Электрическая схема мотор колеса

Электросхема подключения мотор-колеса [ 2011-05-26 ]

В комплектацию мотор колеса входит: ручки тормоза с микровыключателями, ручка «газа», датчик системы ассистирования

контроллер и универсальное зарядное устройство, предназначенное для зарядки как литий-ионных. так и свинцово кислотных аккумуляторов:

Схема выводов контроллера:

Вариантов подключения мотор-колеса несколько. Один из вариантов на приведенной ниже схеме.

Ручка управления скоростью- обычно разводка проводов — красный провод это питание датчика +5В, голубой — земля, зеленый — выходной сигнал. Напряжение должно меняться на зелёном (относительно голубого) от 1 до 3В (примерно) при повороте ручки. Там стоит не чистый датчик Холла, а микросхема с датчиком холла. 4мА — это ток потребления, а напряжение можно подавать от 4 до 10В. и выход 2.5.В. В зависимости от направления магнитного поля, это напряжение либо уменьшается, либо повышается, с ростом напряжённости.

Подключение электродвигателя к контроллеру: Три толстых провода, желтый, зеленный, голубой — три фазы(«А», «B», «С»). Жгут из пяти тонких проводов: красный — +5В, черный «-» и три датчика — желтый, зеленный, голубой(«А», «B», «С»).

Теги: мотор колесо Волынь, мотор-колеса Волынь, купить мотор колесо в Украине Волынь, мотор колесо велосипеда Волынь

Мотор-Колесо Шкондина.

О Мотор-Колесе Шкондина говорят и пишут многие. И часто это происходит на уровне мифов и предположений. Мол, есть такое изобретение, и по многим параметрам оно просто замечательно, а вот как оно работает, практически никто не объяснил. Сам Василий Васильевич Шкондин отсылает всех к своим многочисленным отечественным и зарубежным патентам, где, якобы, всё написано, а если хотите производить такие колеса, то берите лицензии.

О Мотор-Колесе Шкондина в Интернете можно найти ряд интересных статей. Например, «Василий Шкондин – конструктор лучших в мире электровелосипедов». Или познакомиться с информацией о моторе Шкондина по ряду фильмов.

Чтобы понять особенности мотор-колеса Шкондина, а проще, говоря, двигателя Шкондина, нужно сравнить его двигатель с конструкцией стандартного двигателя постоянного тока и так называемого бесколлекторного двигателя. Но для начала приведем некоторые данные из патентов Шкондина, а также ряд рисунков, которые позволят понять основные принципы, которые положил Шкондин в основу своего мотора.

Познакомиться с патентами Шкондина можно по указанным адресам, но можно почитать и на моем сайте по адресам здесь и здесь. Сам Шкондин старается позиционировать свой двигатель как мотор-колесо, но при желании этому двигателю можно придать любую форму, сохраняя при этом саму идеологию изобретения. Рассмотрим поближе мотор-колесо Шкондина (рис.1)

Рис.1. Мотор-Колесо Шкондина в полуразобранном состоянии.

Итак, имеем статор внутри, и ротор снаружи. На статоре через равные промежутки установлено 11 пар магнитов, полюса магнитов чередуются. Всего полюсов 22. На роторе установлены 6 U-образных электромагнитов, у которых, получается, имеется 12 полюсов. На роторе установлены щетки, с помощью которых подается питание на электромагниты, а на статоре установлен коллектор, с которого электрический ток поступает на щетки. Обращаю внимание на то, что расстояние между полюсами любого электромагнита ротора равно расстоянию между соседними магнитами на статоре. А это означает, что в момент точного «соприкосновения» полюсов одного из электромагнитов с соседними полюсами магнитов на статоре, полюса остальных электромагнитов с полюсами магнитов на статоре не «соприкасаются».

