Fırçasız Motorlar: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu talimat, modern hevesli dört pervaneli helikopter motorlarının arkasındaki motor teknolojisine bir rehber/genel bakıştır. Quadcopterlerin neler yapabildiğini göstermek için bu harika videoyu izleyin. (Sesi izleyin. Çok gürültülü oluyor) Tüm kredi, videonun orijinal yayıncısına gidiyor.

Adım 1: Terminoloji

Çoğu fırçasız motor genellikle iki sayı grubuyla tanımlanır; örneğin: Hyperlite 2207-1922KV. İlk sayı grubu, motorun stator boyutunu milimetre olarak ifade eder. Bu özel motor statoru 22 mm genişliğinde ve 7 mm yüksekliğindedir. Eski DJI Phantom'lar 2212 motor kullanıyordu. Stator boyutları genellikle bir trend izler:

Daha uzun stator, daha yüksek bir üst uç performansa izin verir (Daha yüksek RPM aralıkları)

Daha geniş stator, daha güçlü bir alt uç performans sağlar (Düşük RPM aralıkları)

İkinci sayı grubu, motorun KV derecesidir. Motorun KV derecesi, o belirli motorun hız sabitidir; bu, temel olarak, motor o RPM'de döndürüldüğünde motorun 1V'luk bir geri EMF oluşturacağı veya 1V uygulandığında KV'nin yüksüz bir RPM'sinde döneceği anlamına gelir.. Örneğin: 4S lipo ile eşleştirilen bu motorun teorik nominal RPM'si 1922x14,8 = 28, 446 RPM olacaktır.

Aslında motor bu teorik hıza ulaşamayabilir çünkü lineer olmayan mekanik kayıplar ve dirençli güç kayıpları vardır.

2. Adım: Temel Bilgiler

Bir elektrik motoru, rotora bağlı dönen elektromıknatısların, makinenin dönen parçasının ve rotoru çevreleyen stator üzerindeki sabit mıknatısların polaritesini değiştirerek tork geliştirir. Bir veya her iki mıknatıs grubu, bir ferromanyetik çekirdeğin etrafına sarılmış bir tel bobinden yapılmış elektromıknatıslardır. Tel sargıdan geçen elektrik, motoru çalıştıran gücü sağlayan manyetik alanı oluşturur.

Konfigürasyon numarası, statorda kaç tane elektromıknatıs olduğunu ve rotorda bulunan kalıcı mıknatısların sayısını söyler. N harfinden önceki sayı, statorda bulunan elektromıknatısların sayısını gösterir. P'den önceki sayı, rotorda kaç tane kalıcı mıknatıs olduğunu gösterir. Çoğu out-runner fırçasız motor, 12N14P konfigürasyonunu takip eder.

Adım 3: Elektronik Hız Kontrol Cihazı

ESC, DC elektriğini pilden AC'ye dönüştüren cihazdır. Ayrıca motorun hızını ve gücünü modüle etmek için uçuş kontrolöründen veri girişi alır. Bu iletişim için birden fazla protokol vardır. Birincil analog olanlar: PWM, Oneshot 125, Oneshot 42 ve Multishot. Ancak bunlar, Dshot adı verilen yeni dijital protokoller geldiğinde, quadcopter'lar için modası geçmiş oldu. Analog protokollerin kalibrasyon sorunlarından hiçbirine sahip değildir. Bilgi olarak gönderilen dijital bitler olduğundan, sinyal, emsallerinin aksine değişen manyetik alanlar ve voltaj yükselmeleri tarafından bozulmaz. Dhsot, bu noktada yalnızca birkaç ESC'de çalışabilen DShot 1200 ve 2400'e kadar Multishot'tan gerçekten daha hızlı değil. Dshot'ın gerçek faydaları, öncelikle iki yönlü iletişim kapasitesi, özellikle dinamik filtrelerin ayarlanmasında kullanılmak üzere oda verilerini FC'ye geri gönderme yeteneği ve kaplumbağa modu gibi şeyler yapabilme yeteneğidir (dörtlü çevirmek için ESC'leri geçici olarak tersine çevirin). baş aşağı sıkışmışsa). Bir ESC, öncelikle motorun her fazı için 2 adet ve bir mikro denetleyici olmak üzere 6 mosfetten oluşur. Mosfet, temel olarak motorun RPM'sini düzenlemek için polariteyi belirli bir frekansta tersine çevirme arasında değişir. ESC'ler, ESC'nin uzun süre dayanabileceği maksimum amper çekişi olduğu için bir akım derecesine sahiptir.

