Motor cu rotor din magneti permanenti si stator bobinat

[Kinetix]

Va salut.

Pentru motive utilitare am nevoie de un motor cu rotor disc, cu magneti permanenti. Stator bobinat. Motorul va fi alimentat in cc la tensiune mica (12-36V).

Am mare nevoie de ajutorul vostru in finisarea ideii.

Iata la ce m-am gandit:

- rotorul va fi un disc din aluminiu, plastic, etc. Pe periferia lui, de o parte si de alta voi pune magneti dreptunghiulari, magnetizati pe grosimea lor (nord pe o parte si sud pe cealalta), asezati alternant (nord-sud) pe disc. Nu stiu daca magnetii vor sta fata in fata sau un pic decalati...

- statorul va fi format din unul sau doi electromagneti, cu miezul de dimensiuni asemanatoare cu un magnet de pe rotor. Miezul statorului va trebui magnetizat alternant, in functie de ce polaritate a rotorului trece prin fata lui. Problema mi se pare mai dificila deoarece cred ca va fi nevoie de magneti pe ambele fete ale rotorului.

Probabil va fi nevoie de macar un senzor Hall care sa informeze despre pozitia rotorului.

Am nevoie de sfaturile voastre pentru concretizarea ideii, cat si pentru un montaj electronic ce va actiona statorul in asa fel incat sa obtinem un camp invartitor. As vrea ca montajul sa fie cat mai simplu si fiabil.

Ma straduiesc sa fac si o schita cat de repede.

Multumesc mult pentru interes si ajutor.

[pavcostel]

Ce putere? Ce cuplu? De regula statorul se realizeaza trifazat in aceste aplicatii. Da o cautare pe gogu' dupa "brushless motors", o sa iasa o gramada de explicatii. Cel mai raspandit actualmente este sistemul de motoare si actionari din modelism. Doar ca acolo nu au rotor disc, ci magnetii sunt dispusi fie pe rotor (inrunner) fie pe stator (outrunner), in acest caz rotorul fix suporta bobinajul. Sistemul de actionare e principial identic, difera amanunte ca timing, turatie maxima, regim de temperatura, aplicatia dedicata.Asa am lucrat deasemenea cu motoare cu rotor disc (liniar-radiale cica), dar pentru actionari de precizie la turatii medii (200-1500rpm), insa acolo e o poveste mare cu electronica. Puterea se duce inspre 2-3kW, asa ca nu e de gluma.Se poate urmari pozitia rotorului cu 3! senzori hall, dispusi geometric astfel incat sa stii unde se afla rotorul fata de fiecare piesa polara a unei faze. Sau se poate folosi metoda "sensorless", fara nici un senzor, facand sensing prin cele 2 bobine inactive la un moment dat, profitand de magneti.Nu precizezi daca ai deja ceva sau intentionezi sa construiesti ceva de la zero. De aceea am batut un pic campii.Bafta!Costel

[gica70]

Am vazut an asemenea servomotor. Era construit dintr-un disc de cablaj imprimat (din sticlotextolit) pe care se aflau bobinele si colectorul executate prin corodare. Iti sugerez sa desfaci un motoras de ala jucarie sa vezi cum vine bobinajul si colectorul si sa transpui pe cablaj. Deasemenea trebuie sa faci portperiile; periile vor calca direct pe disc, adica pe colector. Deasupra si dedesubt poti folosi magneti sau electromagneti. Deci acest motoras este cu excitatie separata. Ia curent mare la tensiune mica. Sun convins ca ai sa te descurci. Am mai vazut intr-un Almanah Tehnium un montaj electronic (parca era cu CDB-uri) si amanunte despre construirea unui un motor (trifazat) pas cu pas si mergea pana la 10Hz. Succes.

[vfp_marius]

salut , domnule kinetix , din mica experientza pe care o am in motoare fara perii , te sfatuiesc sa cautzi un aparat video player , vechi stricat si sai scotzi motorul care trage banda desfal si fa ceva experientze , are si senzolri hall, 3 la numar nu 1 . spor la treaba

[Kinetix]

