Los motores de tracción eléctrica incorporados en las ruedas representan un método eficaz para proporcionar propulsión a vehículos que, de lo contrario, no fueron diseñados para tener ruedas motrices.

Es decir, son excelentes para la piratería y la conversión de EV. Son compactos y modulares, no requieren el apoyo de los ejes giratorios del vehículo de origen y pueden diseñarse alrededor del vehículo para ser propulsados. De hecho, los motores de bujes eléctricos puros de CC se utilizaron en algunos de los primeros automóviles eléctricos (e híbridos eléctricos).

Tampoco son tan complejos y místicos como se podría pensar. La llegada de mi proyecto RazEr, un scooter Razor con una conversión eléctrica hecha a la medida, ha suscitado muchas preguntas a los constructores aficionados de EV que buscan construir sus propios motores de cubo sin escobillas. Hasta ahora, no he tenido un solo recurso colectivo para señalar a nadie, ni he tenido la confianza suficiente para entender lo que actualmente Construido para escribir sobre él para otros hackers.

Por lo tanto, intentaré demostrar que un motor central magnético de CC sin escobillas es realmente relativamente fácil de diseñar y construir para el aficionado, dejando de lado las consideraciones de acceso a los recursos. Primero expondré algunos de los detalles de la teoría de motores de CC sin escobillas aplicados a los motores de cubo. Proporcionaré algunos pensamientos e indicaciones sobre la construcción mecánica del motor en sí y sobre la fuente de los componentes principales. Finalmente, analizaré brevemente las formas de controlar su nueva fuente de movimiento. El arreglo de este Instructable está diseñado para una lectura. mediante Primero, porque transmite teoría y consejos más que instrucciones específicas sobre cómo crear un motor en particular.

Está pensado como un cebador básico en los motores de cubo sin escobillas de CC. Se utilizarán muchas suposiciones, atajos y "Reglas de pulgar y mano de la industria de pasatiempos de R / C". A propósito, la información no es de naturaleza académica, a menos que no haya forma de evitarla. La intención no es diseñar un motor que mantenga una eficiencia superior al 95% en una banda de potencia de mil RPM, ni ganar la próxima competencia de vuelo eléctrico, ni diseñar un motor principal que funcionará a una potencia constante durante los próximos 10 años en un proceso industrial. Los teóricos del motor evitan tus ojos.

Asumiré cierta familiaridad con los conceptos básicos del electromagnetismo para explicar la física del motor.

A continuación se muestra un diagrama de piezas en despiece de un prototipo de motor que estoy en proceso de diseñar y construir. Aclaremos algo del vocabulario y la nomenclatura de inmediato. los puede (o carcasa) tienen una disposición circular de imanes (llamado eléctricamente polos) y está soportado en uno o ambos extremos por tapas de los extremos. Todo este conjunto giratorio es el rotorgar. Internamente, el estator es una pieza especialmente formada de piezas de hierro laminado (la apilar) que contiene devanados (o bobinas) hechas de vueltas de cable magnético sobre sus proyecciones (dientes). Se monta rígidamente a la eje (un eje no giratorio) que también sienta el aspectos para el montaje del rotor.

Suministros:

Paso 1: Consideraciones de diseño del motor del cubo

¿Es un motor de cubo la elección correcta para su vehículo eléctrico? Responde estas pocas preguntas simples …

Quiero decir, lea estos puntos que resaltan algunas desventajas de diseño y consideraciones involucradas en el uso de motores de cubo. No son soluciones perfectas para cada problema de manejo, y algunas de las deficiencias son dictadas por las leyes de la física.

Motores de cubo arE inherentemente más pesado y voluminoso que las ruedas motrices..

Hasta que hagamos superconductores mágicos de nanotubos de carbono. en masa Los motores son esencialmente trozos de acero y cobre, ambos elementos muy pesados. Lo que sucede cuando aumenta el peso de una rueda dos o tres veces es un aumento drástico de la rueda.mi peso no suspendido de un vehículo, o peso que no es sostenido por una suspensión. Para aquellos de ustedes que conocen la ingeniería de suspensión de vehículos, el peso no suspendido afecta negativamente la conducción y la comodidad de un vehículo. Si acaba de colocar motores de cubo en un vehículo dotado previamente con ruedas impulsadas indirectamente, espere un cambio en el rendimiento de la conducción.

Esto preocupa más a los automóviles de pasajeros y deportivos que a cualquier otra cosa, ya que la mayoría de los vehículos eléctricos pequeños, como las bicicletas y los scooters, no tendrán ninguna suspensión. Sin embargo, la palabra clave aquí es pequeña. Es posible que haya recopilado de mi otro instructivo que algunas veces es casi imposible instalar un motor más grande en un espacio cerrado. Un motor de cubo inevitablemente ocupará más espacio en la rueda del vehículo. Esto importa menos para ruedas y vehículos más grandes. El MINI QED y el Mitsubishi MIEV son ejemplos de motores de cubo del tamaño de un automóvil que se han integrado bien en el diseño del vehículo a través de una reingeniería bastante seria de cómo las ruedas se adhieren al chasis del automóvil. Es posible que tenga que hacer lo mismo para su scooter, bicicleta o sillón.

Por lo general, un tren motriz de eje central producirá menos torque que un sistema de transmisión indirecta

No espere humo de neumáticos de sus motores de cubo. Un motor de accionamiento indirecto, como uno adaptado a las ruedas a través de una transmisión, tiene la ventaja de multiplicación de par. Así es como un motor diésel de 400 caballos de fuerza en un semi camión se puede transportar y 80,000 libras más en una carretera de montaña, pero un Corvette de 400 hp no podría hacer lo mismo: el semi motor pasa por un arreglo de engranajes meticulosamente complejo para transmitir muchos miles de Pies-libras de torque en las ruedas motrices. Un Corvette es ligero y rápido, y por lo tanto, los 400 caballos de fuerza en su motor son principalmente la velocidad.

Desde la mecánica física, el poder. salida Es un producto de ambos torque. y velocidad. Debido a las curiosidades en las leyes de la naturaleza, es mucho más fácil hacer una fas t pero bajo par motor que un lento y alto par uno, siendo iguales los niveles de potencia de salida.

En lo que respecta a los motores, esta es la razón por la cual su motor de perforación típico gira a más de 30,000 RPM, pero solo obtiene unos pocos cientos de RPM en la punta del destornillador. El motor de perforación ha sido diseñado para producir la máxima potencia a velocidades de rotación muy altas, que se envía a través de un reducción de engranajes para arrancar las brocas con la fuerza suficiente para hacer esto.

Pero tu motor central es manejo directo. No hay un montón de cosas de acero puntiagudo para convertir su velocidad de rotación en torque. Un motor de cubo puede solo pierden ventaja mecanica Porque la rueda esencialmente debe ser más grande en diámetro que el motor. Comparativamente, pocos motores integrados en las ruedas tienen engranajes internos; estos se encuentran con mayor frecuencia en las bicicletas, ya que tienen un gran diámetro y, por lo tanto, mucho espacio para trabajar. No es mucho más difícil incorporar un juego de engranajes en el motor de su buje, pero está fuera del alcance de este Instructable.

La conclusión es que, si bien un motor de corriente continua de 750 vatios en su Go-Ped puede permitirle realizar un lanzamiento de giro de la rueda, un motor de 750 vatios probablemente no lo haga.

Las unidades motrices del motor del concentrador generalmente serán menos eficientes eléctricamente que un sistema de accionamiento indirecto

Es cierto que los motores de cubo evitan prácticamente todas las pérdidas mecánicas asociadas con un embrague, transmisión, ejes y engranajes que normalmente se encuentran en el tren motriz de un vehículo. De hecho, solo los componentes de la unidad pueden consumir entre un 15 y un 20% de la potencia producida por el motor. Imagínese si se hubiera ido, ¿qué podría hacer con un 15 a 20% más de potencia?

Por lo general, un motor de cubo tendrá un par producido para forzar en el suelo la transmisión de casi 1. El par del motor solo tiene que pasar por el neumático, con sus fuerzas de rozamiento y deformación. Pero lo que duele el motor del buje es eléctrico eficiencia.

