą o tym wibracje podczas rozruchu.

Tak to prawda, wirnik bije ale tak jak już pisałem jest to prototyp jak będę robił kolejny silnik to mam nadzieję, że uda się to wyeliminować .

hubert_tata · 10 Marca 2017

Działa (kręci się), a to chciałeś pewnie osiągnąć - gratuluję.

Nie robiłem nigdy stojanów, bo:

- myślałem, że potrzebna specjalna blacha (jakaś taka transformatorowa, mało węgla a dużo krzemu)

- w związku z powyższym nie pomyślałem o wycinaniu laserem

- izolowanie nie jest takie proste

Nawinięcie linką izolowaną wyeliminowało problem przecinania lakieru przy nawijaniu.

Jednak taka izolacja zabiera bardzo cenne miejsce.

PS

jak już budujesz, to bardzo fajnie byłoby mierzyć osiągi

Tomasz D. · 10 Marca 2017

Nawijanie linką w izolacji igelitowej nie jest dobrym rozwiązaniem ze względu na małą wytrzymałość termiczną. Zdecydowanie optymalnym rozwiązaniem jest uzwajanie drutem miedzianym w podwójnej emalii. Przed przetarciem izolacji przy okładaniu uzwojeń w stojanie w silnikach chronią odpowiednie przekładki zasłaniające ostre krawędzie. Powiedz, czym izolowałeś blaszki stojana od siebie i jak je składałeś? Na sucho czy na klej?

albios123 · 10 Marca 2017

Tak to prawda, blacha "transformatorowa" ma lepsze właściwości od zwykłej ale stojan może być nawet plastikowy i tez silnik powinien zakręci .

Jeśli chodzi o izolowanie, drut nawojowy jest emaliowany i nie powinien mieć "przebić" prądu ale jak już w pierwszym pisałem drut mi się skończył na próbach nawijania i użyłem przewodu bo miałem go pod ręką. Niestety w moim mieście drutu nawojowego nie kupie a nie chciałem zmawiać bo nie wiem jeszcze jaki przekrój chce użyć.
Same łopatki okleiłem taśmą izolacyjną co eliminuje przebicie.

Izolowanie blaszek między sobą to mocne słowa każdą pomalowałem farbą w spray'u a bardziej trochę popsikałem . i jak jeszcze były mokre połączyłem je , później delikatnie kropelką i trzymają.

Zapomniałem dodać do wymiarów, magnesy użyte w tym projekcie to 25x10x2 (x2)

Właśnie zastanawiam się nad przekrojem drutu, jakie różnice wyniknie z użycia cienkiego drutu i duża ilość zwojów a grubszego i mniejszą. Jaki ma to wpływ?

W planach jest silnik o mniejszej prędkość ale większym momencie obrotowym.

Tomasz D. · 10 Marca 2017

...Izolowanie blaszek między sobą to mocne słowa każdą pomalowałem farbą w spray'u a bardziej trochę popsikałem . i jak jeszcze były mokre połączyłem je , później delikatnie kropelką i trzymają...

I dobrze. Blachy elektrotechniczne tak właśnie się izoluje. To wystarcza, aby wyeliminować prawie całkowicie prądy wirowe (Foucaulta) indukowane w "żelazie" rdzenia, które są przyczyną pogorszenia sprawności silnika i szkodliwego grzania rdzenia.

EDIT

Grubszy drut wytrzyma większe natężenie prądu czyli moc silnika będzie większa. To w wielkim uproszczeniu. Potrzebne są szczegółowe obliczenia, bo na działanie silnika ma wpływ wiele parametrów. Nie można zwiększać dowolnie natężenia prądu nie dopasowując do niego innych parametrów silnika.

latacz · 11 Marca 2017

ale stojan może być nawet plastikowy i tez silnik powinien zakręci .