Сдвиг полюсов электромагнитов на роторе и полюсов магнитов на статоре относительно друг друга создает между ними градиент напряженности магнитного поля, а последний как раз и является источником крутящего момента. Для варианта двигателя Шкондина, изображенного на рис.1 получается. что в каждый момент времени крутящий момент создают 5 электромагнитов из 6. Тот электромагнит, полюса которого точно «соприкасаются» с полюсами магнитов на статоре, крутящего момента не создаёт. Получаем своеобразный силовой КПД в 83%. И это при отсутствии притиво ЭДС. А если считать КПД по доле участвующих в создании тяги магнитов на статоре, то получаем, что из 22 магнитов тягу создают 20 магнитов, т.е. 91%.

Пока прошу поверить на слово, что коллектор мотора Шкондина устроен так, что он в нужное время переключает направление тока в обмотках электромагнитов, что обеспечивает тягу только в одну сторону. Можно даже утверждать, что в данном моторе Шкондина работают сразу 6 классических электромоторов. Мотор действительно работает мотором, а не маховиком. В данном моторе на «полную катушку» используется не только мощность электромагнитного поля, но и коллекторно-щеточный механизм. И при этом двигатель устроен удивительно просто. Он состоит всего из 5-6 основных деталей. Создав для этих деталей точные матрицы, можно штамповать двигатели Шкондина миллионами.

Познакомимся поближе с одним из патентов Шкондина. Это ИМПУЛЬСНО-ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. Выделим из этого патента достаточно большую цитату, которая содержит основные отличительные признаки двигателя Шкондина:

«Импульсно-инерционный электродвигатель, в соответствии с настоящим изобретением, содержит: статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом;

ротор, отделенный от статора воздушным промежутком и несущий четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга;

распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками;

токосъемники, установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов.

Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой. Количество постоянных магнитов статора, равное n и количество электромагнитов ротора равное m, подбирают таким образом, чтобы они удовлетворяли соотношениям:

n=10+4k, где k — целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д.

m=4+2L, где L — любое целое число, удовлетворяющее условию 0

Уже на первой выставке – Всемирном салоне изобретений «Брюссель – Эврика – 1990» В.В. Шкондин стал человеком года в Бельгии, а его пилотная модель электрической инвалидной коляски на «Мотор-колесах Шкондина» была отмечена золотой медалью и специальным призом министра финансов Бельгии.

Впервые в мировой практике оплату пошлин за международную заявку на патенты в 26 странах за автора произвел Госкомизобретений (заявка № 4731991/07 от 01.09.89г.).

По истечении 18 месяцев (общепринятый регламент) эксперт Европейского патентного ведомства уведомил Госкомизобретений и автора, что «в результате экспертизы, вышеуказанному изобретению не было противопоставлено ни одной публикации» (из письма «Союзпатента» № 2412Р от 23.07.92 г.).

Импульсно-инерционный электродвигатель, в соответствии с настоящим изобретением, содержит:

статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом; количество постоянных магнитов, как минимум, на 2 больше количества башмаков электромагнитов ротора;

ротор, отделенный от статора воздушным зазором и несущий четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга; распределитель, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками;

Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой.

Количество постоянных магнитов статора, равное n и количество электромагнитов ротора равное m, подбирают таким образом, чтобы они удовлетворяли соотношениям:

n=10+4k, где к — целое число, принимающее значения 0,1, 2, 3 и т.д. m=4+2L, где L — любое целое число, удовлетворяющее условию 0^L 80 км). Как видно, прогресс не стоит на месте. Так что с такими технологиями в скором времени запас хода в 200-400 км для электровелосипеда будет не в диковинку!

Для удобства выбора Вы можете посмотреть сравнительные параметры электронаборов и батарей разных брендов, представленых на нашем сайте и выбрать вариант с подходящими и наиболее важными для Вас характеристиками. Одни привлекают своей быстроходностью, вторые — динамикой разгона, третьи — оптимальностью комплектации, четвертые — компактностью, пятые — легкостью наката и миниатюрностью электропривода.

Что представляет собой мотор-колесо?