Un motor es un transductor. La potencia eléctrica de entrada y la potencia mecánica son, por lo general. La potencia eléctrica se define como

Pe = V * I

donde V es el voltaje a través del motor e I es la corriente que fluye hacia el motor. V tiene unidad de voltios y I tiene unidad de amperios. La potencia mecánica es

Pm = T * ω

donde T es el par de torsión en Newton-Meters y ω es la velocidad de rotación en radianes por segundo (unidades 1 vez, porque los radianes no tienen unidad!)

Es perfectamente dentro de la razón estar ingresando energía eléctrica al motor pero no obtener rotación. Se llama puesto o rotor bloqueado Condición, y mata motores. Esto ocurre cuando T no es suficiente para vencer las fuerzas que empujan contra un motor; piense en subir una cuesta muy empinada.

En este caso, su eficiencia es precisamente cero. Zilch, nada nihil, nada. La potencia mecánica de salida es cero, pero la potencia eléctrica de entrada es distinta de cero.

Si bien es cierto que ambos motores deben arrancar el vehículo desde una posición de reposo y, por lo tanto, tienen una eficiencia cero durante una fracción de segundo, el hecho de que los motores de cubo debe funcionar de manera continua a una T alta y una ω baja es el factor distintivo. Otras leyes de la física dictan los límites de la salida de par, que llegaré en breve. A hub motor tiene que dibujar un corriente superior por lo mismo salida de par, y la corriente es lo que causa el calentamiento de los cables (no voltaje). Cuanto más corriente hay, más calor se genera.

Se llama Calefacción joule y se rige por la ley del poder Pj = I² * R . Es una ley cuadrada: el doble de la corriente, cuadruplicar el calor.

Ahora puede ver por qué los motores de cubo son menos eficientes eléctricamente que los motores de accionamiento indirecto. Los motores de cubo son criaturas de baja velocidad, e inevitablemente pasarán gran parte de sus vidas en o cerca del estado de pérdida. Esto ocurre cuando el vehículo se está moviendo a baja velocidad o acelerando. Un motor central verá más momentos de eficiencia baja o nula que un motor de engranaje impulsado indirectamente.

La conclusión es que está preparado para ver un decremento en la vida útil de la batería si cambia su sistema de transmisión existente por un motor central.

Ahora Como le dije las razones para no construir y usar motores de cubo, veamos cómo puede construir y usar motores de cubo.

Paso 2: El motor DC sin escobillas

En el corazón de la mayoría de los motores de cubo se encuentra un motor de CC sin escobillas.Para construir un motor de cubo correctamente, debe comprender algunos conceptos básicos de los motores de CC sin escobillas. Para comprender los motores de CC sin escobillas, debe comprender los motores de CC sin escobillas. Si ha tomado una clase de controles, es probable que haya usado motores de CC con escobillas como una "planta" para probar sus controles.

He resaltado y en negrita las jugosas cosas que necesitarás, pero por el bien de la continuidad, es probable que sea bueno atravesar todo de todos modos.

Cepillado DC Motor Física

Quizás el mejor cebador de motor DC que he visto (no soy parcial En todo, lo prometo chicos! Pinky promesa!) es el MIT OpenCourseware notes para 2.004: Dinámica y Control II. Léalo en su propio tiempo libre, pero el resumen básico es que un motor de CC con escobillas es un transductor bidireccional entre la potencia eléctrica y la mecánica que se caracteriza por una constante del motor Km, y un resistencia interna Rm . Por simplicidad, inductancia del motor. L no será considerado. Esencialmente, si conoce Km y Rm, y algunos detalles sobre su fuente de energía, puede caracterizar más o menos todo su motor.

Actualizar10/06/2010: El enlace del documento original de 2.004 está muerto, pero aquí hay uno que es más o menos el mismo contenido. También de MIT OCW.

La constante del motor Km contiene información sobre la cantidad de par que su motor producirá por amperio de consumo de corriente (Nm / A) así como cuántos voltios su motor generará a través de sus terminales por unidad de velocidad a la que lo hace girar (V / rad / s, o Vs / rad, o simplemente V * s). Esta "constante de EMF inversa" es numéricamente igual a Km, pero algunas veces se llama Kv.

En un motor de corriente continua, Km viene dada por la expresión

Km = 2 * N * B * L * R

dónde norte es el numero de bucles completos del alambre que interactúa con su campo magnético permanente de fuerza B (medido en Tesla). Esta interacción se produce a través de una cierta longitud L que es generalmente la longitud de tus imanes, y un radio R cual es el radio de tu motor. los 2 viene del hecho de que su bucle de cable debe ir a través luego de vuelta a través de El área de influencia magnética para cerrarse sobre sí misma. Esta R no tiene nada que ver con Rm, por cierto.

Como un lado, usaré solo unidades SI (métricas !!!!!) aquí porque son mucho más fáciles de usar para la física.

Veamos la expresión para Km otra vez. Sabemos por la última página que

Pe = V * I y Pm = T * ω

En el motor ideal de 100% de eficiencia (el transductor perfecto), Pe = Pm, porque el poder en es igual al poder fuera. Asi que

V * I = T * ω

Dónde hemos visto esto antes? Intercambia algunos valores:

V / ω = T / I

Kv = Km

Oh broche.

El hecho de esto es que, al conocer algunas dimensiones clave de su motor: la intensidad del campo magnético, la longitud de la interacción magnética, el número de giros y el radio de la armadura, puede realmente aumentar las cifras de rendimiento de su motor. generalmente a dentro de un factor de 2.

Ahora es el momento de …

El motor DC sin escobillas

Los motores BLDC se encuentran en la Zona gris incómoda entre el motor de CC y los motores de CA. Existe un desacuerdo importante en la comunidad de EE y la ingeniería de motores acerca de cómo una máquina que se basa en una corriente alterna trifásica puede denominarse un motor de CC. El factor diferenciador para mí personalmente es:

En un motor de CC sin escobillas, los interruptores electrónicos reemplazan el interruptor mecánico de cepillo y cobre que encamina la corriente a los devanados correctos en el momento correcto para generar un campo magnético giratorio. El único deber de la electrónica es emular el conmutador como si la máquina fuera un motor de CC. No se intenta utilizar métodos de control del motor de CA para compensar las características de CA de la máquina.

Esto me da una excusa para usar los métodos de análisis de motores de CC para diseñar de manera rudimentaria motores BLDC.

Admito que no tengo un conocimiento profundo de las máquinas BLDC o AC. En otro atrevido acto de subcontratación, lo alentaré a que lea detenidamente la increíble tesis de 350 páginas de James Mevey sobre cualquier cosa y todo lo que siempre quiso saber sobre Brushless Motors. Como, en serio siempre.

Hay muchas cosas que tu no hacer sin embargo, es necesario saber en qué consiste, por ejemplo, cómo funciona el control orientado a campos. Lo que es extremadamente útil para entender los motores BLDC es la derivación de sus características de torque de las páginas 37 a 46. El breve resumen de cómo funcionan las cosas en un motor BLDC es que un controlador electrónico envía corriente a través de dos fuera de Tres Fases del motor en un orden que genera un campo magnético giratorio, una cosa realmente trivial que se ve así.

La razón que consideramos dos de tres fases es porque una 3 motor de fase tiene, fundamentalmente, 3 Conexiones, dos de las cuales se utilizan a la vez. Aquí hay una buena ilustración de las posibles configuraciones de cableado trifásico. La corriente debe venir en una conexión, y salir de la otra.

En Mevey 38, ecuación 2.30, el par de torsión de una fase de motor BLDC viene dado por

T = 2 * N * B * Y * i * D / 2

donde Y ha reemplazado a L en mi ecuación de motor de CC anterior y D / 2 (la mitad del diámetro del rotor) reemplaza a R.

Si lo haces a mi manera, se convierte en

T = 2 * N * B * L * R * i, reemplazando D / 2 con R.

