Silnik BLDC - zasada działania

Dział dotyczący napędów z silnikiem umieszczonym w piastach kół.
ODPOWIEDZ
W.P.
Forumowicz
Posty: 419
Rejestracja: 21 kwie 2020, 9:55
Lokalizacja: Łódź

Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: 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.
Obrazek
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
Forumowicz
Posty: 2146
Rejestracja: 11 cze 2018, 5:19
Lokalizacja: Ruda Śląska

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: Dede »

W.P. pisze:
24 kwie 2024, 21:50
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
Załączniki
Screenshot_20220326-203531_Chrome.jpg
W.P.
Forumowicz
Posty: 419
Rejestracja: 21 kwie 2020, 9:55
Lokalizacja: Łódź

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: W.P. »

Bardzo dziękuję.
Trochę poleciałem z tym NNN-SSS, ale zauważyłem zbyt późno. Przecież to niemożliwe, 46 nie dzieli się przez 3 :D .
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
Forumowicz
Posty: 1422
Rejestracja: 14 gru 2019, 11:46

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: miki »

A ja naiwnie sądziłem, że ilość magnesów powinna odpowiadać ilości cewek :-) Ciekawy temat.
Dede
Forumowicz
Posty: 2146
Rejestracja: 11 cze 2018, 5:19
Lokalizacja: Ruda Śląska

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: Dede »

W.P. pisze:
25 kwie 2024, 9:58
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
Awatar użytkownika
Camis
Forumowicz
Posty: 154
Rejestracja: 26 paź 2018, 16:30
Lokalizacja: Łódź
Kontakt:

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: 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.
Forumowicz
Posty: 419
Rejestracja: 21 kwie 2020, 9:55
Lokalizacja: Łódź

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: 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.
Dede pisze:
25 kwie 2024, 3:56
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.
Obrazek
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.
Obrazek
slow
Forumowicz
Posty: 550
Rejestracja: 16 mar 2018, 14:41
Lokalizacja: podkarpackie

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: slow »

A jak uzyskać inną prędkość?
Kiedyś robiłem małe silniki modelarskie i wystarczyło inną ilość zwoi nawinąć żeby silnik pracował szybciej lub wolniej.
Czy tu zmiana liczby zwoi zmieni obroty? czy trzeba jakoś inaczej te uzwojenia nawijać.

Pytam bo mam małego skutera elektrycznego i chciałbym go przyspieszyć a nowy akumulator to nawet robiąc go samodzielnie to droga zabawa
Dede
Forumowicz
Posty: 2146
Rejestracja: 11 cze 2018, 5:19
Lokalizacja: Ruda Śląska

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: Dede »

slow pisze:
03 lut 2025, 14:25
A jak uzyskać inną prędkość?
Kiedyś robiłem małe silniki modelarskie i wystarczyło inną ilość zwoi nawinąć żeby silnik pracował szybciej lub wolniej.
Czy tu zmiana liczby zwoi zmieni obroty? czy trzeba jakoś inaczej te uzwojenia nawijać.

Pytam bo mam małego skutera elektrycznego i chciałbym go przyspieszyć a nowy akumulator to nawet robiąc go samodzielnie to droga zabawa
Zmiana uzwojenia można przyspieszyć i zwolnić zależy od uzwojenia.
Szybki silnik ma mniej mocy pobiera więcej W/km co skraca zasięg niż na wolnym uzwojeniu.
Teraz pytanie czy skuter jest ograniczony prędkości przez elektronikę nawet jeśli dasz szybki silnik czy elektronika pozwoli szybciej jechać? Bo jeśli elektronika jest zablokowana na 25km/h to nawet szybkim silniku szybciej nie pojedziesz.
slow
Forumowicz
Posty: 550
Rejestracja: 16 mar 2018, 14:41
Lokalizacja: podkarpackie

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: slow »

Jest odblokowany z włączonym fluxem ale ciągle za wolny (ok 50km/h na full baterii).