Мотор-колесо, называемое также мотором Шкондина представляет собой бесщеточный мотор-втулку, вентильный двигатель устанавливаемый на переднюю или заднюю вилку, заспицованную под необходимый размер колеса. Установив привод на обычный велосипед получаем гибридное транспортное средство: электровелосипед (человек+электромотор), в котором физическая сила велосипедиста может комбинироваться с силой тяги высокомоментного электромотора.

Электробайк/ электровелосипед — это велосипед с электрическим мотором, мощностью от 180 Вт, помогающий велосипедисту с легкостью преодолевать подъемы и большие расстояния, рационально распределяя нагрузку на ноги и не теряя при этом функций обычного велосипеда.

Электробайк, как и велосипед, экологически чист, маневренен и практически бесшумен. Зарядившись от обычной розетки 220В, он вновь готов к дальнему пробегу. Средние показатели скорости от 25 до 40 км/ч. Дальность поездки велосипеда на электротяге может варьироватся в зависимости от характеристик мотора, аккумулятора, погодных условий, ландшафта местности и составляет в среднем на ровном участке дороги 40 км при теплой безветренной погоде.

КПД 500W мотор-колеса, составляющий более 85%, примерно постоянен во всем диапазоне скоростей, крутящий момент максимален при старте, поэтому здесь нет коробки передач, редуктора, вариатора, ременной либо цепной передач или трущихся деталей, подверженных быстрому износу. Плавный набор скорости обеспечивается ручкой »газа» — своеобразным реостатом, управление и защита от перегрузки — контроллером, движущая сила — тяговыми аккумуляторами.

kinshas

Перемотка бесколлекторного мотора.

Для намотки эл. моторов используется медный эмалированный провод.
ПЭВ-2
ПЭТ-155 (температурный индекс 155℃)
ПЭТ-180 (т. и. 180℃)
Они имеют очень прочное покрытие из модифицированного полиэфира и выдерживают шоковый нагрев провода без повреждения изоляции за 200℃.
Такие провода имеют темно-вишневый цвет лака.

Ток и толщина провода:
1А — 0.05мм, 3А -0.11мм, 10А-0.25мм, 15А-0.33мм, 20А-0.4мм, 30А-0.52мм, 40А-0.63мм, 50А-0.73мм, 60А-0.89мм,70А-0.92мм, 80А-1.00мм, 90А-1.08мм, 100А -1.16мм

Можно мотать тонким проводом в несколько жил.
Преимущества и недостатки:
1 — Тонкий провод легче наматывать.
2 — Тонкий провод лучше заполняет зубы, тут можно поспорить, из моей практики, мотал одной жилой более толстого сечения чем до этого был намотан мотор при максимальном заполнении зубов в обоих случаях.
Мне кажется в тонком проводе очень много сечения уходит на лак, в то время как у толстой жилы только одна проблема с заполняемостью, она не заполняет хорошо углы.
3 — Тонкий провод в основном сгорает от перегрева внутренних обмоток, отсутствует достаточный обдув.
4 — Вентиляция толстого провода лучше из-за небольшого количества слоев, 1-2 не больше в основном.

Для получения максимального КПД мотора, необходимо стремиться получить как можно меньшее сопротивление обмоток. Чем меньше сопротивление, тем меньше потери в обмотке и тем выше эффективность мотора. Для достижения этой цели необходимо использовать как можно более толстый провод.

Слишком тонкий провод дает большое сопротивление, и вы не сможете пропустить нужный ток через двигатель. Если просто поднять напряжение, по закону Ома произойдет увеличение тока. Но потери в обмотках(нагрев) сильно возрастут , что приведет к разрушению двигателя.
Для модельных двигателей обычно используется провод диаметром 0.3-0.6 мм, Скопион сейчас мотают проводом 0.35 в несколько жил.

Расчет сопротивления обмотки двигателя я изложил в в другой теме.