Recuerda ahora que dos fases del motor tienen corriente. yo fluyendo en ella Por lo tanto, T = 4 * N * B * L * R * i

Estas son las ecuaciones que se deben saber para una estimación simple del par BLDC. La producción de par máximo es (modestamente) igual a 4 veces el:

número de vueltas por fase

fuerza del campo magnético permanente

longitud del estator / núcleo (o el imán también, si son iguales)

radio del estator

corriente en los devanados del motor

Como era de esperar, esto se escala linealmente con la corriente. En la vida real, esto probablemente te pondrá dentro de un factor de dos. Es decir, su producción de par real podría estar entre este teórico T y T / 2

Espere, 4 ? ¿Significa eso que si convierto mi motor de CC con escobillas en un motor sin escobillas, de repente tendrá dos veces el par? No necesariamente. Esta es una construcción matemática: los bobinados de un motor de CC se consideran de una manera diferente, lo que hace que la definición de N y L cambie.

A continuación, veremos cómo usar esta ecuación para dimensionar su motor.

Actualización del 28 de julio de 2010a la definicion de t

En la ecuacion T = 4 * N * L * B * R i, el constante 4 proviene de la derivación de un motor con un solo diente por fase, asumiendo que norte es el numero de vueltas de alambre por diente en el estator

La derivación completa de esta constante implica que cada bucle de cable sea realmente dos Secciones de alambre, cada una de longitud. L. Esto se debe al hecho de que un bucle implica cruzar el estator y luego volver a retroceder. A continuación, en un motor BLDC, dos Las fases están siempre alimentadas, por lo tanto aportando par.

Podemos observar que en un motor con solo 1 diente por fase (un estator de 3 dientes), no hay más factores multiplicativos. Sin embargo, por cada diente que agregues por fase (2 dientes por fase en un estator de 6 dientes, 3 dientes por fase en un estator de 9 dientes, etc.) la constante anterior debe multiplicarse en consecuencia. La constante frente a la ecuación explica esencialmente la número de pases activos de alambre, que es 2 pasadas por bucle, 2 fases, tiempos activos. número de dientes por fase.

Entonces, lo que realmente quiero decir es que T = 4 * m * N * B * L * R * i dónde

metro = el recién definido dientes por fase contar.

Como aún no se han introducido los devanados, tenga en cuenta que el número de dientes por fase en el devanado dLRK es 4.

Paso 3: El motor DC sin escobillas y tú

Entonces, ¿cómo

T = 4 * m * N * B * L * R * i , de otra manera conocido como T = Km * i

afecta el diseño de tu motor, y por qué estoy golpeando brutalmente esfuerzo de torsión ¿tanto? Porque esfuerzo de torsión En última instancia, es lo que te transporta y es uno de los componentes de la potencia mecánica. Pm. Una vez que determine aproximadamente la cantidad de potencia mecánica que necesitará, puede dimensionar los cables y los componentes de manera adecuada.

Observe algunas características clave de la ecuación y cómo afectan el rendimiento del motor:

El par aumenta con el número de vueltas. norte

… y radio del estator R

… y la fuerza del campo magnético segundo

� … y longitud del estator L

… y corriente sinuosa yo.

Lo que observamos aquí es que, hasta cierto punto, puede escalar las características del motor a escala lineal para estimar el rendimiento de otro motor.

Este es el número uno de "R / C Hobby Industry Hand Wave". El concepto de vueltas y tamaños de motor.

Un motor de 100 mm de diámetro, en igualdad de condiciones, producirá el doble de par que un motor de 50 mm de diámetro.

Un motor con un campo magnético permanente de 1.2T probablemente tendrá un 20% más de torque que un motor de 1T. Y así.

Esto tiene sus límites: no se puede suponer razonablemente que se pueden quintuplicar sus devanados y obtener 5 veces el par, otras características magnéticas de los motores, como la saturación, entran en juego. Pero, como se mostrará, no es irrazonable extrapolar el rendimiento de un motor de 25 dientes por estator de un giro de 20 turnos, y tal.

El bobinado LRK

En el fondo de todo esto, lo que estoy diseñando y haciendo es un fraccional-slomotor trifásico de imán permanente. Que frunk ¿eso significa? los ranura fraccional solo significa que (pares de polos magnéticos * fases) / (número de dientes en el estator) no es un número entero. Si entendiste eso, lo sabes más que yo.

Una breve explicación es que la relación de "número de dientes del estator" a "número de pares de imanes" afecta fuertemente las características físicas del motor. Un "par de polos magnéticos" se define como dos imanes, uno con el polo norte mirando radialmente hacia el interior y el otro con el polo N mirando hacia afuera.

Esta relación, comúnmente llamada T: 2P (para dientes a 2x polos totales), afecta la cogging del motor, es decir, su suavidad.

Obtenga un motor de cepillo de CC y gire el eje; se requiere una cantidad mínima de torsión para "hacer clic" en la siguiente posición estable. Esto es cogging. Causa vibraciones indeseables y efectos del sistema eléctrico de alto orden, y no nos gusta.

Un tipo de devanado de motor con T: 2P cercano a 1 (pero no 1 exactamente, que da como resultado un motor que no quiere moverse) reduce sustancialmente la retención (casi a cero) y es el devanado de "motor pequeño BLDC" más popular alrededor. Se llama el Devanado LRK, después de los señores Lucas, Retzbach y Kuhlfuss, quienes documentaron el uso de este devanado para los constructores de aviones modelo en 2001. No solo ofrece un bajo apilado, sino también facilidad de enrollamiento y escalabilidad.

Aquí hay figuras del devanado LRK básico y una variante llamada DLRK (LRK distribuido).

Lo que se saca aquí es que usar un estator con 12 dientes (o ranuras, el área entre los dientes) y 14 imanes (es decir, 7 pares de polos) le dará un motor bastante decente para comenzar y usar en su incipiente carrera de ingeniería del motor.

La diferencia entre los dos estilos de bobinado es sutil. El devanado LRK distribuido tiene una menor efecto de final de turno. Un giro final es el cable que tiene que envolverse fuera del campo magnético para cerrar el bucle. Aporta no par, pero tiene una resistencia (todos los cables tienen resistencia distinta de cero; no estamos hablando de superconductores aquí). El dLRK evita agrupar el extremo y se convierte excesivamente, lo que resulta en un motor ligeramente más eficiente. Ligeramente como en uno o dos puntos porcentuales, nada más que ganar un Premio Nobel.

A continuación se muestra una imagen del núcleo del motor de Razer con un devanado completo de dLRK.

Paso 4: El estator: Obtención, cuidado y alimentación

En las últimas 4 páginas he dicho "estator estator estator estator". ¿Qué es el estator, y de dónde sacas uno? El estator es el componente industrial especializado más doloroso número uno que se adquiere para la construcción de un motor, en general, y generalmente es lo que terminas diseñando tu sistema de energía alrededor solo porque tienes uno y por Robot Jesus vas a usarlo.

El estator es difícil de "hacer" porque requiere el apilamiento y la colocación de muchas capas de láminas de acero muy delgadas y aisladas eléctricamente. Tampoco cualquier "chapa de acero": aquí no hay parches de techo galvanizados de Home Depot. El acero para motores se llama "acero eléctrico" o "acero transformador" y son aleaciones especiales que contienen alto contenido de silicio. Esto realza las características magnéticas del acero. y reduce su conductividad.

Entonces, ¿por qué lo hace? tener Para ser laminado - y especialmente aislados? Esto se debe al fenómeno de las corrientes de Foucault. La historia corta es que los imanes en movimiento sobre los materiales conductores causan que el material amortigue el movimiento del imán. En un motor, eso significa tu El motor está tratando de frenar tan fuerte como está tratando de ir. Esas corrientes de Foucault se convierten en calor. Si tomas el método al que van la mayoría de los constructores de motores nuevos:

"Bueno, simplemente lo cortaré de una placa de acero gruesa o un bloque o algo. Tengo una máquina de fresado, funcionará, ¿verdad?"

Lo hará, pero harás un calentador que ocasionalmente se contrae, en lugar de un motor que se calienta a medida que funciona.

Tener láminas de material de baja conductividad laminadas significa que las corrientes de Foucault se neutralizan en gran medida. Para motores de baja velocidad, esta "pérdida de corriente de Foucault" o "pérdida de núcleo" puede ser despreciable. Para motores de alta velocidad, puede consumir hasta un 15 a 20% de la potencia.

Entonces, ¿dónde consigo un estator?

Esta será la única sección de "cómo llegar" que no en la página de Recursos, porque generalmente no solo vas y conseguir uno.

