Göra din egen miniatyr Electric Hub Motor (6 / 14 steg)

Steg 6: Faktiskt slingrande motorn

Ett exempel är

AabBCcaABbcC

eller den

A-b-C-a-B-c

Vad? Du bara sjunger alfabetet låten eller något? Slags. De tre faserna i motorn som avses i detta fall som A, B och C.

Stor bokstav anger en slingrande kiralitet, en lägre fall innebär den andra. Till exempel, om A designeras "gör en loop av tråd i den medurs riktningen", betyder sedan en "vind slingan av tråd i moturs riktning". Och en dash eller utrymme innebär en utrullad tand.

De allmänna konventionen är versal lika medurs loop, gemener lika med moturs loop. Men vad är viktigare är konsekvens. Om du gör den ett sätt, hålla fast vid det.

Så vad betyder ovanstående strängen av rotvälska? Börjar på någon tand (Markera detta som din index!), börja göra öglor av kabeln runt det enligt beteckningen. Till Linda två tänder Aa stil, lindar en av dem medsols och den andra motsols (eller vice versa - hålla reda på detta.)

Finns inget "rätt sätt" för att få ren lindningar, men sist sak du vill göra är bara bunt kablar runt tanden med vårdslös överge. För stora motorer, använda latexhandskar för att lätta hand nötning och en trä pluggen att vira ståltråd runt för extra hävstång.

Tyvärr har jag inte för närvarande några bilder för video av mig slingrande en motor. Detta kan ändras inom en snar framtid för att spara tusen ord av förklaring.

Kanske är en av de mest värdefulla resurserna tillgängliga i Kombination bord. Mata in ditt nummer av statorn tänder ("nuten") och ditt antal magneter ("pole") och det kommer att automatiskt generera rätt slingrande mönstret! Tabellen ovan har skapats av en av de galna tyska R/C flygplan Dudes, som verkar vara källan till alla tekniska framsteg i modell motor scenen.

Enda lager, Multi Layered

Du kanske upptäcker att du inte kan få N numret du vill genom att bara slingrande ett skikt av ledningar på statorn. Enkel lösning: hålla slingrande och göra ett andra lager.

Två till tre lager lindningar är i allmänhet gränsen för uppvärmning och kylning ojämnheter för små motorer, och Rm blir löjligt också. Flera lager läggs på Avsluta vänd effekt kommer att bli mer och mer av en faktor.

Om du befinner dig behöva varva många lager, kommer att kanske byta ner en storlek på tråd lindra som.

Hur många varv (N) behöver jag?

Andra mördare frågan om små motor design. Med tanke på andra motor parametrar, kan du backsolve enkelt för minsta N behövs för att uppnå en viss design mål, oftast vridmoment. Redovisning av förluster och antaganden, bör N vara högre än denna med bekväm marginal förklarade kort.

Exempel (Uppdaterad 3/28/2012 för att korrigera den matematik som varit fel i över 2 år! Jag hålla vilket innebär att fixa det och sedan aldrig komma den. I slutändan, nog av du kallade mig ut på den, så grattis. Här är fast matte med också den nya vridmoment konstanta faktor m).

Låt oss säga att jag vill designa en motor inuti ett 12cm (0.12 m) hjul som låter mig klättra en 10% klass (eller ca 5.5 graders lutning) på hastigheten v = 5 m/s (ca 11 km/h), och jag väger m = 65 kg. Gravitationskraften F dra mig tillbaka ner för backen är

F = m * g * synda 5,5 ° = 61N, eller däromkring. Jag

Jag vill klättra berget på 5 m/s. mekanisk kraft är vridmoment * varvtal, men det är också linjär kraft * linjär hastighet.

Således Pm = 61 * 5 = 305 W

Verkar rimligt, rätt? Anta att motorn är en perfekt givare (det inte är definitivt). Den elektriska nödkraftkälla som krävs är också 305 watt.

Antar att mitt batteri är 28 volt, så jag = 305 W / 28 V = 10.9A

För att utöva en linjär kraft av 61N på en radie av 0,06 m (hjulets radie), är vridmomentet T 3.66Nm.

Två variabler, T och jag, har nu fastställts. Motorn är en 12-tand, 3 fas motor, så m är 4 (det finns fyra tänder per fas). Du kan nu minska ekvationen till

T / (4 * m * i) = N * L * R * B

R är ytterst begränsat av storleken på min magnet rotor och innerdiameter på mitt däck - ett ämne som är kommande. Låt oss säga att mitt hjul val har tvingat en maximal stator diameter 70mm, och motorn får inte vara mer än 30mm får plats i min bil.

B är mitt magnetisk fältstyrka. Låt oss anta att det är 1 Tesla för nu - vi ser snart att detta inte är en dålig gissning om din motor magneter är ganska tjock.

T / (4 * m * jag * L * R) = N

Låt oss se vad detta kommer ut.

3.66 / (4 * 4 * 10,9 * 0, 03 * 0,035) = 19,98 = N

Detta värde är en rimlig första uppskattning för antalet varv per tand du behöver. Eftersom hundradelar precision tur fraktioner inte är möjligt, ta närmaste heltal: 20.

Fiol faktorer och Hand vågor

Varje nonideality och ineffektivitet i världen kommer att arbeta för att göra din motor snabbare (läs: mindre torquey) än vad antalet vänder ensam skulle tyda. Därför är det förnuftigt att betrakta detta som absolut minimum antalet varv per tand. Vridmomentet konstant värde som härrör från att använda NIBLR är i allmänhet 20 till 33% för hög för genomsnittliga fractional-slot, permanentmagnet motorer som den typen vi överväger.

Kom också ihåg att motorer inte är perfekta givare. Genomsnittliga effektiviteten av en anständig BLDC motor är någonstans runt 90%. Så, om jag vill utföra denna hillclimb högeffektiva, det är mycket annorlunda än försöker det vid maximal uteffekt. Verkningsgraden hos en motor på maximal uteffekt är alltid mindre än 50%. Detta är något att vara medveten om - om du använder denna "target utgång kraft" metod för att utforma din tur räkna, då du bör ta hastigheten vara någonstans nära din förväntade marschfart. Detta säkerställer att, om något, du overdesign motorn för vridmoment som nonidealities bara ta det ifrån dig.

Motor i exemplet ovan är motorn för Projektet RazEr. I verkligheten har Razer's motor 25 varv per tand - overspecified med ungefär 25%.

För att avsluta, är R och L mekaniska begränsningar dikteras av bilens mekaniska delar medan m, B, N, och jag är elektromagnetisk begränsningar dikteras av ditt val av magneter, tråd och spole layout.