موتورهای بدون برس: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

این دستورالعمل یک راهنما/نمای کلی از فناوری موتور پشت موتورهای کوادکوپتر مدرن است. این ویدیوی شگفت انگیز را فقط برای اینکه به شما نشان دهد چه کوادکوپترهایی قادر به انجام آن هستند ، ببینید. (میزان صدا را تماشا کنید. بسیار بلند می شود) تمام اعتبار به ناشر اصلی ویدئو اختصاص دارد.

مرحله 1: اصطلاحات

اکثر موتورهای بدون برس معمولاً با دو مجموعه اعداد توصیف می شوند. مانند: هایپرلیت 2207-1922KV. اولین مجموعه اعداد به اندازه استاتور موتور در میلی متر اشاره دارد. این استاتور مخصوص موتور 22 میلی متر عرض و 7 میلی متر ارتفاع دارد. DJI Phantoms قدیمی از 2212 موتور استفاده می کرد. ابعاد استاتور معمولاً از یک روند پیروی می کند:

استاتور بلندتر امکان عملکرد بالا را فراهم می کند (محدوده RPM بالاتر)

استاتور وسیع تر امکان عملکرد پایین تر (محدوده RPM پایین) را فراهم می کند

مجموعه دوم اعداد رتبه KV برای موتور است. درجه KV موتور ثابت سرعت آن موتور خاص است ، که اساساً به این معنی است که موتور هنگامی که موتور در آن دور در دقیقه می چرخد یک EMF عقب 1 ولت ایجاد می کند یا در هنگام استفاده از 1 ولت در یک دور در دقیقه دور KV می چرخد. به به عنوان مثال: این موتور همراه با یک لیپو 4S دارای RPM اسمی تئوری 1922x14.8 = 28 ، 446 RPM خواهد بود.

در واقع ، ممکن است موتور به این سرعت نظری نرسد ، زیرا تلفات مکانیکی غیر خطی و تلفات توان مقاومتی وجود دارد.

مرحله 2: اصول اولیه

یک موتور الکتریکی با متناوب شدن قطبیت الکترومغناطیس های دوار متصل به روتور ، قسمت چرخان دستگاه و آهنرباهای ثابت روی استاتور که روتور را احاطه کرده است ، گشتاور ایجاد می کند. یک یا هر دو مجموعه آهن ربا آهنرباهای الکترومغناطیسی هستند که از سیم پیچ سیم پیچیده شده در اطراف یک هسته فرومغناطیس ساخته شده اند. الکتریسیته ای که از سیم پیچ سیم عبور می کند ، میدان مغناطیسی را ایجاد می کند و نیرویی را که موتور را اداره می کند ، تامین می کند.

شماره پیکربندی به شما می گوید که تعداد الکترومغناطیس روی استاتور و تعداد آهنرباهای دائمی روی روتور وجود دارد. عدد قبل از حرف N تعداد الکترومغناطیس های موجود در استاتور را نشان می دهد. عدد قبل از P نشان می دهد که چند آهنربای دائمی در روتور وجود دارد. اکثر موتورهای براشلس بدون پیکربندی از پیکربندی 12N14P پیروی می کنند.

مرحله 3: کنترل کننده الکترونیکی سرعت

ESC دستگاهی است که برق DC را از باتری به AC تبدیل می کند. همچنین برای تعدیل سرعت و قدرت موتور ، ورودی داده ها را از کنترل کننده پرواز دریافت می کند. چندین پروتکل برای این ارتباط وجود دارد. آنالوگهای اصلی عبارتند از: PWM ، Oneshot 125 ، Oneshot 42 و Multishot. اما با ورود پروتکل های دیجیتالی جدید به نام Dshot ، این دستگاه ها برای کوادکوپترها منسوخ شدند. هیچ یک از مسائل کالیبراسیون پروتکل های آنالوگ را ندارد. از آنجا که بیت های دیجیتالی به عنوان اطلاعات ارسال می شوند ، سیگنال با تغییر میدان مغناطیسی و افزایش ولتاژ بر خلاف همتای خود مختل نمی شود. Dhsot تا زمان DShot 1200 و 2400 واقعا سریعتر از Multishot نیست ، که در این مرحله فقط می تواند روی چند ESC اجرا شود. مزایای واقعی Dshot در درجه اول ظرفیت ارتباط دو طرفه است ، به ویژه توانایی ارسال داده های اتاق به FC برای استفاده در تنظیم فیلترهای پویا و توانایی انجام کارهایی مانند حالت لاک پشت (به طور موقت ESC ها را برای چرخاندن چهارگانه معکوس کنید) اگر وارونه گیر کرده باشد). ESC در درجه اول از 6 mosfets ، 2 مورد برای هر فاز موتور و یک میکروکنترلر ساخته شده است. mosfet اساساً بین معکوس شدن قطبیت در فرکانس معینی برای تنظیم RPM موتور متناوب است. ESC دارای رتبه فعلی است ، زیرا حداکثر کششی است که ESC می تواند برای مدت طولانی حفظ کند.