Debido a que requieren la perforación, el apilado y, por lo demás, el procesamiento de cientos de pequeñas láminas de acero, los estatores se diseñan una vez y luego se producen en masa por miles. Esta producción en masa es la razón por la cual son difíciles de conseguir. nuevo Si eres un aficionado o motor hacker.

Afortunadamente, los dispositivos e implementos en los que terminan estos miles de estatores producidos en serie están disponibles de segunda mano, gratis o como chatarra.

Copi laser impresoras

Mi fuente favorita # 1 para los estatores, ya que tienden a ser abandonados por la docena a medida que los departamentos e instituciones obtienen nuevos equipos. Las copiadoras de sobremesa Canon, HP, Xerox y Ricoh tienden a ser ricas en estatores de 12 dientes en el rango de 50 a 55 mm. En este caso, mayores y mayores siempre es mejor El motor de Project RazEr provino de una copiadora láser gigantesca (que sobresale en el piso, necesita su propia habitación en la oficina), que no solo produjo el gran motor, sino también varios motores de CA más pequeños y un cubo de engranajes, ejes, y poleas. El equipo de impresión siempre es una buena opción para los componentes electromecánicos, aunque las unidades nuevas tienden a usar motores paso a paso, que no son adecuados para la conversión.

Los motores de copiadora más grandes que he visto (antes de que entren en el ámbito de la inducción de CA) tienen estatores de 70 mm.

Estas cosas aparecen gratis todo el tiempo en Craigslist, o unidades de cosas gratis en las instituciones. Las estaciones de reciclaje electrónico también merecen una llamada.

Antiguos motores de corriente continua y acumuladores.

Los motores viejos con devanados quemados o cojinetes desgastados se desechan todo el tiempo. Los motores de corriente continua son impredecibles. Las armaduras de motor DC tienden a diseñarse con números impares De los dientes porque la falta de simetría contribuye a la suavidad. Mientras que los estatores con números de dientes que son un múltiplo impar de 3 puede ser convertidos en motores, no pueden usar el devanado LRK.

Debido a que las armaduras de los motores de CC giran internamente, tienen dientes que se proyectan hacia el exterior, lo que los hace ideales para la conversión de BLDC si el número de dientes es correcto.

Motores de inducción de CA y especialmente Los motores trifásicos de CA suelen ser buenas apuestas para el hierro útil, excepto que tienden a tener una forma convencional, es decir, un rotor en el interior y un estator en el exterior. Queremos lo contrario, pero si solo quieres un motor, este es un buen lugar para comenzar.

El "viejo motor de chatarra" incluye los "viejos aparatos de cocina de chatarra", que a menudo utilizan una variante del motor de CC cepillado llamado motor universal. Estos tienden a tener armaduras de 12, 18 o 24 dientes, especialmente grandes mezcladoras de velocidad múltiple, generalmente de menos de 50 mm de diámetro.

Compra uno

¿Sabes cómo dije que no puedes comprarlos? Mentí. Los aficionados se han convertido recientemente en un mercado tan grande que algunas compañías realmente hacen valores estatores que están vacíos de bobinas y ya están recubiertos para aceptar los suyos.

Para la selección más amplia, vea los estatores del motor de GoBrushless. Echa un vistazo a los 65 mm, 18 ranura uno!

Para los que cuentan con recursos monetarios, muchas tiendas se especializan en núcleos de laminación de prototipos y de corto plazo, incluido ProtoLam, que lleva el nombre adecuado. Tenga cuidado: solo un estator hecho para su diseño puede costar varios cientos de dólares, pero si está totalmente obsesionado con rodar el suyo, el recurso está disponible.

¿Qué tamaño de estator necesito?

La pregunta asesina.

Recuerda la ecuación de torque

T = 4 * m * N * B * L * R * i

Para la mayoría de las condiciones operativas razonables, puede considerar:

T ser un objetivo de diseño. Un objetivo para la aceleración o el ascenso en pendientes requiere una fuerza mínima en el suelo, lo que se traduce en un par motor en el motor.

norte para ser la variable primaria que puedes controlar. Esto está ligeramente acoplado a yo, que depende de la tensión de la batería.

R y L son los parámetros establecidos por su estator. En cierto sentido, metro también lo determina su estator; después de todo, tiene un número fijo de dientes que deben ser divisibles entre 3 para este tipo de motor.

segundo Esta es la fuerza del campo magnético permanente sobre el que actúa el estator, establecida por la fuerza de su imán (y un factor mecánico que debe discutirse)

Claramente este es un problema de optimización multivariable. Si tienes un elección de cuán grande puede ser tu estator, la respuesta es El más largo. Cuanto mas L y R puede empaquetar en la expresión, menos norte y yo necesitas. Recuerda esa corriente del motor. yo Es el mayor contribuyente a la pérdida de calefacción y eficiencia.

Si tu L y R ya están configurados porque tienes un estator extraído y quieres usarlo, entonces las únicas variables realistas que puedes jugar son norte y segundo.

Paso 5: Imanes y alambre de imán

Hasta ahora, solo he estado agitando la existencia de "MAGNETS". Fin de la historia. Existen imanes permanentes.

… Sí, definitivamente los hay, y usted realmente puede especificarlos y comprarlos de acuerdo con sus necesidades. El tipo de imán permanente utilizado en la mayoría de los motores BLDC pequeños es hoy Neodimio hierro boro Imanes de química. Se encuentran dentro de un grupo de materiales magnéticos llamados tierra extraña Imanes, porque Nd es un "metal de tierras raras". Estos no son realmente tan raros, lo que ayuda a explicar por qué los imanes NIB no le cuestan un brazo y una pierna.

En realidad, una copia de seguridad. Ellos puede. Los imanes NIB pueden ser tan poderosos que saltan a través de un pie o más o se abren al aire y se cierran de golpe. Si estás atrapado en medio, podrías sufrir un mundo de dolor. Todo el mundo ya ha visto las consecuencias de la mano de alguien atrapada entre dos bloques magnéticos NIB cuadrados de 4 pulgadas que chocan, no estoy enlazando eso. Como consejo para el futuro: ¡Tenga mucho cuidado con los imanes!

Un imán NIB típico se clasifica como Nxx, donde xx es un número entre 28 y 52 (a partir de este escrito). El número es ese imán producto de energía magnética. Sin sumergirse en la física de E&M, más alto es mejor.

A un costo, por supuesto. Los imanes NIB son conocidos por ser sensibles a las altas temperaturas. los Curie Point De un imán permanente es el punto en el que deja de ser un imán permanente. No, no recuperan su magnetismo después de que se enfrían. Para imanes NIB de ultra alta resistencia, esto podría ser tan bajo como 80 grados centígrados (o alrededor de 150F).

Eso no es muy alto en absoluto: puede desechar fácilmente un motor si lo hace demasiado caliente.

Aquí hay un enlace que explica las calificaciones de imán con bastante claridad. La misma persona es también un distribuidor de buena reputación de todo tipo de caos magnético.

Un imán NIB típico tal como se usa en un motor tendrá un flujo de la superficie remanente de 1 tesla. Si obtiene los Good Magnets, es seguro asumir que segundo en la expresión de torsión T = 4 * m * N * B * L * R * i es igual a 1.

Por lo tanto, la ecuación se reduce a T = 4 * m * N * L * R * i .

El hecho para llevar de los imanes es que más fuerte es mejor hasta que su motor se calienta demasiado. No duele tener un campo B más fuerte. Obtener lo último y lo mejor en imanes N52 puede aumentar tu B a 1.1 o 1.2.

Me referiré a cómo especificar nuestros nuestros imanes en breve, pero mientras tanto …

Cable magnético

Un imán permanente sentado allí no hace nada. No es muy interesante mirar. Lo que hace que el motor funcione es el cambio de electroimanes. Si has pasado por una clase de física con gusto, has hecho un electroimán con un alambre y un clavo.

No conecte esto en la pared como el suyo de verdad.

Cada uno de los 12 dientes en el estator funciona como un electroimán. De la misma clase de física, recuerde que por cada vuelta de cable que rodeaba el clavo, el electroimán se hizo más fuerte. El mismo trato con los dientes del estator - esta es la razón norte Es un factor en la ecuación.