Восстанавливаем изоляцию статора.
Перед тем как начать мотать мотор необходимо убедиться, что статор сверху полностью покрыт изоляцией (зеленое покрытие), если нет то восстанавливаем изоляцию.
1. Смола UHU PLUS 300 с порошковым наполнителем, типа окиси цинка.
2 Хаммерайт зеленый, краска ,очень хорошо, но очень долго сохнет.
3. Если повреждения небольшие то густой циакрин 2 — 3 слоя. (Очень плохо держится на металле, не рекомендую.)
4. На голое железо, зашкурив клею стеклотекстолит 0.3мм а потом по контуру вот такой фрезой не быстрей чем на 10000об, (выше часто ломаются)машинкой типа проксон-дремель, вручную по контуру.
hivolt
Намотка мотора

1. Не отрезать провод от катушки если мотаете одной жилой, это сэкономит провод.
2. Закрепить статор в какое нибудь приспособление, а затем, используя обе руки, наматывать витки с нужным усилием, чтобы обмотки получались более компактными.
3. Не использовать металлический инструмент для заправки или уплотнения провода, использовать только дерево или пластик. Хорошо подходят пластиковые карты.
4. Выточить из дерева оправку для выравнивания провода между зубами.
Подобные оправки можно делать по ходу намотки мотора.
5. Чтобы узнать длину провода для одной фазы, необходимо намотать тонким проводом или ниткой необходимое количество витков на один зуб, далее разматываем и измеряем длину, дальше умножаем на количество зубов, это и будет длина провода одной фазы.

Схема намотки статора с 9 зубами

Где 1-2-3 начало а 5-6-4 концы. Те применительно к картинке снизу С(начало) будет -1 и далее ведем счет справо на лево до 6го вывода, по такому порядку и соединяем провода.

Основная схема намотки приведена на картинке ниже.

Как можно объяснить этот эскиз в текстовом формате?
Существует простая форма записи для обозначения намотки:
Обычно статор мотается 3 проводами. Назовем их ‘A’, ‘B’ и ‘С’. Если смотреть на статор сбоку, то намотка провода по часовой стрелке будет обозначена заглавной буквой, а намотка против часовой стрелки — маленькой.
Таким образом,на схеме намотки 9ти полюсного мотора мы должны мотать все зубья в одном направлении, один за другим что видно в текстовой схеме «ABCABCABC». Девять букв, по одной букве для каждого зуба.
Итак берем провод, оставляем около 10 см, и мотаем первый зуб по часовой стрелке. Затем перекидываем провод на 4й зуб и мотаем его. И в заключение мотаем 7й зуб. Потом вторым проводом мотаем зубья 2, 5 и 8. И в завершение третьим проводом мотаем 3, 6 и 9 зубья.
Переход с зуба на зуб изолировать термоусадкой.
Итак, у нас есть намотанный статор и из него торчит 6 проводов. Три провода из них — это начала обмоток, и 3 другие концы. Необходимо заранее маркировать провода.
Есть 6 концов, но только 3 из них подключаются к контроллеру скорости. Теперь, чтобы завершить перемотку необходимо выбрать схему подключения (базируясь на желаемом предназначении мотора).
Существует две конфигурации которыми можно соединить выводы статора:
Первая называется Звезда (Star или ‘Y’), а вторая — Треугольник (Delta).

Каждая конфигурация предлагает немного разные свойства и влияет на мощность мотора. Однако, изготовители двигателей еще не решили, какая схема является лучшим вариантом.
Диаграммы ниже показывают электрические схемы для этих соединений.

После этих картинок, сразу понятно почему эти схемы так называются.

Как правило, соединение «Треугольник» выбирается, если вы хотите получить высоко оборотистый мотор и соединение «Звездой» используется для получения более низких оборотов двигателя и позволяет использовать большие винты.