4. Adım: Verimlilik

(Çok damarlı: Mor Motor Tek Dizi: Turuncu Motor)

Tel:

Çok telli teller, stator etrafına sarılmış tek bir kalın tel ile karşılaştırıldığında belirli bir alanda daha fazla bakır hacmi paketleyebilir, bu nedenle manyetik alan kuvveti biraz daha güçlüdür, ancak ince teller nedeniyle motorun genel güç çekimi sınırlıdır. çok telli motor, üretim kalitesi nedeniyle pek olası olmayan herhangi bir kablo geçişi olmadan yapılmıştır). Daha kalın bir tel, eşit olarak yapılandırılmış çok telli bir motora kıyasla daha fazla akım taşıyabilir ve daha yüksek bir güç çıkışını sürdürebilir. Düzgün yapılandırılmış çok telli bir motor oluşturmak daha zordur, bu nedenle çoğu kaliteli motor tek bir tel teli (her faz için) ile yapılır. Çok telli kablolamanın küçük avantajları, üretim ve vasat tasarım tarafından kolayca gölgede bırakılır, ince tellerden herhangi birinin aşırı ısınması veya kısa devre olması durumunda aksilik için çok daha fazla yer olduğundan bahsetmiyoruz bile. Tek telli kablolama, çok daha yüksek bir akım limitine ve minimum kısa devre noktalarına sahip olduğu için bu problemlerin hiçbirine sahip değildir. Bu nedenle, güvenilirlik, tutarlılık ve verimlilik için tek telli sargılar, dörtlü fırçasız motorlar için en iyisidir.

not Çok telli tellerin bazı özel motorlar için daha kötü olmasının nedenlerinden biri de cilt etkisinden kaynaklanmaktadır. Cilt etkisi, alternatif bir elektrik akımının bir iletken içinde, akım yoğunluğunun iletken yüzeyine yakın en büyük olduğu ve iletkende daha büyük derinliklerle azaldığı şekilde dağılma eğilimidir. Cilt etkisinin derinliği frekansa göre değişir. Yüksek frekanslarda cilt derinliği çok daha küçük hale gelir. (Endüstriyel amaçlar için, cilt etkisi nedeniyle artan AC direncine karşı koymak ve paradan tasarruf etmek için litz teli kullanılır) Bu kaplama etkisi, elektronların her bir bobin grubundaki tellerin üzerinden atlamasına neden olabilir ve bunları etkili bir şekilde birbirine kısa devre yapar. Bu etki genellikle motor ıslakken veya 60 Hz'den daha yüksek frekanslar kullanıldığında meydana gelir. Kaplama etkisi, sargı içinde sıcak noktalar oluşturan girdap akımlarına neden olabilir. Bu nedenle daha küçük tel kullanmak ideal değildir.

Sıcaklık:

Fırçasız motorlar için kullanılan kalıcı neodimyum mıknatıslar oldukça güçlüdür, genellikle manyetik güç açısından N48-N52 arasında değişir (daha yüksek, daha güçlü N52, bildiğim kadarıyla en güçlüdür). N tipi neodimyum mıknatıslar, 80 °C'lik bir sıcaklıkta mıknatıslanmalarının bir kısmını kalıcı olarak kaybederler. N52 manyetizasyonlu mıknatısların maksimum çalışma sıcaklığı 65°C'dir. Güçlü bir soğuma, neodimyum mıknatıslara zarar vermez. Bakır sargıların üzerindeki emaye yalıtım malzemesinin de bir sıcaklık limiti olduğundan ve erirse kısa devre yaparak motorun yanmasına veya daha da kötüsü uçuş kontrolcünüze neden olabileceğinden motorları asla aşırı ısıtmamanız önerilir. İyi bir kural, 1 veya 2 dakikalık kısa bir uçuştan sonra motoru çok uzun süre tutamazsanız, muhtemelen motoru aşırı ısıtıyorsunuzdur ve bu kurulum uzun süreli kullanım için uygun olmayacaktır.