Dlaczego szybki silnik ma mniej mocy?
Silniki bldc mają w miarę stałą sprawność w szerokim zakresie obrotów i spada ona poniżej i powyżej optymalnych obrotów. Zwiększając kw silnika powinien chyba mniej prądu zużywać przy tej samej predkości (np45km/h)
Dede
Forumowicz
Posty: 2146
Rejestracja: 11 cze 2018, 5:19
Lokalizacja: Ruda Śląska

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: Dede »

slow pisze:
04 lut 2025, 12:10

Dlaczego szybki silnik ma mniej mocy?
Dam przykład mojego silnika szybki jechał ponad 100km/h zasięg 70km przy normalnej jazdy 30km/h

Średni prędkości max 75km/h zasięg 90km przy normalnej jazdy 30km/h

Wolny silnik jechał max 50km/h a zasięg na 110km przy normalnej jazdy 30km/h

Tak samo szybki silnik nie miał momentu obrotowego nie chciał dźwignąć pojazdu na jedno koło,
a silnik wolny miał aż za dużo momentu bo bez problemu dźwigał na jedno koło pojazd więc kompromis to jest średnia prędkość stosunek momentu obrotowego i jak zasięgu.

Sterownik mam sabvoton 200A bateri 450A fazowy ustawienia dla tych trzech silnikach więc prąd bateri i prąd fazowy identyczne ale było bardzo duża różnica działaniu silnika i dla mnie bez sensu używanie silnika szybkiego jak brakowało momentu obrotowego i jak zasięgu praktycznie same wady jedynie był plus ze jechał szybko nic po za tym.

Silnik szybki miał 3 uzwojenia a wolny 6 uzwojeń to bardzo duża różnica bo pole magnetyczne dla momentu obrotowego krótko mówiąc czuć moc inaczej praktycznie niz terotycznie ze każdy ma ta samą sprawność
slow
Forumowicz
Posty: 550
Rejestracja: 16 mar 2018, 14:41
Lokalizacja: podkarpackie

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: slow »

ja chciałbym go ze 25% przyspieszyć
Silnik szybki miał 3 uzwojenia a wolny 6 uzwojeń
Mógłbyś przybliżyć coś.
Dede
Forumowicz
Posty: 2146
Rejestracja: 11 cze 2018, 5:19
Lokalizacja: Ruda Śląska

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: Dede »

slow pisze:
05 lut 2025, 13:34
ja chciałbym go ze 25% przyspieszyć
Silnik szybki miał 3 uzwojenia a wolny 6 uzwojeń
Mógłbyś przybliżyć coś.
Jeśli masz stojan i masz okienko na daną ilość drutów i dzielisz na ilość zwojów.
Jeśli chcesz szybki to dajesz mniej uzwojeń ale większą ilość drutów a jeśli chcesz wolny to większą ilość zwojów ale za to mniejszą ilość drutów.

Na przykład stojan na 200 drutów to:
A- 3 zwoje 66 drutów
B- 4 zwoje 55 drutów
C- 5 zwojów 40 drutów
D- 6 zwojów 33 drutów.

Więc czym więcej zwojów to mniej drutów a za to długość się zwiększa na stojanie.

Więc przykład wolny 6 zwojów długość jest dwa razy większa przewodów od 3 zwojów na stojanie
Załączniki
20211223_122601_copy_302x403.jpg
20220109_190459_copy_829x1105.jpg
slow
Forumowicz
Posty: 550
Rejestracja: 16 mar 2018, 14:41
Lokalizacja: podkarpackie

Re: Silnik BLDC - zasada działania

Post autor: slow »

Dzięki.
To jeśli zamiast 6 zwoi dasz 3 to silnik będzie równo 3x szybszy?

A powiedz mi jeszcze co to za materiał izolacyjny ten biały jest?

Wszyscy to dają a nigdzie nie znalazłem co to tak właściwie jest.

W wolnej chwili wyciągnę z 2 skutera zeby zobaczyć jak jest nawinięty i będę kombinował bo skuterek super sprawa tylko te 45km/h to porażka
ODPOWIEDZ