Właśnie zastanawiam się nad przekrojem drutu, jakie różnice wyniknie z użycia cienkiego drutu i duża ilość zwojów a grubszego i mniejszą. Jaki ma to wpływ?

W planach jest silnik o mniejszej prędkość ale większym momencie obrotowym.

stojan nie dość, że nie może być plastikowy -to jeszcze musi mieć odpowiednie przekroje żelaza -a sam materiał ma duży wpływ na sprawność i moc silnika.. (pomijam tu konstrukcje specjalne) -kiepski stojan -to prawie żaden moment i pobierane duże prądy jednocześnie.

podobnie "płaszcz" wirnika -musi mieć odpowiednią grubość -tu wygląda na cienki w porównaniu do wielkości magnesów.

Cienki drut i dużo zwojów = mały prąd dopuszczalny, małe obroty na Volt, duży moment.

gruby drut (lub wiązka cienkich równolegle) i mało zwojów = duży dopuszczalny prąd, dużo obrotów na Volt, mały moment.

zawsze jest konieczny jakiś kompromis -ogólnie miedzi daje się tyle ile wejdzie... ilość zwojów zależnie od potrzebnego kv (potrzebnych obrotów), grubość drutu max jaką dasz radę wcisnąć.

a jaką masz szczelinę magnetyczną (miedzy stojanem i magnesami) ?

Osa · 11 Marca 2017

Zapewne chodziło, że może być nawet plastikowy by silnik w ogóle zadziałał.

Przeglądałem kilka tygodni temu stronę o silniku BLDC z drukarki. Tzn stojan i wirnik były drukowane, przepraszam za być może błędne nazwy własne części silnika.

latacz · 11 Marca 2017

na forum Alexa było dużo wiedzy o budowie silników.

www.alexrc.pl

poprzez żelazo stojana i pierścień wirnika musi się zamykać strumień magnetyczny.

plastikowy stojan to 99% pary idzie w gwizdek.

siła magnesu przez żelazo się przenosi z minimalnymi stratami -w powietrzu po prostu szybko znika (taki opis to spore uproszczenie -pisane poglądowo)

Nawet szczelina magnetyczna powinna być jak najmniejsza...

robiłem malutkie silniki (26gram wagi) o mocy ponad 200W -szczelina na poziomie 0,2mm

taki sam silnik tylko z większą szczeliną 0,7 osiągał max 60-70W... na plastikowym statorze miałby pewnie z pół wata...

stojan musi mieć małą energie potrzebną do "przemagnesowania" w nim pole magnetyczne od uzwojeń jest zmienne -i to ze sporą częstotliwością... więc specjalna blacha transformatorowa.

Albios 123 -a w ogóle to w jakim celu robisz samodzielnie silnik ? żeby mieć satysfakcje, że samemu ? przez ciekawość?

Tomek · 11 Marca 2017

Albios 123 -a w ogóle to w jakim celu robisz samodzielnie silnik ? żeby mieć satysfakcje, że samemu ? przez ciekawość?

Wyjąłeś mi to z ust

p.s.

tez kiedyś robiłem silniki z cd:)

radziu45 · 12 Marca 2017

Witam jeśli mogę coś doradzić to:

Trzy uzwojenia na 4 rdzeniach nawinięte jednym ciągiem i następna faza i następna.

Nie takim kablem tylko drutem nawojowym kilka równolegle.

Na fotce jest silnik który przewijałem, tam są 3 pary cewek po 4 ale nie tak jak u ciebie po dwie na przeciw, tylko jedna za drugą i 7 drutów równolegle .

wojtek-a · 12 Marca 2017

Mam jeszcze dwa silniczki w gotowosci bojowej, zrobione z napedu twardego dysku. Teraz nie robie bo sie nie oplaca...

Autora watku rozumiem. To jak zbudowac od podstaw model zamiast kupic RTF, ktory niejednokrotnie wychodzi taniej. Przy okazji mozna sobie jakis wzor, prawo czy rownanie przypomniec. Takie hobby...