Adım 5: Tork

Tıpkı motor hız sabiti olduğu gibi, bir tork sabiti de vardır. Yukarıdaki resim size tork sabiti ile hız sabiti arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Torku bulmak için tork sabitini akımla çarpmanız yeterlidir. Fırçasız motorlardaki torkla ilgili ilginç olan şey, akü ve motor arasındaki devrenin dirençli kayıpları nedeniyle, motorun torku ile KV arasındaki ilişkinin denklemin önerdiği kadar doğrudan ilişkili olmamasıdır. Ekteki resim, çeşitli RPM'lerde tork ve KV arasındaki gerçek ilişkiyi göstermektedir. Tüm devrenin eklenen direnci nedeniyle, dirençteki % değişim KV'deki % değişime eşdeğer değildir ve bu nedenle ilişki garip bir eğriye sahiptir. Değişiklikler orantılı olmadığından, bir motorun düşük KV varyantı, yüksek KV motorun RPM boşluk payının gücü devraldığı ve daha fazla tork ürettiği belirli bir yüksek RPM'ye kadar her zaman daha fazla torka sahiptir.

Denklemi temel alarak, KV yalnızca torku üretmek için gereken akımı değiştirir veya tersine, belirli miktarda akım tarafından ne kadar tork üretildiğini değiştirir. Bir motorun gerçekten tork üretme yeteneği, mıknatıs gücü, hava boşluğu, sargıların kesit alanı gibi faktörlerin bir faktörüdür. RPM'ler arttıkça, enerji ve RPM'ler arasındaki doğrusal olmayan ilişki nedeniyle akım önemli ölçüde artar.

6. Adım: Ek Özellikler

Motor zili, bir teknede motorun en fazla hasarı alacak kısmıdır, bu nedenle amaç için en iyi malzemeden yapılmış olması zorunludur. En ucuz Çin motorları, sert bir çarpışmada kolayca deforme olan 6061 alüminyumdan yapılmıştır, bu nedenle uçarken asfalttan uzak durun. Motorların daha üstün tarafı, çok daha fazla dayanıklılık ve daha uzun ömür sunan 7075 alüminyum kullanır.

Quadcopter motorlarındaki son trend, içi boş bir titanyum veya çelik şafta sahip olmaktır, çünkü katı şafttan daha hafiftir ve büyük yapısal güce sahiptir. Katı bir şaftla karşılaştırıldığında, belirli bir uzunluk ve çap için içi boş bir şaft daha az ağırlığa sahiptir. Ayrıca, ağırlık azaltma ve maliyet düşürme üzerinde duruyorsak, içi boş millerle devam etmek iyi bir fikirdir. İçi boş miller, dolu millere kıyasla burulma yüklerini almak için çok daha iyidir. Ayrıca titanyum şaft, çelik veya alüminyum şaft kadar kolay sıyrılmaz. Sertleştirilmiş çelik, aslında bu içi boş millerde yaygın olarak kullanılan bazı titanyum alaşımlarından işlevsel dayanıklılık açısından daha iyi olabilir. Bu gerçekten tartışılan belirli alaşımlara ve kullanılan sertleştirme tekniğine bağlıdır. Her iki malzeme için de en iyi durumu varsayarsak, titanyum daha hafif ama biraz daha kırılgan olacak ve sertleştirilmiş çelik daha sert ama biraz daha ağır olacaktır.

7. Adım: Referanslar/ Kaynaklar

Son derece ayrıntılı testler ve belirli quadcopter motorlarına genel bakış için YouTube'da EngineerX'e göz atın. Ayrıntılı istatistikler yayınlıyor ve motorları çeşitli pervanelerle test ediyor.

FPV yarış/serbest stil dünyası hakkında ilginç teoriler ve diğer ek bilgiler için KababFPV'yi izleyin. Quadcopter teknolojisi hakkında eğitici ve sezgisel tartışmalar için dinlenmesi gereken en büyük insanlardan biridir.

www.youtube.com/channel/UC4yjtLpqFmlVncUFE…

Bu fotoğrafın tadını çıkarın.

Ziyaret ettiğiniz için teşekkürler.