مرحله 4: کارآیی

(چند رشته: موتور بنفش تک رشته: موتور نارنجی)

سیم:

سیمهای چند رشته ای می توانند حجم بیشتری از مس را در یک منطقه معین در مقایسه با یک سیم ضخیم تک دور استاتور قرار دهند ، بنابراین قدرت میدان مغناطیسی کمی قوی تر است ، اما قدرت کلی موتور به دلیل سیمهای نازک محدود است (با توجه به موتور چند رشته ای بدون داشتن سیم متقاطع ساخته شده است که به دلیل کیفیت ساخت بسیار بعید است). یک سیم ضخیم تر می تواند جریان بیشتری را منتقل کرده و توان خروجی بیشتری را در مقایسه با یک موتور چند رشته ای به همان اندازه ایجاد کند. ساختن یک موتور چند رشته ای که به درستی ساخته شود دشوارتر است ، بنابراین اکثر موتورهای با کیفیت با یک رشته سیم (برای هر فاز) ساخته می شوند. مزایای کوچک سیم کشی چند رشته ای به راحتی توسط تولید و طراحی متوسط قابل جبران است ، ناگفته نماند که اگر هر یک از سیم های نازک بیش از حد گرم شوند یا اتصال کوتاه ایجاد شود ، امکان وقوع حادثه بسیار بیشتر است. سیم کشی تک رشته هیچ مشکلی ندارد زیرا دارای محدودیت جریان بسیار بیشتر و حداقل نقاط اتصال کوتاه است. بنابراین ، برای اطمینان ، ثبات و کارایی ، سیم پیچ های تک رشته برای موتورهای بدون برس چهار کوپتر بهترین هستند.

P. S. یکی از دلایلی که سیم های چند رشته ای برای برخی از موتورهای خاص بدتر است ، اثر پوست است. اثر پوستی تمایل یک جریان الکتریکی متناوب برای توزیع در یک رسانا است به طوری که چگالی جریان در نزدیکی سطح رسانا بیشتر است و با عمق بیشتر در هادی کاهش می یابد. عمق اثر پوست با فرکانس متفاوت است. در فرکانس های بالا عمق پوست بسیار کوچکتر می شود. (برای اهداف صنعتی ، سیم لیتز برای مقابله با افزایش مقاومت AC به دلیل اثر پوست و صرفه جویی در هزینه استفاده می شود) این اثر پوسته پوسته شدن می تواند باعث شود که الکترونها از طریق سیمهای داخل هر گروه سیم پیچ به طور موثری آنها را به یکدیگر متصل کنند. این تأثیر معمولاً زمانی رخ می دهد که موتور خیس است یا از فرکانس های بالای بیش از 60 هرتز استفاده می کند. اثر پوسته پوسته شدن می تواند باعث ایجاد جریان های گردابی شود که به نوبه خود نقاط داغ را در سیم پیچ ایجاد می کند. به همین دلیل استفاده از سیم کوچکتر ایده آل نیست.

درجه حرارت:

آهنرباهای دائمی نئودیمیوم برای موتورهای براشلس بسیار قوی استفاده می شود ، آنها معمولاً از نظر قدرت مغناطیسی از N48-N52 متغیر هستند (بیشتر از آنکه N52 قوی تر باشد ، من قوی ترین آن ها هستم). آهنرباهای نئودیمیوم از نوع N در دمای 80 درجه سانتی گراد بخشی از مغناطیس خود را به طور دائم از دست می دهند. آهنرباهای با مغناطیس N52 حداکثر دمای کار 65 درجه سانتی گراد را دارند. خنک شدن شدید به آهنرباهای نئودیمیوم آسیبی نمی رساند. توصیه می شود هرگز موتورها را بیش از حد گرم نکنید زیرا مواد عایق مینای دندان روی سیم پیچ های مسی نیز دارای محدودیت دما هستند و در صورت ذوب شدن ، می تواند باعث ایجاد اتصال کوتاه در موتور و یا حتی بدتر از آن ، کنترل کننده پرواز شود. یک قاعده کلی خوب این است که اگر بعد از یک پرواز کوتاه 1 یا 2 دقیقه ای نتوانید موتور را برای مدت زمان طولانی نگه دارید ، احتمالاً موتور را بیش از حد گرم کرده اید و این تنظیم برای استفاده طولانی مدت مناسب نخواهد بود.