Если рассмотреть соединение Треугольником и подать напряжение на два вывода, во всех обмотках потечет ток. Для демонстрации того как ток распределиться между обмотками, предположим, что сопротивление одной фазы равно 1 Ом. В этом случае, у нас есть фаза А в 1 Ом, соединенная в паралель с 2мя другими фазами B и С (B и С соединены последовательно) сопротивлением в 2 Ома. По закону Ома можно подсчитать, что 2/3 всего тока пойдут через фазу А и оставшаяся 1/3 пойдет через фазы B и C. Результирующее сопротивление которое увидит контроллер будет 0,66 Ом.

Если мы соединим выводы по схеме Звезда, то весь ток будет всегда идти через 2 фазы в любой момент времени.
Результирующее сопротивление для регулятора будет 2 Ома.

Если мы нагрузим мотор напряжением в 10В, то получим ток около 15А при соединении Треугольником и всего лишь 5А при соединении Звездой. Надо сказать, что соединение треугольником в данном случае дает большую мощность. Так-же, мы получим большие токи, но усилие для поворачивания большого винта может оказаться недостаточным. Можно подать на мотор большее напряжение и все же заставить этот винт крутиться, но возможно, что мотор от этого опять сгорит.

Обороты и напряжение (об/В)

От того как вы намотаете мотор будет зависеть с какими оборотами он будет крутиться и какую батарею вам придется использовать для получения нужной тяги.
Если взять мотор без винта и дать полный газ на, скажем, 6В, мотор будет крутить на своих максимальных оборотах.
Если измерить эти обороты и поделить их на напряжение батареи, мы получим характеристику называемую Обороты на Вольт (RPM per Volt). После того как мы узнали эту характеристику мы уже сможем сказать, как быстро мотор будет крутить на нужном нам напряжении.

Например, наш мотор крутит 8000 Оборотов на 6В.

8000 / 6 = 1333 Об/в

В этом случае с батареей на 10В мотор будет выдавать 13330 Оборотов.
Эта характеристика помогает нам понять на что способен наш мотор, и подходит ли он для поставленной задачи.
Если нам нужен мотор для импеллера, тогда необходимо чтобы мотор имел более высокие Об/В.
Для 3D самолетов, необходимо вращать больший винт, и поэтому обычно используют моторы с более низким Об/В.

Под нагрузкой количество оборотов естественно упадет.

Возвращаясь назад к схемам Треугольника и Звезды. Имеется зависимость между этими двумя схемами и расчетом характеристики Об/В. Если вы соединили мотор звездой и измерили его обороты, вы можете подсчитать какие Об/В получатся при использовании схемы Треугольник и наоборот.

Для перевода от Звезды к Треугольнику надо домножить Об/В на 1.73
Для перевода от Треугольника к Звезде — домножить на 0.578

Таким образом, у нас появляется реальный инструмент для изменения характеристик мотора в зависимости от простой схемы подключения. Некоторые моделисты, зашли так далеко, что подключают все 6 проводов к небольшому блоку коммутации, что позволяет им менять схему в любое время.

Итак, как определить/рассчитать необходимое количество витков и оборотов/В перед намоткой двигателя?

Существуют специальные программы для расчета количества витков при определенных размерах статора и толщины зубов для получения нужного количества оборотов. Но в большинстве случаев, мы просто наматываем максимально возможное количество витков и измеряем параметры получившегося мотора. Используя полученные данные, уже можно понять устраивает нас такое положение дел или нет, и что делать для достижения цели. Метод «тыка» тоже работает достаточно хорошо.

Выводы:
В качестве инструкции можно привести несколько утверждений:
Чем больше витков намотано на зуб, тем большее магнитное поле будет получено на том-же токе.
Чем сильнее поле, тем больший крутящий момент и меньшее количество оборотов на вольт.
Для получения высоких Об/В, необходимо мотать меньшее количество витков. Но вместе с этим падает и крутящий момент. Для компенсации момента, обычно на мотор подают более высокое напряжение.
Соединение Звездой дает больший крутящий момент и меньшее количество Об/В чем соединение Треугольником.

Часть 2. Схемы намотки бесколлекторных двигателей
Можно воспользоваться вот этим калькулятором.

