Здравствуйте, уважаемые форумчане!
Я хочу поделиться своей не закончившейся историей о перемотке бесколлекторных BLDC двигателей для квадрокоптеров на совмещённые обмотки.
Да, вы всё правильно поняли, я не ошибся, я пытаюсь намотать совмещённые обмотки на мелкие двигатели с постоянными магнитами, а не на привычные тут всем асинхронники.
Achtung!!!Чукча - не обмотчик, не электротехник, не инженер-системотехник, а просто программист по своей специальности (прикладная математика и информатика) и любитель всяких полезных железяк.
Все знания, кроме написания программ для компьютера, чукча приобрёл или в средних школах, или в интернетах, а не в ВУЗе или на своей основной работе.
В данном тексте люди, профессионально занимающиеся своим делом, увидят чудовищные для себя вещи.
Вы увидите "хирурга", который делает операцию без перчаток грязными руками.
Вы увидите "плотника", который стамеской вытаскивает гвозди из дерева.
Вы увидите "метролога", который измеряет расстояние своими шагами.
Не готовы к этому? Тогда призываю собрать свою волю в кулак и подготовиться.
Готовы? Тогда поехали!
Псевдотеоретическое введение.В качестве отправной точки практически-теоретических странствий по BLDC-двигателю, который я решил перемотать, я взял сайт
http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/common/. Там всё изложено очень кратко и очень просто. Рассматривать и модернизировать будем схему dLRK 12N14P, как это называется в англоязычной литературе (у нас, насколько я понимаю, это переводится как 2p=14, z=12).
Вложение:
dlrk.png [ 332.69 Кб | Просмотров: 463 ]
У двигателя 12 пазов/катушек и 14 магнитов. Это схема типа "треугольник", где на каждую фазу приходится по 4 катушки на статоре. Когда через фазу AB течёт наибольший ток, то две катушки 1 и 2, стоящие рядом, становятся электромагнитами, создающими магнитное поле противоположной направленности, на противоположной стороне статора также есть две катушки 7 и 8 и они тоже создают магнитное поле противоположной направленности относительно друг друга. Магниты на роторе видят потенциальную яму и, попутно совершая полезную работу, устремляются в неё забыв обо всём на свете. Когда ток на фазе AB уменьшается, а на фазе BC увеличивается, сильнейшими электромагнитами на статоре становится уже другая четвёрка катушек - 3, 4, 9, 10. Соседние магниты в свою очередь видят потенциальную яму и подтягиваются к новым чемпионам по магнитному полю, утаскивая за собой другие магниты. И так далее, снова и снова, меняя максимум магнитного поля на статоре, мы заставляем двигаться ротор в нужном нам направлении.
Что же и как тут можно перемотать на совмещённые обмотки?
Псевдотеория.Давайте для каждого паза на статоре напишем некоторое значение, которое показывает разницу "фаз магнитного поля" (не знаю, есть ли такое понятие, поэтому беру в кавычки) катушек, которые паз составляют. Для катушек 1-2 этот сдвиг по фазе будет составлять 180 градусов. Для катушек 2-3 этот сдвиг будет составлять 120 градусов. Для катушек 3-4 - 180 градусов. Для катушек 4-5 - 120 градусов и т. д. То есть на всём статоре у нас наблюдается чередование 180-120-180-120.
Вложение:
dlrk-180-120.png [ 153.23 Кб | Просмотров: 463 ]
А что если этот сдвиг усреднить и сделать одинаковым для всех пазов? То есть сделать так, чтобы сдвиг был 150-150-150 и так далее. Это можно сделать? Да, это можно сделать, намотав на статор звезду параллельно с треугольником. На нечётные катушки нужно наматывать основную обмотку, на чётные - совмещённую, ну и соединить выводы так, чтобы везде оказывался фазовый сдвиг в 150 электрических градусов.
Вложение:
slavyanka-150-150.png [ 61.52 Кб | Просмотров: 463 ]
Я сделал анимированную схему, которая схематично показывает намагниченность катушек статора и движение магнитов ротора относительно статора за один электрический период в намотанном мной двигателе:
https://drive.google.com/open?id=1zlmCKoJZoOk28zcAWoD9yAT6kLb5n188. Надеюсь, эта схема отражает действительность.
Даст ли это какой-то положительный эффект в плане энергоэффективности - не имею никакого понятия, но, по крайней мере, двигатель должен более плавно работать, т. к. частота смены максимумов на статоре увеличивается в этом случае в 2 раза, а обороты двигателя при этом не меняются.