Silnik BLDC - zasada działania

[W.P.]

Do utworzenia wątku zainspirowały mnie tematy utworzone przez Kolegę miki przy okazji prac nad silnikiem w kole. Ściślej rzecz ujmując dość dokładne zdjęcia pobudzające wyobraźnię.

W zasadzie, jak działa silnik to każdy wie - przez cewki płynie prąd a wytwarzane pole magnetyczne oddziaływając na magnesy w części wirującej wprawia koło w ruch. To wiedza ogólna, jeszcze z czasów szkoły.

Jeśli jednak przyjrzeć się zdjęciom w wątkach Kolegi miki (a nie miałem dotychczas okazji zaglądać do silnika w kole) to na myśl cisną się pytania bez odpowiedzi.
Wykorzystując niezbyt wiosenną pogodę posłużyłem się zdjęciami i informacjami od Kolegi miki by naszkicować wzajemne położenie nabiegunników i magnesów w silniku ze zdjęć.

51 nabiegunników i 3 fazy - 27 na jedną. Dotąd dobrze, ale 46 magnesów na obwodzie. To już nie jest krotność 3
Nie wiem jak ułożone są magnesy na obwodzie. Czy to naprzemiennie N i S, czy może grupami NNN - SSS?
Jak nawijane jest uzwojenie w obrębie jednej fazy, czy wszystkie nabiegunniki uzwajane są w tym samym kierunku, czy różnie, zależnie od miejsca na obwodzie.

Może ktoś z Kolegów ma wiedzę nt sposobu uzwajanie silnika i mógłby się nią podzielić.
Chodzi o jedną fazę. Pozostałe to powtórzenie tego samego z przesunięciem o 120°.

Takie dokładne rozrysowanie z uwzględnieniem kierunku nawijania pozwoliłoby na prześledzenie sposobu oddziaływania nabiegunników cewek na magnesy wirnika (koła) i zaanimowanie mechanizmu powstawania momentu napędowego, oczywiście z uwzględnieniem zasilania trójfazowego.

Ciekawe jest także rozmieszczenie czujników Halla. Odległość kątowa nie odpowiada ani krokowi rozmieszczenia nabiegunników, ani magnesów na obwodzie.


Ps. Korzystałem z materiałów zamieszczonych w:
viewtopic.php?f=24&t=10562
viewtopic.php?f=24&t=10558

[Dede]

51 nabiegunników i 3 fazy - 27 na jedną. Dotąd dobrze, ale 46 magnesów na obwodzie. To już nie jest krotność 3
Nie wiem jak ułożone są magnesy na obwodzie. Czy to naprzemiennie N i S, czy może grupami NNN - SSS?

Parę silników zmieniałem uzwojenie i jeśli chodzi o magnesy to spotkałem tylko wersją naprzemiennie N i S nie spotkałem żeby było inaczej np NNN -SSS.

Jeśli chodzi o uzwojenie to najczęściej jest 3 nabiegunników na fazę i leci następnie kolejna faza z 3 nabiegunników i tak dalej.
Według schematu było by: AaABbBCcCAaABbBCcCAaABbBCcCAaABbBCcC

Według Twojego zainteresowania gdzie jest 51 nabiegunników jest w silnikach tylko Mxus 30H to uzwojenie będzie według fotki

[W.P.]

Bardzo dziękuję.
Trochę poleciałem z tym NNN-SSS, ale zauważyłem zbyt późno. Przecież to niemożliwe, 46 nie dzieli się przez 3 .
Dzięki opisowi zaczyna mi się pomału układać, chociaż bardziej przemawia do mnie sekwencja podana w tekście. Wyraźnie widać następstwo faz i konsekwentne przyporządkowanie 3 nabiegunników na obwodzie do fazy.

Rozumiem, że duża i mała litera oznaczają wzajemnie odwrotny kierunek nawijania, skutkujący naprzemiennym pojawianiem się sąsiednich biegunów w ramach tej samej fazy.

Opis pod zdjęciem jest mniej przekonujący.
3 nabiegunniki dla fazy A
4 dla B
3 dla C
3 dla A
4 dla B
3 dla C
4 dla A
3 dla B
3 dla C
4 dla A
3 dla B
4 dla C
3 dla A
3 dla B
4 dla C
...choć po zastanowieniu ciekawy. Trzeba rozrysować.

Temat nawoju silnika ciekawił mnie zawsze, ale wątek utworzony na sąsiednim forum przez kilku studentów, którzy postanowili w ramach projektu zespołowego skonstruować sterownik silnika BLDC zogniskował moją ciekawość i przyspieszył zamiary odkładane na jesienne wieczory.
Po lekturze doszedłem do wniosku, że chyba nie wiedzą na co się porywają. Podobnie chyba jest z opiekunem pracy.