RomanJ4 · 13 Marca 2017

Koledzy maja rację, im większy strumień magnetyczny - tym większa moc i moment, a to już zależy w dużej mierze od kształtu i własności magnetycznych materiału wirnika (lub stojana) na którym nawinięto uzwojenia. Przy zastosowaniu zwykłej (nie transformatorowej) blachy już dużo lepszy strumień daje uprzednie wyżarzenie jej,

https://www.google.pl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjxvb3VntLSAhXDjSwKHWcwC0MQFggaMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.komel.katowice.pl%2FZRODLA%2FFULL%2F86%2Fref_28.pdf&usg=AFQjCNGKz4-g_GtUxct9J8TTsN6jYmPrag&sig2=WE27Kds6WQUUvMu4AX0Fug&bvm=bv.149397726,d.bGg

zapewniające większą "miękkość magnetyczną" czyli podatność na szybsze zmiany pola (w skrócie- duża przenikalność magnetyczna, pozwalająca uzyskać duże wartości indukcji magnetycznej przy użyciu małego prądu magnesowania, i mała pozostałość magnetyczna - czyli szerokość pętli histerezy).

Materiałem "magnetycznie twardym" jest... magnes, gdyż szerokość jego pętli histerezy (pozostałość magnetyczna) jest bardzo duża.

Pętle histerezy magnetycznej dla dwóch typów materiałów: a) twardego, i b ) miękkiego magnetycznie,

https://www.google.pl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiJ2bOxltLSAhUC2SwKHdJOB9kQFggzMAM&url=http%3A%2F%2Fbc.pollub.pl%2FContent%2F1022%2Fmagnetyczne.pdf&usg=AFQjCNG3CRu5G426bjX-DBAOcSUQrhfLbw&sig2=Vl37VCvSdltL4K_lE6H4Sw

http://www.magnesy.pl/kat-m/192-material-twardy-miekki-magnetycznie

Tak domowym sposobem - jaką miękkość magnetyczną mają różne rodzaje blach można rozróżnić po tym kiedy odpadną od nich opiłki po odjęciu magnesu, który wcześniej do nich przyłożyliśmy. Im więcej zostanie w blasze pozostałości magnetycznej (namagnesowania resztkowego) tym dłużej i więcej opiłków utrzyma po odjęciu magnesu.

Także wielkość szczeliny powietrznej (l2) między wirnikiem a stojanem wpływa na wielkość użytecznego strumienia w obwodzie magnetycznym - im mniejsza tym mniejsze straty strumienia, ale z drugiej strony utrudnia nasycenie magnetyczne blach (histereza). Dlatego wirnik i stojan powinny być w amatorskich konstrukcjach przetaczane/wytaczane na dokładne wymiary.

Blachy stojana powinny być oddzielone od siebie np lakierem, by indukowały się w nich mniejsze prądy wirowe które zmniejszają wartość pola magnetycznego i nagrzewają stojan.

A im większy prąd chcemy przepuścić przez uzwojenie, tym większy przekrój powinien mieć drut nawojowy. Zastosowanie linki (plecionki) zmniejsza przekrój czynny przewodu w tej samej objętości jak jednożyłowy, ponadto wraz ze wzrostem częstotliwości przepływającego prądu następuje zjawisko przepływu naskórkowego co wydatnie zmniejsza natężenie (dlatego linki stosuje się np. w technice w.cz., tłumikach częstotliwości harmonicznych, by powierzchnia przewodu była większa niż pełnego o tej samej objętości).

http://elektronikab2b.pl/technika/20368-bezszczotkowe-silniki-dc-staja-sie-coraz-popularniejsze#.WMXs17gYFxY

albios123 · 13 Marca 2017

Silnik projektowałem z myślą o małym pojedzie elektrycznym, później budowa była tylko dla satysfakcji, czy dam rade
Jak się okazało dałem więc w planach jest kolejny silnik.