Así que puedes hacer un motor de 20,000 vueltas y terminar con él, ¿verdad? Claro, si desea ejecutar 10,000 voltios para impulsar la corriente a través de sus devanados y significar algo.

Hay algunas limitaciones a considerar al diseñar sus devanados. El cable magnético ocupa espacio físico. Básicamente, dado un conjunto de restricciones de espacio, cuanto más giros quieras enrollar, más pequeño debe ser el cable. Esto tiene sentido desde una perspectiva física. Eventualmente, cuando usa nanocables, puede tener un motor de 10 mil millones de vueltas que llena todas las ranuras hasta casi el 100% de llenado para un máximo caos magnético.

Excepto la resistencia de su motor. Rm Sería astronómico. Esta es otra restricción. Elegir el número de vueltas es un equilibrio cuidadoso entre obtener el Km que quieras pero minimizando Rm. La resistencia del motor puede solamente contribuir a pérdida. Puede solamente herirte. Por lo tanto, el objetivo de casi todos los devanadores de motor de hobby es minimizar la resistencia.

Esto significa usar como Algunas vueltas del cable de calibre más grande. puedes conseguir el Km Eso te satisface. El One Wiki tiene una gran tabla de resistencias de cable de cobre AWG.

El alambre magnético viene en muchos sabores, todos son, al final, alambres de cobre sólido recubiertos conformalmente. Este recubrimiento puede ser de esmalte, poliuretano, epoxi o en motores exóticos / de alta temperatura, fluoropolímeros y fundas de fibra de vidrio enrolladas. Las calidades más baratas generalmente tienen aislamiento de esmalte y funcionarán hasta aproximadamente 150 grados centígrados.

En este punto, sus costosos imanes N52 ya se habrían vaporizado, a menos que esté totalmente decidido a llevar su motor a los límites (lo que significa que este tutorial no le ayudará en absoluto), no se derroche en un costoso cable HT.

¿Puedes manejarlo físicamente?

No subestimes la fuerza de una hebra de cobre. Podría estar acostumbrado a un cable magnético de calibre 28, 24 o 20, que es lo suficientemente pequeño como para ser despreciablemente suave. Tal vez molesto suave. Ahora intente doblar un cable sólido de 16 o 14 AWG, que está bastante cerca del grosor de las cuerdas de bajo de un piano. Ahora imagine que tiene que doblar esto alrededor de una esquina de solo milímetros de radio, posiblemente 100 veces o más.

Si está teniendo dificultades con un soporte de cable de monstruo, puede considerar dividirlo en hebras paralelas equivalentes de cable más pequeño. El motor de RazEr estaba enrollado con doble calibre 22 después de que tuve dificultades para luchar alrededor de calibre 18 durante 25 giros. ¡Usa la tabla de calibres de alambre para comparar diámetros!

Paso 6: En realidad enrollar el motor

Si nunca ha accionado un motor antes, los diagramas de devanados LRK probablemente carecen de sentido. Este es un momento en el que necesita aprender la nomenclatura de los aficionados a los motores.

Un ejemplo sería el devanado dLRK:

AabBCcaABbcC

o el clásico devanado LRK, A-b-C-a-B-c

¿Qué? ¿Acabas de cantar la canción del alfabeto o algo así? Mas o menos. Las tres fases del motor se denominan en este caso como A, B y C.

Una letra mayúscula indica una quiralidad sinuosa, una minúscula significa la otra. Por ejemplo, si UNA se designa "hacer un bucle de cable en el sentido de las agujas del reloj", luego una significa "enrollar el bucle de cable en sentido contrario a las agujas del reloj". Y un guión o espacio significa un diente desenrollado.

La convención general es que la letra mayúscula es igual al bucle en el sentido de las agujas del reloj, la minúscula es igual al bucle en sentido contrario a las agujas del reloj. Pero, lo que es más importante es consistencia . Si lo haces de una manera, quédate con él.

Entonces, ¿qué significa la cadena de gibberish anterior? Comenzando en cualquier diente (¡marque esto como su índice!), Comience a hacer bucles de alambre a su alrededor de acuerdo con la designación. Enrollar dos dientes Automóvil club británico estilo, enrolle uno de ellos en el sentido de las agujas del reloj y el otro en sentido contrario a las agujas del reloj (o viceversa, haga un seguimiento de esto)

No existe un "método correcto" para obtener devanados limpios, pero lo último que desea hacer es juntar los cables alrededor del diente con un abandono imprudente. Para motores grandes, use guantes de látex para aliviar la abrasión de las manos y una clavija de madera para enrollar el cable para un apalancamiento adicional.

Lamentablemente, actualmente no tengo ninguna imagen de video en la que se enciende un motor. Esto podría cambiar en un futuro cercano para salvar mil palabras de explicación.

Quizás uno de los recursos más valiosos disponibles es la tabla de combinación. Ingrese su número de dientes de estator ("nuten") y su número de imanes ("polo") y generará automáticamente el patrón de enrollamiento correcto. La tabla anterior fue generada por uno de los Locos D-R del avión alemán, que parecen ser la fuente de todos los avances tecnológicos en la escena del modelo de motor.

De una sola capa, capas múltiples

Usted puede encontrar que no puede obtener el norte número que desea enrollando solo una capa de cables en el estator. Solución simple: seguir enrollando y hacer una segunda capa.

Los devanados de dos a tres capas son generalmente el límite de desigualdad de calefacción y refrigeración para motores pequeños, y el Rm Se vuelve ridículo también. A medida que se agregan más capas, efecto final de vuelta será cada vez más un factor.

Si tiene que enrollar muchas capas, tal vez reducir un tamaño de cable lo aliviará.

¿Cuántos giros (N) necesito?

La otra cuestión asesina del diseño de motores pequeños. Dados otros parámetros del motor, puede realizar una solución de retroceso fácil para el mínimo N necesario para lograr un determinado objetivo de diseño, generalmente el torque. Teniendo en cuenta las pérdidas y suposiciones, N debe ser arriba de este número Por un margen cómodo explicado en breve.

Ejemplo(¡Actualizado el 28 de marzo de 2012 para corregir las matemáticas que han estado equivocadas durante más de 2 años! Sigo queriendo solucionarlo, y luego nunca lo solucioné. En última instancia, suficiente de ustedes me llamaron, así que felicitaciones. Aquí está el Matemáticas fijas utilizando también el nuevo factor de par constante. metro).

Digamos que quiero diseñar un motor dentro de una rueda de 12 cm (0,12 m) que me permita subir un grado del 10% (o aproximadamente 5,5 grados de inclinación) a la velocidad v = 5 m / s (alrededor de 11 mph), y peso metro = 65kg. La fuerza de la gravedad F tirándome de vuelta por la colina es

F = m * g * sin 5.5 ° = 61N, o alrededor de eso. yo

Quiero subir el cerro a 5 m / s. La potencia mecánica es par * velocidad de rotación, pero también es fuerza lineal * velocidad lineal.

Así Pm = 61 * 5 = 305 W

Parece razonable, ¿verdad? Supongamos que el motor es un transductor perfecto (definitivamente no lo es). La potencia eléctrica requerida también es de 305 vatios.

Supongo que mi batería es de 28 voltios, por lo que i = 305 W / 28 V = 10.9A

Para ejercer una fuerza lineal de 61N en un radio de 0.06m (radio de la rueda), el par T es 3.66nm.

Dos variables, T y yo, se han establecido ahora. El motor es un motor trifásico de 12 dientes, por lo que metro es 4 (hay cuatro dientes por fase). Ahora puedes reducir la ecuación a

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

R en última instancia, está limitado por el tamaño de mi rotor magnético y el diámetro interior de mi neumático, un tema que se presentará próximamente. Digamos que mi elección de rueda ha forzado un diámetro máximo del estator de 70 mm, y el motor no puede tener más de 30 mm de ancho para caber en mi vehículo.

segundo Es mi campo de fuerza magnética. Supongamos que es 1 Tesla por ahora; pronto veremos que no es una mala suposición si los imanes de su motor son razonablemente gruesos.

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

Vamos a ver a qué viene esto.

3.66 / (4 * 4 * 10.9 * 0.03 * 0.035) = 19.98 = N

Este valor es una primera aproximación razonable para el número de vueltas por diente necesitas. Dado que las fracciones de giro de precisión de centésimas no son posibles, tome el entero más cercano: 20.

