Skocz do zawartości

Silnik bezszczotkowy w robocie gąsienicowym ?


Invictum

Pomocna odpowiedź

Witam

Mam kilka pytań odnośnie silników bezszczotkowych. Nigdy ich nie używałem w swoich projektach, zawsze stosowałem

małe silniczki szczotkowe dc z przekładniami.

1.Czy zastosowanie silnika bezszczotkowego typu outrunner (stosowane głównie w quadkopterach itp.) w robocie gąsienicowym to dobry pomysł ?

Oczywiście między silnikiem a zębatką napędzającą znalazła by się przekładnia na pasek zębaty.

2.Na jakie parametry powinienem zwrócić uwagę przy doborze silnika ? (robot będzie ważył około 2-3kg, akumulatora jeszcze nie wybrałem)

3.Jeszcze jedno dość trywialne pytanie, czy silnik bezszczotkowy tego typu obraca się w obu kierunkach ?

Link do komentarza
Share on other sites

Silnik bezszczotkowy nie jest jakoś istotnie inny funkcjonalnie niż szczotkowy. Oczywiście kręci się w obie strony 🙂 Najważniejszą różnicą jest to, że komutator "mielący" prąd w uzwojeniach jest wyniesiony na zewnątrz w postaci modułu elektronicznego. Bezpośrednim skutkiem tego jest zwiększenie sprawności, bo nie masz iskrzących szczotek i w sumie sporego tarcia. Moduł sterownika - żeby sensownie dokonywać przełączeń prądu musi wiedzieć - podobnie jak komutator w silniku szczotkowym, gdzie jest wał tj. jakie jest jego położenie kątowe względem stojana. I tutaj masz dwie możliwości: albo wbudujesz w silnik czujniki i na ich podstawie będziesz załączał kolejne fazy albo spróbujesz mierzyć malutkie napięcie samoistnie indukowane w akurat nieużywanej fazie silnika. To pierwsze wydaje się o wiele sensowniejsze, bo

a. startuje od zera obrotów,
b. upraszcza konstrukcję sterownika bo wystarczą przecież trzy wejścia cyfrowe np. z trzech hallotronów.

Niestety ta druga metoda jest także bardzo popularna, bo pozwala zrobić ekstremalnie tani silnik BLDC, nawet tańszy bo prostszy niż jego szczotkowy odpowiednik.

W Twoim przypadku, gdy zależy Ci na płynnym ruszaniu i (także) małych prędkościach, z definicji musisz użyć silnika oczujnikowanego i przystosowanego do tego sterownika. Wszystkie te tanie rozwiązania modelarsko-lotniczo-dronowe bazują na pomiarach napięcia tzw. back-EMF co skutkuje startem od szarpanej pracy "na ślepo" od zera aż do uzyskania pewnych minimalnych obrotów przy których driver zaczyna dostawać sensowne napięcie sprzężenia zwrotnego i może odpalić swój algorytm synchronizacji z wirnikiem. W lataniu to nie przeszkadza, bo i tak pracujesz zwykle na stałych i wysokich obrotach, ale w pojeździe tak nie jest. Dlatego szukaj silników raczej od modeli samochodów i im dedykowanych regulatorów (czyli ESC):

https://www.rc4max.com/silnik_sensorowy_rocket_classic_540_10_5t,3047,30243.html

To nie są tanie rzeczy.

Wyjściem może być też silnik wysokobrotowy (z KV>2000) i sporo obniżająca przekładnia. Takie rozwiązania stosuje się także w wielu pojazdach, bo dzięki dużej redukcji obrotów "ukrywasz" obszar niestabilnej pracy silnika bezczujnikowego w zakresie praktycznie nieużywanym a silnik przy 12V i tak rozkręcasz do 8-10 tys.rpm.

Parametry? Moc w zasadzie definiuje wszystko, bo i tak dzięki odpowiedniej przekładni (bądź przygotowany np. na 50-100:1 więc z paska tego nie zrobisz jednym "strzałem") schodzisz do obrotów i momentów jakie Cię interesują. KV silnika i napięcie akumulatora mniej więcej pokazują jakich obrotów możesz się spodziewać.

EDIT: Dorzucę kilka regulatorów (ESC) samochodowych:

https://www.gimmik.net/Samochodowe_bezszczotkowe,k,23,107,821.html

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

1. A jakie przełożenie miałaby mieć ta przekładnia na pasek zębaty? Sprawdź sobie jakie prędkości obrotowe mają normalnie te silniki, policz sobie z wielkości kół i docelowej prędkości jak szybko byś chciał, żeby się te koła obracały i zastanów się przez chwilę ile zębów te zębatki by musiały mieć żeby przełożenie było właściwe.

2. Przede wszystkim powinieneś sobie policzyć (lub wyznaczyć eksperymentalnie) pożądaną prędkość obrotu kół i ich moment obrotowy. Jak już to będziesz znał, to możesz wtedy się zastanawiać nad różnymi sposobami uzyskania tych parametrów i jakie silniki przy każdym z nich byłyby najlepsze.