مرحله 5: گشتاور

درست مانند ثابت بودن سرعت موتور ، ثابت گشتاور نیز وجود دارد. تصویر بالا رابطه بین ثابت گشتاور و ثابت سرعت را به شما نشان می دهد. برای یافتن گشتاور کافی است ثابت گشتاور را با جریان ضرب کنید. نکته جالب در مورد گشتاور در موتورهای بدون برس این است که به دلیل تلفات مقاومتی مدار بین باتری و موتور ، رابطه بین گشتاور و KV موتور آنطور که معادله نشان می دهد ارتباط مستقیمی ندارد. تصویر پیوست رابطه واقعی بین گشتاور و KV در دورهای مختلف را نشان می دهد. با توجه به مقاومت اضافی کل مدار ، درصد تغییر مقاومت معادل٪ تغییر KV نیست و بنابراین رابطه منحنی عجیبی دارد. از آنجا که تغییرات متناسب نیستند ، نوع KV پایین موتور همیشه دارای گشتاور بیشتری است تا یک دور در دقیقه بالا ، جایی که دور سر دور موتور KV بالا قدرت خود را به دست می آورد و گشتاور بیشتری تولید می کند.

بر اساس معادله ، KV فقط جریان مورد نیاز برای تولید گشتاور را تغییر می دهد ، یا برعکس ، مقدار گشتاور تولید شده توسط مقدار معینی از جریان را تغییر می دهد. توانایی موتور در ایجاد گشتاور در واقع فاکتورهایی مانند قدرت آهنربا ، فاصله هوا ، سطح مقطع سیم پیچ ها است. با افزایش RPM ها ، جریان عمدتا به دلیل رابطه غیر خطی بین انرژی و RPM افزایش چشمگیری می یابد.

مرحله 6: ویژگی های اضافی

زنگ موتور قسمتی از موتور است که بیشترین آسیب را در یک کشتی متحمل می شود ، بنابراین ضروری است که از بهترین مواد برای این منظور ساخته شده باشد. اکثر موتورهای چینی ارزان قیمت از آلومینیوم 6061 ساخته شده اند که در هنگام تصادف سخت به راحتی تغییر شکل می دهند ، بنابراین هنگام پرواز از آسفالت فاصله بگیرید. جنس برتر موتورها از آلومینیوم 7075 استفاده می کند که دوام و طول عمر بیشتری را ارائه می دهد.

روند اخیر در موتورهای کوادکوپتر داشتن یک شافت تیتانیومی یا فولادی توخالی است زیرا سبک تر از یک شافت جامد است و از استحکام ساختاری بالایی برخوردار است. در مقایسه با یک شفت جامد ، یک شفت توخالی برای طول و قطر معین وزن کمتری دارد. علاوه بر این ، اگر تأکید ما بر کاهش وزن و کاهش هزینه باشد ، بهتر است با محورهای توخالی پیش برویم. شفت های توخالی در مقایسه با شفت های جامد بهتر است بارهای پیچشی را تحمل کنند. علاوه بر این ، شفت تیتانیوم به آسانی مانند شفت فولادی یا آلومینیومی نمی چسبد. فولاد سخت شده در واقع می تواند از نظر استحکام عملکردی بهتر از برخی از آلیاژهای تیتانیوم باشد که معمولاً در این محورهای توخالی استفاده می شود. این بستگی به آلیاژهای خاص مورد بحث و روش سخت شدن مورد استفاده دارد. با در نظر گرفتن بهترین حالت برای هر دو ماده ، تیتانیوم سبک تر ، اما کمی شکننده تر و فولاد سخت شده سخت تر اما کمی سنگین تر خواهد بود.

مرحله 7: منابع/ منابع

برای آزمایش دقیق و بررسی اجمالی موتورهای کوادکوپتر خاص ، EngineerX را در YouTube بررسی کنید. او آمار دقیقی ارسال می کند و موتورها را با ملخ های مختلف آزمایش می کند.

برای نظریه های جالب و سایر اطلاعات اضافی در مورد مسابقات FPV مسابقات جهان آزاد ، KababFPV را تماشا کنید. او یکی از بزرگترین افرادی است که برای بحث های آموزشی و بصری در مورد فناوری کوادکوپتر به آن گوش می دهد.

www.youtube.com/channel/UC4yjtLpqFmlVncUFE…

از این عکس لذت ببرید.

ممنون که سر زدید.