Va salut.Mai adaug niste informatii:- motorul va fi folosit la tractiune- puterea 200-500W (pentru inceput)- diametrul discului undeva la 50-60cm.Da, e un motor "brushless", dar rotorul e pe disc...Intrucat nu am decat cateva cunostinte generale de electronica/electromecanica, trebuie sa ma luati usor. Proiectul meu este doar in faza de "coacere". Am datele initiale, pe care vi le-am comunicat si voua si urmeaza sa dimensionez piesele, sa stabilim pozitionarea lor si sa convenim asupra unui montaj electronic sau sa "inventam" unul.Intrebari:- cum e mai bine sa fie distanta intre magneti?- intre magnetii de pe o parte a discului si cei de pe cealalta sa fie un defazaj sau nu?- magnetii sa fie perpendiculari pe raza discului sau un pic inclinati?- statorul sa aiba doua bobine sau una singura? (aplicatia nu permite decat un singur stator, ca in imaginea atasata)- e suficient un senzor Hall sau trebuie doi? Daca il fac "sensorless" va trebui sa pun un integrat mai complicat, cred, si s-ar putea sa ma depaseasca aceasta problema...Multumesc mult pentru interesul aratat si pentru sugestiile voastre.

[gica70]

Este multa documentatie pentru generator eoliene; trebuie sa mearga si ca motor! (sincron). Problema e cum simulez trifazicul dar cred ca se poate, te ajuta baietii . Magnetii se asaza perechi fata in fata N+S alternand cu perechi S+N si intre ei bobinele. Deci rotorul va avea doua discuri sincrone cu magnetii (unite intre ele mecanic) iar statorul cu bobinele, alt disc, care se afla intre cele doua discuri. Ideea este ca fluxul format din cei doi magneti are traseul de la N (de ex. la o pereche) prin disc (care e metalic, tabla de 10) prin aer, la S (perechea din fata lui de pe celalalalt disc), prin al doilea disc, N, prin bobina si in sfarsit ajunge la S (de la primul magnet).V. Garaju" lui Mike, generator electric cu flux axial. Succes.

[pavcostel]

Dupa ce ai desenat in figura nu vei avea cuplu niciodata. Trebuie stator trifazic la ce vrei tu. Care stator va fi deasemenea ca un disc (dupa bobinare, evident) pus deasupra discului tau cu magneti. Ce simulezi cu un singur stator in figura trebuie multiplicat cu numarul magnetilor si cu 3 (numarul fazelor necesare). Nu te gandi la tensiuni mari, poate fi 36V trifazat, scos eventual de un invertor din 40V dc si modulat corespunzator pwm si sincronizat fie cu 3 (TREI) senzori hall fie sensorless. Ce ai desenat este o gluma sau un principiu... Si asa va trebui experimentata distanta intre piesele polare asociate celor trei faze, ca sa ai cuplu, consum rezonabil si continuitate in miscare, FARA sacadare. Altfel cauti un stepper. In principiu trebuie sa existe un gap, hotar, distanta atipica macar intr-un punct pe circumferinta discului intre magneti.Bafta!Costel

[Kinetix]

Salutare.

Am gasit generatorul cu flux axial si stator trifazat. Insa acolo sunt doua discuri ale rotorului...

Sa presupunem ca vrem sa motorizam o bicicleta. Exista deja acele motoare tip butuc ("hub motor") care sunt de tipul "brushless outrunner", din cate inteleg eu. Insa diametrele lor sunt destul de mici (15-20cm) asa ca au nevoie de un cuplu mare.

Insa daca marim mult diametrul rotorului, probabil ca vom avea nevoie de un cuplu mai mic, pentru a obtine acelasi efect, nu-i asa?

Pe de alta parte, la o bicicleta, roata insasi poate fi transformata in rotor. Asa ca daca i se ataseaza cumva niste magneti intre spite, aproape de janta, nu mai ramane decat sa proiectam un stator potrivit.

Tinand cont de structura cadrului unei biciclete, nu prea vad cum am putea face un stator discoidal de asemenea dimensiuni, fara ca asta sa puna probleme de fiabilitate (bicicleta se mai atinge de ceva, roata aia trece printre crengi, etc) si de crestere a greutatii (lucru care la o bicicleta e critic, atunci cand vine vorba sa o cari pe scari, etc...).

Desigur ca un stator cu bobine dispuse in cerc asigura un camp invartitor continuu si puternic. Insa la o bicicleta nu cred ca putem aplica asta. Eventual una sau doua perechi de bobine prinse cumva de furca.

Inteleg ca ideea prezentata de mine la inceput apare ca un design incomplet. Totusi, daca punem la stator o pereche de bobine un pic defazate (cu o jumatate de lungime de magnet, sa zicem) oare nu am putea sa le facem sa actioneze alternativ, ca pistoanele unui motor bicilindric? Oare ar determina acea sacadare a motoarelor stepper?