3. Tak, i to nawet lepiej niż szczotkowy, bo w szczotkowych czasem szczotki są zoptymalizowane do obrotu w jednym kierunku.

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

No dobra, a jakieś wnioski? Coś postanowiłeś? Jak widzisz ceny? Z czegoś rezygnujesz? Będziesz liczył i rozpoznawał temat BLDC czy kupujesz silniki DC z przekładniami od wkrętarek? Dlaczego chcesz/chciałeś użyć właśnie takich silników? Miejsce? Chłodzenie/sprawność? Ciekawość?

Link do komentarza
Share on other sites

Pomysł zastosowania silników beszczotkowych typu outrunner narodził się w mojej głowie podczas przeglądanie kategorii KOMIS w pewnym sklepie internetowym, znalazłem tam silnik: Racing RS2205 2300KV 408w za 28zł z lekkim defektem. W sumie gdyby nie to że na HB znalazłem promocje na silnik: 2845 Motor 3100/3930KV w zestawie z 35A esc za 70zł to pewnie bym kombinował z tymi silnikami za 28zł.

Ale skoro do tych 28zł dolicze ~30zł za esc to myślę, że gra nie jest warta świeczki. Wole kupić silnik dedykowanych do typu napędu, który potrzebuje.

Co do silników dc i przekładni, chodź wiem jak będzie wyglądał i ile mniej więcej będzie ważył mój pojazd to wciąż nie jestem pewnie jakie prędkość i moment chciałbym uzyskać. W tym aspekcie silnik bezszczotkowy i przekładnia z zębatek wykonanych na drukarce 3d i paska zębatego da mi ogromne pole wyboru.

Dodatkowym aspektem przemawiającym za silnikiem bezszczotkowym jest zdecydowanie mniejsza masa w porównaniu do silnika szczotkowego DC o takiej samej mocy.

No może jeszcze argumentem za jest to, że chce zobaczyć jak te silniki działają, nigdy z nich nie korzystałem chodź miałem je w rękach i wiem jak są zbudowane (rozbierałem i oglądałem silnik napędzający talerze hdd 😋 )

Przeczytałem kilka artykułów i po prostu jakiś głos w podświadomości cały czas mówi że silnik BLDC to jedyny słuszny wybór. 🤣

Co do cen, od początku zdawałem sobie sprawę, że na ten projekt przeznaczę ~500zł, a cena siników i zasilania będzie stanowić większą część całego budżetu.

Myślicie, że akumulator Lipo 5500mAh 3s poradzi sobie z 2 sztukami wyżej wymienionego silnika, tak aby pracował jakiś sensowny czas na 1 ładowaniu ? (maksymalny prąd pobierany z baterii to około 245A, z kolei 2 sztuki silników pobierały by maksymalnie 70A więc tu nie było by żadnego problemu)

Lepiej kupić 1 większy akumulator, czy 2 o łącznej pojemność ciut mniejszej niż ten pierwszy ?

Link do komentarza
Share on other sites

Pierwsze co powinieneś szybko zrozumieć to:

a. odróżnianie reklam od danych technicznych,
b. w różnych regionach naszego Wszechświata obowiązuje ta sama fizyka.

Przykład: znalazłeś silnik "Racing RS2205 2300KV 408w za 28zł z lekkim defektem". Nie zastanawiasz się nad żadną z tych liczb tylko w ciemno jarasz się stosunkiem mocy do ceny. To jest wyczynowy silnik do drona. Będzie umocowany tuż pod śmigłem, w miejscu gdzie prędkość strumienia powietrza bezpośrednio opływającego uzwojenia (przez otwory w wirniku) przekracza 20m/s. Jeżeli doprowadzisz tak chłodzone uzwojenia do temperatury 100-120°C czyli tuż przed rozpoczęciem produkcji dymu to możesz oczekiwać mocy 400W. I to mocy elektrycznej, doprowadzonej z zasilania a nie mocy na wale. Tak moc określają producenci. To nie jest "moc przy której nasz silnik czuje się świetnie" tylko "moc przy której nasz silnik zaczyna dymić w idealnych warunkach zasilania i chłodzenia". W pojeździe gdzie chłodzenie napędów będzie słabe lub żadne dostaniesz z tego silnika tylko tyle na ile on wygląda. A wygląda na 50W. Silnik BLDC jest sprawniejszy od szczotkowego, ale nie 10 razy. Możesz założyć wzrost z ok. 50 do ok. 70-80% a to oznacza spadek ilości energii traconej na ciepło może dwukrotny. Kolejna sprawa to ten defekt. Jeśli masz na myśli silniki z abc-rc, to akurat te mają źle klejone magnesy, które w wyższych temperaturach i/lub przy wyższych obrotach odklejają się i wchodząc w szczelinę często całkowicie niszczą resztę silnika. Sprzedawca o tym przestrzega a ja testowałem takie 4 sztuki.