[miki]

A ja naiwnie sądziłem, że ilość magnesów powinna odpowiadać ilości cewek Ciekawy temat.

[Dede]

Rozumiem, że duża i mała litera oznaczają wzajemnie odwrotny kierunek nawijania, skutkujący naprzemiennym pojawianiem się sąsiednich biegunów w ramach tej samej fazy.

Opis pod zdjęciem jest mniej przekonujący.
3 nabiegunniki dla fazy A
4 dla B
3 dla C
3 dla A
4 dla B
3 dla C
4 dla A
3 dla B
3 dla C
4 dla A
3 dla B
4 dla C
3 dla A
3 dla B
4 dla C
...choć po zastanowieniu ciekawy. Trzeba rozrysować.

Opis pod zdjęciem jest prawidłowo opisany duża litera i mała litera to kierunki nawijania cewki. Znając ilość nabiegunników i kierunek nawijania cewki to wiadomo jak nawinąć silnik prawidłowo.

Opisać silnik tylko ilość nabiegunników bez opisu kierunków jak nawinąć to skąd ktoś ma wiedzieć jakim kierunku nawinąć cewki?

O czas lepszym przykładem było by silnik 36 nabiegunników
AaABbBCcCAaABbBCcCAaABbBCcCAaABbBCcC

3 dla A 1 lewo 2 prawo 3 lewo
3 dla B 4 lewo 5 prawo 6 lewo
3 dla C 7 lewo 8 prawo 9 lewo
3 dla A 10 lewo 11 prawo 12 lewo
3 dla B 13 lewo 14 prawo 15 lewo
3 dla C 16 lewo 17 prawo 18 lewo
3 dla A 19 lewo 20 prawo 21 lewo
3 dla B 22 lewo 23 prawo 24 lewo
3 dla C 25 lewo 26 prawo 27 lewo
3 dla A 28 lewo 29 prawo 30 lewo
3 dla B 31 lewo 32 prawo 33 lewo
3 dla C 34 lewo 35 prawo 36 lewo

[Camis]

Podepnę się pod temat z pytaniem, przykładowo mam silnik QS 205 35H. Jeśli chciałbym sobie samemu go przewinąć przy okazji się tego ucząc jaki jest potrzeby czas żeby nawinąć ręcznie taki silnik?.

Godziny czy raczej 2-3 dni?.

[W.P.]

@Camis Na to pytanie mogą odpowiedzieć jedynie koledzy praktycy. Ja skutecznie wyleczyłem się z przewijania już w zamierzchłych czasach, po przewinięciu (skutecznym) wirnika do niewielkiego silnika uniwersalnego na 220V.

Według Twojego zainteresowania gdzie jest 51 nabiegunników jest w silnikach tylko Mxus 30H to uzwojenie będzie według fotki.

Na pierwszy rzut oka sekwencja obłożenia nabiegunników uzwojeniami wydała mi się irracjonalna. Jednak po rozrysowaniu nabrało to sensu.
Ważna okazała się informacja nt ułożenia magnesów na obwodzie, co do biegunowości.
Kapryśna wiosna za oknem pomogła bliżej przyjrzeć się zasadzie działania.

Rysunek przedstawia konstrukcję podaną schematycznie na zdjęciu z postu Kolegi Dede.
Strzałki pokazują kierunek prądu w uzwojeniach nabiegunników.

Zgodnie z regułą prawej zgiętej dłoni (jeśli 4 palce okalające cewkę pokazują kierunek prądu w uzwojeniach, to odgięty kciuk wskaże konkretny biegun magnetyczny). Tu od razu powiem, że bez znaczenia czy to N, czy S. Także kolory są przypadkowe.

Silnik zasilany jest napięciem trójfazowym. Oznacza to okresowe zmiany kierunku prądów w uzwojeniach, a tym samym zmianę polaryzacji magnetycznej nabiegunników. To oczywiście przyczynek do powstania momentu napędowego.
Dla pełnego zobrazowania potrzebnych byłoby kilkanaście podobnych rysunków ujmujących fazę (chwilę) obrotu koła z magnesami w zależności od stanu napięć poszczególnych faz (zespołów cewek).

Rysując strzałki prądów w cewkach ograniczyłem się do zakresu od 60° do 120°. W tym bowiem czasie faza A zasilana jest napięciem dodatnim, natomiast pozostałe ujemnym.

Położenie rotora dotyczy kąta 90°, czyli stan dla amplitudy napięcia fazy A.

Przykładowy rysunek przebiegu trójfazowego zaczerpnąłem z sieci, ze strony "Elektryka dla każdego". Niestety rysunek silnika miałem już na ukończeniu, i stąd niewielka niekonsekwencja w kolorach uzwojeń i zasilających je przebiegów. Kolorowe strzałki ustalają właściwe przyporządkowanie.