O wyżarzaniu blaszek też myślałem ale nie chciałem za dużo kombinować w prototypie.

O szczelinie magnetycznej tez wiem, że im mniejsza tym lepiej.

W tym projekcie jest bardzo duża 1-1,5mm, stator wypalałem po zmontowaniu silnika i jak widziałem, że nierówno pracuje to musiałem go pomniejszyć.

Zastanawia mnie jeszcze kilka kwestii:

samo nawijanie silnika, można to zrobić na kilka sposobów:

Ja nawijałem tak:

Jak będzie wpływ na parametry gdybym nawiną go jednak np. tak (chodzi o zasadę):

Ogólnie jako takich ograniczeń nie mam jeśli wykonuje silnik (w granicach rozsądku).

Co ciekawe budowa takiego silnika nie jest aż tak droga jak mogło by się wydawać, oczywiści w porównaniu do oryginałów parametry na pewno nie porównywalne ale coś za coś, tym bardziej, że nie planuje go używać do pojazdów latających i jego moc mogę zwiększyć przez jego wielkość.

Parametry będę jeszcze mierzył. Aktualnie nawinąłem cieńszy drut i silnik nie działa więc trochę lipka ale niedługo zakupie drut więc zacznę działać dalej.

Pozdrawiam.

Jeszcze jedna kwestia jak ma się ilość nawinięć na jedną cewkę czy musi być idealnie tak samo czy różnica 2-3 nawinięć raczej nie będzie powodować "większych problemów"?

Edytowane 13 Marca 2017 przez albios123

latacz · 14 Marca 2017

"Co ciekawe budowa takiego silnika nie jest aż tak droga jak mogło by się wydawać, oczywiści w porównaniu do oryginałów parametry na pewno nie porównywalne ale coś za coś"

Głównym sensem robienia samemu silników jest... wykonanie silnika dużo lepszego niż fabryczny. Parametry można osiągnąć porównywalne do silników markowych, profesjonalnych, bijące na łeb i szyję wszelkie popularne napędy.

No i samodzielnie robiąc można silnik zrobić "pod model"

Tak -musi być idealnie tak samo -już pół zwoja różnicy na cewkach może czynić problemy.- a na pewno znacząco zmniejsza sprawność i moc.

Silnik musi być idealnie symetryczny.

magnesy H+ lub SH -odporne do 120 lub więcej stopni.

Drut w podwójnej emalii DN2E atestowany na co najmniej 200*C

szczelina magnetyczna jak najmniejsza -ale musi być symetrycznie -w małych silniczkach średnicy statora około 20mm -szczelina około 0,2mm

w większych do pół mm -ogólnie szczelina grubości na poziomie 1% średnicy statora w autrunner.

jeśli mamy niedokładnie wykonany stator lub wirnik -i szczelina wychodzi po obwodzie troszkę różna -lepiej ją zwiększyć -wtedy błąd względny będzie mniejszy. Błąd -nierównomierność szczeliny 0.05mm przy szczelinie 0,2 to bardzo duży błąd. To samo 0.05mm przestaje mieć znaczenie przy szczelinie 0,5mm -mamy lepszą symetrie -jednak silnik ma mniejszy moment i moc z powodu wiekszej szczeliny. -kompromis.

stator blachy magnetycznie miękkie -cienkie blaszki izolowane pomiędzy sobą lakierem. Najlepiej adaptowane z jakiś fabrycznych silników. Często fajne blaszki na stator daje się odzyskać z wirników wiertarek, itp.

Wirnik wtedy toczymy pod rozmiar posiadanego statora i możliwych do zakupu magnesów.

W miarę możliwości magnesy zamawiamy na rozmiar -unikamy składania piętrowo.

I dokładność dokładność dokładność. Główną ceną samodzielnego wykonania dobrego silnika BLDC jest olbrzymia ilość czasu który trzeba poświecić.