Nu urmaresc sa fac curse cu vehiculul hibrid rezultat, ci sa aduc un plus de putere necesar la urcarea unui deal, de exemplu.

Ma refer la ceva asemanator cu experimentul din linkul asta, doar ca ar trebui sa aiba mai multi magneti si doua bobine:

Multumesc mult.

[florinellll]

Nu inteleg de nu folositi un motor clasic de cc?

[Kinetix]

Am incercat sa evit sistemele de transmisie (fulie-curea, roti dintate-lant/curea sau angrenaj clasic), datorita problemelor ce apar de obicei la acestea: uzuri, zgomot ridicat, necesitatea lubrefierii, a protejarii de praf si a reglajelor periodice (tensionarea curelei, reducerea jocurilor, etc), spatiu necesar si structura de sustinere pentru fixare, etc.

Din punctul meu de vedere (ca nespectialist), motoarele-butuc (hubmotor) sunt cele mai reusite, intrucat elimina aproape complet problemele amintite. Insa sunt mai scumpe si nu prea se gasesc la noi ca piesa de schimb... Iar datorita diametrului lor relativ scazut si faptului ca nu au cutie de viteze, cred ca au un randament un pic mai mic decat ar putea avea.

Cu privire la proiectul amintit mai sus, nu tin mortis la idee. Daca nu se obtine nimic fiabil si cu randament bun, asta e. Ne reorientam spre ceva deja proiectat/realizat.

Iata inca un link pentru ilustrarea unui motor cu rotor disc si stator din trei bobine, dispuse alaturat:

 

Multumesc.

[Kinetix]

Salutare.

As dori sa continui un pic acest proiect.

M-am gandit sa pun magnetii pe un disc feromagnetic (vreo 30cm diametru), pe o singura fata.

Cam ce numar de magneti imi sugerati sa pun si de ce forma (rotunzi, patrati, dreptunghiulari orientati radial sau perpendicular pe raza)?

Statorul il voi realiza din electromagneti separati, fiecare cu miezul lui feromagnetic, dispusi pe un alt disc, din Aluminiu, ca in desen. Miezul bobinei va fi continuat cu o armatura metalica in forma de L care (cred eu) va face sa se inchida circuitul magnetic pe traseul: magnet - miez bobina - armatura "L" - disc rotor - magnet.

Grosimea statorului nu cred ca permite montarea lui intre bratul furcii si roata, asa ca probabil va trebui sa decupez radial discul statorului pentru a face loc bratului furcii. In acest caz nu stiu cum influenteaza campul invartitor, de vreme ce locul unei bobine, sa zicem, este luat de brat. Cate bobine ar merge sa pun in aceasta situatie si cum fac spatierea bobinelor si magnetilor?

Sa zicem ca facem acest calcul pentru un stator trifazat care sa mearga la 24V si sa consume 200-250W. Ce sarma ar trebui sa folosesc si ce numar de spire?

Imi cer scuze pentru numarul mare de intrebari, dar asa cum spuneam, nu ma pricep la calcule electronice, insa imi place modelismul, bricolajul, mecanica, etc. La unele din intrebarile astea deja mi-ati raspuns, cred, dar m-as bucura sa o faceti din nou, mai "mura'n gura", cu detalii constructive.

Multumesc tare mult!

[Kinetix]

Pana la urma e un motor cu flux axial, cu statorul ca un cerc incomplet. Am descoperit ca si altii au facut asa ceva:

In primul link e vorba de un stator in forma de semicerc, iar rotorul are magnetii in forma de sectoare de cerc, lungi. In al doilea statorul e mai mic, iar magnetii sunt... rotunzi.

Putem face vreun pas inainte in ce priveste proiectul din acest topic?

Multumesc.

[cristi_ro]

Eu as monta motorul in locul butucului din spate. as monta bobinele pe un ax pe margini 2 rulmenti iar pe partea pe care se vor monta spitele se pun magnetii. firele vor iesi prin ax fara a fi nevoie de perii pt ca axul este fix.

[Vizitator tyc]

Chinezu' asa face bicicletele electrice,dar cu si motoare trifazate.

[Vizitator fklco]

Uite aici un motor facut de mine poate te inspira putin, bobinele ramin la alegerea ta.

 

Bafta

 

Daca nu se intelege cere detalii.