Factores de violín y ondas de la mano

Cada falta de idealidad e ineficiencia en el mundo trabajará para hacer que su motor sea más rápido (lea: menos par motor) de lo que indicaría el número de giros solo. Por lo tanto, es sensato considerar esto como el mínimo absoluto número de vueltas por diente. El valor constante de par derivado del uso de NIBLR es generalmente de 20 a 33% demasiado alto para motores de imán permanente de ranura fraccional promedio, como el tipo que estamos considerando.

Recuerda también que los motores no son transductores perfectos. La eficiencia promedio de un motor BLDC decente es alrededor del 90%. Por lo tanto, si quiero realizar esta escalada con la máxima eficiencia, eso es muy diferente a intentarlo con la máxima potencia de salida. La eficiencia de un motor a la potencia de salida máxima es siempre inferior al 50%. Esto es algo que debe tener en cuenta: si está utilizando este método de 'fuerza de salida objetivo' para diseñar su conteo de turnos, debe tomar la velocidad para estar en algún lugar cerca de su velocidad de crucero anticipada. Esto garantiza que, en todo caso, diseñe en exceso el motor para el par, ya que las no realidades solo lo alejan de usted.

El ejemplo de motor anterior es el motor para el Proyecto RazEr. En realidad, el motor de RazEr tiene 25 vueltas por diente, sobre especificado en aproximadamente un 25%.

Para envolver, R y L son restricciones mecánicas dictados por las partes mecánicas de su vehículo, mientras que m, B, N e i son restricciones electromagnéticas dictado por su elección de imanes, cable y diseño de bobina.

Paso 7: Diseño de imán y diseño 2D

¿De qué estábamos hablando? Oh, sí, motores de cubo. Con una especificación eléctrica preliminar para su motor, ahora puede pasar a las etapas iniciales del trabajo mecánico.

A estas alturas, ya debería tener disponibles las dimensiones del estator. El objetivo de la disposición del rotor magnético es dimensionar 14 polos magnéticos para que encajen alrededor del estator hasta que tenga suficiente información para especificar o comprar imanes.

El proceso está limitado bidireccionalmente. El diámetro mínimo de su círculo de imanes claramente tiene que ser más grande que el estator. Sin embargo, es posible que se encuentre restringido adicionalmente si ya ha elegido una rueda. Entonces, el diámetro interior máximo que puede usar en su rueda y neumático se convierte en el otro Restricción mecánica: el diámetro exterior de tu círculo magnético. más Un cierto grosor de lata está limitado por la rueda.

Usando herramientas en línea

Antes tenías que sacar una calculadora, un lápiz y un poco de trigonometría para desplegar los imanes, o usar un programa de diseño 2D asistido por computadora … o, si tienes acceso a un taller mecánico, solo tienes que hacer el El motor puede ser más grande hasta que encaje. A continuación se muestra una imagen de mi diseño inicial para el motor de Razer en el entorno de boceto de Autodesk Inventor.

Las herramientas de diseño del rotor ahora han surgido en los Intergoogles. El más prominente de estos es la calculadora de rotor GoBrushless, que convenientemente empaqueta todo el diseño en una forma. Heck, incluso sorteos cómo se verá tu rotor Vamos a repasar lo que significan los términos en la página. Todas las dimensiones son milimetros:

Diámetro del estator: El diámetro exterior máximo de su estator.

Diámetro del rotor: El mínimo diámetro interno de su rotor

Ancho del imán: Suponiendo imanes cuadrados, cuán ancho es tu imán.

Grosor del imán: Que tan grueso es tu imán. Un imán que seleccionaría para su motor casi siempre se magnetizará a través de su grosor.

Polos magnéticos: Cuántos imanes hay en total. Habrá un múltiplo de 14.

La brecha de aire(Actualizado el 28 de marzo de 2012 para incluir el factor de espacio de aire para los imanes)

Lo único que dejé fuera de la lista anterior es Entrehierro, porque el sujeto merece su propia discusión.

La estrechez de tu entrehierro determina cuánto del campo magnético está vinculado a su estator. El término E&M es acoplamiento. Un espacio de aire más estrecho produce un mejor acoplamiento entre el imán y el estator. Sabes por que el segundo La calificación del imán se llama remanente ? Porque esa es la cantidad de campo que queda en su superficie si el imán está al aire libre, sin materiales magnéticos para rodearse.

Un motor es un circuito magnético, y hay un conjunto de leyes que los gobiernan. Por motivos prácticos, se reduce a un mayor acoplamiento que puede garantizar en su circuito magnético, el más fuerte es el campo en tu aeronave. La ecuación del "factor de brecha" es:

segundoa = B0 * (t / (t + g))

dónde t es el espesor del imán, sol es el espesor radial del espacio de aire, y Licenciado en Letras es la densidad de flujo en la superficie de su estator. ¡Este es el flujo que realmente generará el par, por lo que realmente es el valor que debe usarse en la ecuación NIBLR! B0 es la clasificación de remanencia de superficie de sus imanes: para grados altos de N como N48 y N50, esto podría ser tan alto como 1.3 a 1.4. Pero si la brecha de aire está suelta o el grosor del imán es pequeño en comparación con la brecha, perderá una fracción sustancial de ella antes del radio del estator.

Por ejemplo, si tiene un tipo N42, imanes de 3 mm pero con un espacio de aire de 1 mm, ¡el multiplicador es de 0.75! Eso significa que segundo el valor que usted pensó que era cercano a 1 (ya que los imanes N42 tienen aproximadamente 1 Tesla de remanencia) es más como 0.75. Esto realmente puede lanzar el diseño de su motor y hacer que el reloj tenga velocidades más altas (por lo tanto, menos torque) de lo que esperaba.

Ahora puede ver por qué no puede simplemente extraer la primera ecuación de torsión de la página de introducción y terminar. La ecuación de torque actualizada es:

T = 4 * m * N * B0 * (t / t + g) * L * R .

Entonces, cuanto más apretado sea el espacio de aire, mejor - hasta un límite, como con todo. Si está ejecutando espacios de aire en décimas de milímetro, es mejor que esté bien versado en el mecanizado o que una máquina controlada por computadora lo haga por usted. ¡El bamboleo en su lata debido a las tolerancias de mecanizado y las irregularidades pueden desviarse de la medida de la brecha de aire y hacer que sus imanes choquen con su estator!

Intento disparar por una brecha de aire de 0.5mm o por ahí cerca. 0.4, 0.6, lo que sea. Cuanto más amplio es el espacio de aire, más "espacio de violín" tengo si algo resulta que no encaja correctamente.

Porcentaje de relleno de imán

Esto describe la fracción de la circunferencia del rotor en el interior del anillo magnético que está ocupado por los imanes. Este número debería estar en algún lugar entre el 75% y el 95%, en general. Los imanes cuadrados nunca pueden alcanzar el 100% de llenado a menos que seas realmente afortunado. Los números por debajo del 75% dañarán el torque y la eficiencia porque el campo B en el espacio de aire se vuelve irregular.

Por extraño que parezca, los porcentajes de llenado muy altos en realidad tienen un efecto ligeramente negativo en el rendimiento del motor, porque los imanes se acercan tanto que se "filtran" entre sí. Sin embargo, el efecto es mínimamente notable para los motores de cubo de baja velocidad.

Si bien el porcentaje de llenado no se calcula en el diseñador de rotores GoBrushless, puede calcularlo fácilmente mediante

Relleno = (14 * k * Ancho del imán) / (pi * Diámetro del rotor) Usando unidades consistentes, como milímetros.

Metamagnetos

Que es eso k Me quedé en la ecuación allí? ¿Otra constante aleatoria para hacer un seguimiento de? AAAAHHH

Realmente no. Digamos que no puedes conseguir un buen relleno y un número de intervalo de aire aceptable que utilice imanes cuadrados de una sola pieza, y no puede cambiar el diámetro del rotor.

Eso es permite utilizar dos imanes más pequeños de lado a lado para emular un solo imán grande. Esto también tiene la ventaja de una mejor conformidad con las paredes redondas del rotor. Los imanes más pequeños son una mejor aproximación al juego de cuadrar el círculo. Cuanto menos se desvíe su diferencia de aire de la media, menos onda de torsión Su motor expondrá.