"to wciąż nie jestem pewnie jakie prędkość i moment chciałbym uzyskać"

Iloczyn momentu i prędkości obrotowej to moc. Jeśli tej wielkości nie znasz, to nic nie wiesz. Poszukiwania silnika musisz zacząć od mocy bo to określa jego wymiary, masę oraz parametry zasilania. Silniki od 400-500W w górę warto już zasilać z akumulatorów 4S i "wyższych" a dla tych powyżej 1kW standardem jest 6-8S i regulatory tzw. HV wytrzymujące takie napięcia. Większość samochodowych ESC jest dla 2S, typowe lotnicze nawet do modeli do 1-1.5kg to 2-3S i dopiero te droższe dają szansę pracy z wysokimi napięciami. Wzrost napięcia jest konieczny, bo inaczej przy 3S brniesz w prądy powyżej 80-100A a to oznacza grube kable, stres dla akumulatorów, wielkie tranzystory i ogromne straty I²R. Dokładnie z tego samego powodu w terenie widzisz linie napowietrzne 10, 30, 100 a nawet 400kV a nie druty o średnicy metra, pod napięciem 230/400VAC.

"przekładnia z zębatek wykonanych na drukarce 3d i paska zębatego da mi ogromne pole wyboru"

Przekładnia jest jak dźwignia zamieniająca drogę na siłę. Tu masz ruch obrotowy więc przehandlowujesz prędkość obrotową na moment. Mocy nie zyskujesz ani Wata a nawet ją tracisz. Silnik, żeby generować moc i tak musi się kręcić kilka tys rpm. Wymyśl sobie maksymalną prędkość pojazdu, dobierz wymiary kół do wymaganego prześwitu podwozia i ogólnej dzielności terenowej i z ich obwodu znajdziesz potrzebną prędkość obrotową osi wyjściowej. Z tego do wielkości przełożenia już blisko. Najpierw liczby a dopiero potem plany, schematy kinematyczne, materiały itd. Nie masz pojęcia o momentach a już wiesz, że kółka zębate wydrukowane z plastiku dadzą radę? Pomyśl też o tym, że przekładnia inna niż planetarna powoduje ogromne obciążenia promieniowe łożysk silnika. Jak mocno będziesz musiał napiąć ten pasek zebaty? Silnik lotnicze nie są do tego projektowane a ich wysokoobrotowe łożyska nie lubią bicia od śmigieł.

"aby pracował jakiś sensowny czas"

Konkrety chłopie. 70A opróżnia akumulator 5.5Ah w 4 minuty - to sensowne? Najbardziej wypasione drony wyścigowe latają z minutkę-dwie dłużej a lądują z gorącym akumulatorem i parzącymi silnikami. Ale 70A na 3S to także 840W, które może rozpędzić Twojego robota na płaskiej drodze do 100km/h. W 4 minuty odjedzie Ci na 6.5km. Sporo, możesz go stracić z oczu jeśli nie będzie bardzo, ale to naprawdę bardzo duży. No i wtedy będzie jeździł trochę wolniej.. Do tak idiotycznych wniosków prowadzą dyskusje o planach bez sensownych założeń i obliczeń. Pewnie duży już jesteś więc nie wypisuj więc tutaj liczb od czapy tylko usiądź, pomyśl, policz i wrzuć coś spójnego. Na konkretny typ silnika przyjdzie czas. Dopóki nie oszacujesz masy całości, nie założysz konkretnych osiągów i nie policzysz wymagań na napędy, będziesz tylko bił pianę. Nikt nie ma czasu na czytanie takich bajek.

Link do komentarza
Share on other sites

Mój błąd, że nie wspomniałem, że nie mam zamiaru wykorzystywać siników w 100%.

Ich moc ma mi posłużyć tylko w sytuacjach ekstremalnych.

Doskonale zdaje sobie sprawę, że efektywne chłodzenie silnika szczotkowego stosowanego w dronach czy samolotach rc o mocy 400w stosując go w pojeździe najemnym jest wręcz niemożliwe. Wszelkie rozwiązania typu radiator+wentylator, lub chłodzenie wodą odpada już na starcie z powodu obracającej się obudowy. Dlatego z założenia pomyślałem, że nie będę używał pełnej mocy silników. Myślę że cena niecałych 30zł za silnik bezszczotkowy jest bardzo dobra i szukając nawet od razu sinika o mniejszej mocny nie zszedł bym poniżej tej kwoty na polskim rynku.

Analogicznie wybrałem 2 silnik, jest to najtańsza oferta silnika bezszczotkowego stosowanego między innymi w samochodach rc, który mogę obecnie kupić w komplecie z esc.

Dziękuje za cenne uwagi, niektóre z nich są słuszne, a niektóre wynikają jedynie z tego, że popełniłem błąd i nie wspomniałem, że silnik nie będą pracować pod takimi obciążeniami 🙂

edit

Wyjaśnię może dlaczego zacząłem od wyboru elektroniki, jest jeden bardzo waży powód a mianowicie rozmiary podzespołów. Jeśli nie będę ich znał to nie zaprojektuje, a następnie nie wykonam odpowiedniego kadłuba. Bez tak podstawowej informacji cały mój projekt stoi w miejscu.

Link do komentarza
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.