Пояснения к данной таблице:
(A) — мотать по часовой стрелке
(a) — мотать против часовой стрелки
(-) — оставить зуб пустым (Для LRK схем)
Цвета:
черный — не работает
оранжевый -работает, но не очень хорошо
белый — работает
голубой — работает хорошо

Автор описывает 16 способов намотать одно и тоже на 4 зуба. Во всех случаях зубья намотаны по следующей схеме:
Зуб 1 = «A»
Зуб 2 = «a» (схема намотки противоположна зубу 1)
Зуб 7 = «a»
Зуб 8 = «A»
Пример нескольких схем намотки(Начала(Anf) и концы(Ende) обмоток отмечены):
Простая намотка по методом 1278cw.
Схема: AabBCcaABbcC
Данная намотка предназначена для соединения звездой.
Причем надо соединять вместе надо либо 3 «начала», либо 3 «конца».

Почти то же самое, но только почти!
Все три обмоточных провода, намотаны одним методом.
Схема: AaBbCcaAbBcC
На самом деле, намотано НЕПРАВИЛЬНО!
С хорошим контроллером, возможно, и будет работать. Однако, будет очень высокий ток нагрузки и очень плохая эффективность.
Схема, почти та же. Что изменилось?
Начало и конец «B» (синей) фазы были просто поменяны местами.
Получили схему: AabBCcaABbcC
Изменения минимальны, но двигатель будет работать очень хорошо.
В такой схеме концы и начала обмоток чередуются.
Конец «A» следует за началом «B»,
конец «B» следует за началом «C» и
конец «C» следует за началом «A».

В таких условиях, лучше использовать соединение треугольником. Я использую именно эту схему намотки.

Часто встречается следующая схема намотки.
Она часто рекомендуется, как схема для соединения треугольником.

Это лучший (но я предпочитаю верхний) вариант для намотки 10 или 14P 12N моторов.
При таком варианте провода наилучшим образом подходят для соединения треугольником.

Намотка многополюсного мотора в конфигурации 24 зуба / 26 магнитов:

Часть 3. Использованием схемы LRK

LRK мотор был разработан тремя джентельменами по имени Lucas, Retzback and Kuhfuss. Целью их разработки была попытка получить максимально возможное силовое поле с определенным видом статора и типов манитов. Чем сильнее поле, тем большее крутящий момент можно получить. Количество об.в при этом уменьшается. Это не значит, что LRK моторы не могут выдавать высоких оборотов. Они вполне могут выдавать высокие обороты, которые позволяет выдать ваш контроллер скорости.
Для постройки LRK мотора, нам необходим статор с 12ю зубьями. Нельзя использовать статоры с 9ю зубьями. Следующее важное отличие — это схема намотки. Только половина всех зубов наматывается. Это делает намотку двигателя более простой по 2м причинам. Во-первых, надо мотать меньше зубов. И второе — пропущенные зубья позволяют намотать больше витков на зубья которые мы мотаем. В некоторых случаях это сильно помогает.

Итак, рассмотрим схему намотки двигателя LRK:

Данная схема достаточно проста. Мотаем первый зуб против часовой стрелки, затем переходим к зубу 7 и мотаем в обратном направлении, и так 3 раза. C точки зрения электроники — не важно какие метки стоят на ваших выводах. В данном случае все выводы идентичны друг другу. Поэтому можно смело мотать и не бояться запутаться в будущем.

Определяем KV мотора без тахометра.
Тестером на конденсаторе подключив между любых двух фаз конденсатор 0.1-0-0.22 мкФ и сопротивление 1-5ком последовательно. В режиме измерения частоты. Результат в гц разделить на 7 (кол-во пар полюсов) и умножить на 60 сек. Получите об/мин. Далее делите на напряжение -получаете кв. Естественно на холостых.
hivolt
Все расчеты параметров мотора здесь-Расчет основных параметров бесколлекторного мотора.

Обновлено 09.12.2017 в 17:27 [ARG:5 UNDEFINED]