De ahí mi referencia a múltiplos de 14 más temprano. El diseñador del rotor de GoBrushless 'separará todos los imanes de manera uniforme, pero siempre que se ajusten de manera uniforme, no hay razón para que no pueda agruparlos en metamagnetos más grandes, como se ve en la Figura 3 a continuación.

En el caso extremo de RazEr, utilicé cuatro Mini imanes para hacer un polo imán. Dos de lado a lado, y dos filas de profundidad. ¡El factor de relleno fue increíblemente cercano al 100%!

Eso me lleva a …

Longitud del imán

Hasta este punto, su diseño ha sido exclusivamente en 2D. Una vez que obtenga el perfil correcto de los imanes, debe asegurarse de que estén disponibles en la longitud correcta.

La longitud del imán se puede difuminar un poco. De manera óptima, la longitud del imán es igual a la longitud del estator (L). Esto se debe a que el acero en el estator es lo que enfoca el campo magnético generado por los devanados del motor en los imanes. Los imanes más cortos darán como resultado un rendimiento subóptimo; intente evitar esto, ya que parte del campo del estator se disparará esencialmente hacia el espacio vacío.

Tampoco es recomendable especificar los imanes que son demasiado más que el estator Esto provoca la interacción con el vueltas finales de sus devanados, que es indeseable. Una pequeña cantidad más larga, tal como el siguiente milímetro o dos para alcanzar un tamaño de imán común, es totalmente aceptable.

En el motor de RazEr, tenía un estator de 35 mm de ancho, pero no imanes de 35 mm.Por lo tanto, especulé las pilas de imán de 20 mm, lo que llevó el ancho del imán a 40 mm. Decidí vivir con el "stickout", por así decirlo.

Espesor del rotor

Una de las restricciones que enfrentará es el OD del rotor. En la mejor situación posible, la identificación se establece mediante los imanes y usted tiene libertad sobre el exterior. Sin embargo, si ya ha seleccionado su posible rueda y neumático, es posible que enfrente límites aquí.

Esto es problemático porque no se puede hacer que el rotor sea demasiado delgado en las paredes. No solo la resistencia estructural sufre, sino que el campo magnético de sus imanes permanentes no se contendrá correctamente. Si se filtra, entonces la intensidad del campo de la brecha de aire segundo sufrirá, porque lo que sale del motor no vuelve a entrar, por así decirlo.

La regla de oro es hacer lata. más de la mitad del espesor del imán. Ir por debajo de esto causará una rápida pérdida de la contención del flujo. No hace daño ir terminado - de hecho, si su rotor es muy grueso, puede ser parte de la estructura del motor. La mayoría de los motores de cubo comerciales para bicicletas y scooters y ciclomotores de gran tamaño (legales) se fabrican de esta manera. El único inconveniente potencial de un rotor masivo es el peso.

Paso 8: Mecánica y Materiales

Ahora estamos llegando al diseño mecánico. Pongamos las reglas básicas para lo que pueda necesitar o tener acceso.

Material del rotor

A sus imanes les gustaría estar contenidos en un material que ofrezca baja resistencia (reluctancia) al campo magnético, y tampoco se magnetiza de forma permanente en presencia de los imanes. Se han inventado muchas aleaciones de alto rendimiento de níquel, cobalto, hierro y metales traza para optimizar las propiedades magnéticas de un motor. Son caros, requieren tratamiento térmico especializado e incluso procesos de mecanizado específicos para adaptarse a la geometría de una máquina magnética.

No nos vamos a molestar con eso. El material de rotor más común para los aficionados es simplemente la tubería de acero liso. Hace un trabajo suficientemente bueno, y la mejor parte, es barato y está disponible. Enumeraré las fuentes de la tubería de acero en la sección de Recursos, pero como regla general, la tubería que compre debe ser:

� bajo en carbon o acero "suave". Los aceros con alto contenido de carbono y muy aleados tienen propiedades magnéticas significativamente peores.

sin fisuras o como mínimo DOM tubos de estilo. Esta es la mayoría de los tubos de acero, pero no se preocupe. El tubo DOM tiene un espesor de pared más uniforme y no tiene una costura de soldadura fea que afecte a la redondeada. Generalmente se hace a tolerancias ajustadas. Evitar el tubo de hierro fundido.

simple acabado. Un acabado pulido o mecanizado y pulido de precisión no le hará ningún bien a menos que ya sea precisamente el diámetro que necesita.

Tamaño grande (OD mayor que el diámetro exterior de su rotor) Y tamaño inferior (ID más pequeño que la superficie de montaje del imán) para que pueda mecanizarlo a medida y no preocuparse por alcanzar los límites de la manifestación física de sus materiales.

Material de tapa de extremo

Dado que lo único que tiene que soportar un campo magnético en su motor es el rotor, la tapa del extremo y otros elementos estructurales solo tienen que ser mecánicamente sanos. Eso significa que tienes muchas más opciones aquí. En general, es una especie de metal no ferroso (no de acero).

El aluminio es la opción número uno. Es ligero, fuerte, fácil de mecanizar y común. Sin embargo, no es exactamente barato en "grande".

Plásticos! Los polímeros de ingeniería, como el nailon, el policarbonato, el acetal y el polietileno en variedades de alta densidad y alto peso molecular, exhiben alta resistencia y ligereza. Además, máquinas de plástico como … bueno, plástico. Fácil de moldear, especialmente si eres nuevo en el mecanizado.

Algunos plásticos permiten que su motor tenga el efecto mágico transparente. El BWD Scooter utiliza placas laterales Lexan (policarbonato) para que pueda ver el robot disfrazado.

Si te gustan esas cosas, posiblemente podrías fabricar placas finales de fibra de vidrio o paneles de fibra de carbono. Lo último en peso ligero y rigidez, pero tenga en cuenta el hecho de que debe adjuntarlo a la lata de alguna manera. Esto será abordado en breve.

Material del eje central

El rasgo más importante del eje es que no puede curva. Me ocuparé del diseño del eje en breve, pero debe esperar hacer el eje con algún tipo de metal. Los motores de cubo más grandes usan acero, los más pequeños pueden ser de aluminio. Utilicé un eje de aluminio en el motor de Razer para ahorrar peso y facilitar la maquinabilidad.

El aluminio debe limitarse a las aleaciones de la aeronave: 6061, 2024, 7075 y similares. Estos ofrecen una mayor resistencia que otros grados de aluminio.

Puede salirse con un eje de acero suave, como las aleaciones bajas 10xx (por ejemplo, 1018, 1020), pero si ya está usando acero, no le perjudicará pasar a un eje de acero al carbono o al carbono medio. Las aleaciones muy bajas (1006 y similares) no se mecanizan bien, en realidad son demasiado blandas para terminarlas finamente.

Herramientas

Seamos honestos: un motor es una alineación precisa de campos magnéticos opuestos. Invariablemente necesitarás acceso a máquinas herramientas para hacerlas. A menos que seas muy con su taladradora de taller y Dremel, y puede hacer que las cosas se conviertan en objetos de hasta 5 miles de pulgadas (0.005 ", o aproximadamente 0.1 milímetros) construyendo las tapas de los extremos y el rotor (y el eje, y el soporte del estator …) requerirán acceso a …

Un torno de metal. No un torno de madera, donde usted sostiene la herramienta, sino un torno de metal. Si lo ha logrado hasta ahora, supongo que ya sabe cómo operar una máquina de este tipo, porque dar lecciones de mecanizado sobre Instructables es un poco problemático.

Necesitará la capacidad de llevar con precisión un diámetro interno. Barras aburridas, o algo que puede funcionar como ellas, son una necesidad.

Una fresadora, o como mínimo, una prensa taladradora con mesa X-Y y capacidades de fijación e indexación. Esto puede ser un Bridgeport de tamaño completo o similar, o un molino de pasatiempos en miniatura como los que se encuentran en Harbor Freight. Las herramientas básicas deberían estar disponibles. Debe tener un mandril de taladrado de husillo para perforar con precisión los orificios al menos.

Algún tipo de tornillo. Práctico para empujar rodamientos y latas, y también para sujetar el estator mientras lo enrolla. Apalancamiento adicional sólo ayudará en el bobinado.

Calibradores de medición, micrómetros, divisores, etc. Debido a que varias partes deben encajar estrechamente entre sí, debe tener herramientas de metrología. Me las arreglo con un solo calibrador digital.

Paso 9: El Centro del Mundo

Todo su motor gira alrededor de su eje central.

No, en serio, lo hace.

Los motores de adentro hacia afuera como los motores de cubo tienen la ventaja de que su "eje" es en realidad estacionario. También es la única conexión mecánica con el mundo exterior, porque … bueno, todo lo demás se mueve a su alrededor. Por lo tanto, el eje debe ser robusto y resistente a la deformación o flexión. Un eje fuera de eje, doblado o construido y usado incorrectamente causará que se tambalee, tensione los cojinetes y, con su peso, podría exceder la resistencia de sus sujetadores.

Soportado individualmente y apoyado doble

Hay dos disposiciones de nivel superior, y tienen algunas implicaciones con respecto a la compatibilidad del vehículo y el diseño del eje.

Overhung, solo soportado, o estilo "auto". El estilo más común para motores de cubo grande, como los que se usan en … automóviles. Sólo montado en un lado. El eje se utiliza así en doblado. Los ejes y cojinetes para motores de este estilo deben ser mucho más gruesos y fuertes para evitar daños que …

Supported doble apoyo, o estilo "bicicleta". El más común para motores de cubo pequeño. El peso del vehículo desciende a ambos lados del eje estacionario, y las cargas de los cojinetes aparecen entre estos dos puntos. Para distancias cortas entre soportes, el eje se utiliza en cortar. Esta es una mejor disposición para la rigidez, pero no es tan útil porque el motor está rodeado por un vehículo en ambos lados.

Me centraré en los ejes con doble soporte por ahora, ya que los diseños con un solo soporte son, literalmente, solo la mitad de los primeros.

Rodamiento simple vs. Rodamiento doble

UH oh. Hay incluso una distinción aquí? ¡Sí! El conjunto del rotor solo puede apoyarse en un lado, es decir, una tapa de extremo, o tener dos tapas de extremo y estar completamente cerrado.

Systems Los sistemas de rodamientos individuales representan la gran mayoría de sus outrunners de R / C promedio. Si bien la mayoría de los que usan un eje vivo, los principios son los mismos: el rotor se apoya solo en un extremo y el otro está abierto al aire.

Además de exponer las partes internas de su motor a la intemperie y los desechos, es necesario conocer algunos principios de ingeniería mecánica intermedia para diseñar correctamente un sistema de cojinete único. No consideraré los motores de un solo cojinete, ya que son mecánicamente menos duraderos que un motor de cojinete doble de tamaño equivalente.

PUEDES tener un motor de rodamiento único con acoplamiento de doble bastidor, pero es simplemente inútil, ¿no?

Rot Los rotores de doble cojinete o de doble tapa son esencialmente lo que son todos los motores de cubo de producción. Incluso si son de un solo soporte (estilo de automóvil), todavía hay una tapa delantera y una tapa trasera, ambas con cojinetes. Estos proporcionan la idea de una carga simétrica que evita la deformación del rotor y las colisiones imán-estator.

Descripción general del diseño del eje

Consulte la Figura 1 para ver un diagrama de sección transversal básico de un eje central genérico de motor central.

De izquierda a derecha:

La superficie de montaje externa es el principal medio de fijación al vehículo. Esto puede ser una protuberancia en forma de perno con rosca externa, o una superficie de sujeción cuadrada, lo que sea. Esto puede no estar presente en los motores compactos, pero casi siempre se encuentran en los motores tipo bicicleta, porque están diseñados para caer en lugar de la rueda trasera no motorizada.

El espacio libre de montaje externo es un resalte para proporcionar espacio entre el bastidor del vehículo y las superficies del rotor. Puede o no ser el mismo diámetro físico que …

los asientos de los cojinetes son superficies maquinadas con precisión sobre las cuales se montan los cojinetes del motor. Se requieren tolerancias ajustadas (¡de 1 a 2 milésimas o menos!) Para el uso adecuado de los rodamientos.

el Juego de cojinetes interno sirve como tope trasero para los cojinetes, de modo que no puedan desplazarse axialmente.

la superficie de montaje del estator puede acoplarse directamente al estator, o puede soportar un cubo u otro mecanismo para retener el estator. En general, el mayor diámetro del eje se produce aquí.

la superficie de montaje interna realiza la misma función que el EMS, pero está en el interior del eje. Esto normalmente toma la forma de un agujero roscado en el que puede apretar un tornillo contra el chasis del vehículo. Se puede utilizar cualquier combinación práctica de funciones de EMS o IMS, esto es una cuestión de diseño.

Sin embargo, hay un aspecto muy importante de las características internas que debes tener en cuenta.

Sacando los cables

¡Sin una conexión eléctrica al mundo exterior, su motor no puede funcionar! Como mínimo, necesita provisiones para instalar tres cables de gran calibre desde las partes internas del motor. Si planea usar sensores de efecto Hall, esto podría aumentar a ocho cables en total: 3 cables de señal grandes y 5 cables de señal pequeños.

En términos generales, existen dos métodos para hacer funcionar conductores a sus devanados:

A través del centro del eje. El eje es hueco y el motor se monta con características externas. Esto requiere taladrar el centro de un eje mientras permanece concéntrico y en el eje. Se perfora un orificio o ranura en el interior del motor, generalmente cerca de la superficie de montaje del estator, para unir el interior del motor con el exterior. Luego, los cables pasan por este agujero central.

Además del eje. En el caso de RazEr, elegí usar este método para cortar un pequeño chavetero (en realidad un plano) y simplemente pasar los cables a través de él. Aunque es más fácil, este método hace que los cables corran muy cerca de las superficies giratorias, y también significa que una sección del rodamiento del motor no tiene contacto con el eje. Esto es mecánicamente subóptimo.

Los ejemplos de cada método se encuentran en las figuras 3 a 5 a continuación.

Tamaño del eje

Sí, lo sé, tenemos que hablar de esto con el tiempo. El hecho de que tenga que proporcionar suficiente espacio para colocar los cables significa que el eje del motor no puede tener un diámetro demasiado pequeño. Los ejes de pequeño diámetro tampoco son conductivos a la rigidez.

Para los motores de cubo, el viejo dicho suena verdadero: más grande ES mejor. Use el diámetro más grande que tenga disponible, o el diseño lo permite!

Ambas iteraciones del motor de RazEr utilizaron ejes de 15 mm de diámetro. Encontré esto adecuado para el lapso de aproximadamente 2 pulgadas que tuvieron que cubrir.

El tamaño del eje se correlaciona directamente con los cojinetes que puede usar. Hablando de rodamientos …

Paso 10: ¡Consigue tus rodamientos!

Los cojinetes lisos hacen una gran diferencia para un motor eléctrico. En un motor de cubo, son par Más importante, porque tienen que soportar todo el peso de un vehículo, mientras que un motor de impulsión indirecta estándar podría tener que soportar la tensión de la cadena.

Conocimiento general de rodamientos

Con toda probabilidad, terminarás usando métricas en miniatura ranura profunda de una hilera rodamientos de bolas en su diseño, porque son los tipos más comunes alrededor. Estos rodamientos se clasifican utilizando el sistema 6000.

Los rodamientos están clasificados por su Capacidad de carga radial dinámica. Dinámico significa movimiento, y la carga radial es cualquier dirección ortogonal al eje del eje, es decir, de cualquier forma que se pueda imaginar al cargarlo. Los rodamientos de bolas generalmente no están clasificados para Empuje Cargas, que son coaxiales al eje.

Un rodamiento tipo 6001 promedio tiene un diámetro de 12 mm, un diámetro exterior de 28 mm, tiene 8 mm de ancho y tiene una clasificación DRL de aproximadamente 1000 libras. Eso puede parecer mucho, y es … si su aplicación está aplicando cargas constantes con poco o ningún impacto, como en un motor industrial que funciona con una polea o algo así. Esto nunca es cierto para los motores de cubo.

Lo que mata a los rodamientos de bolas es carga de choque. Golpear un bache, la acera, un animal pequeño, etc. Incluso solo las costuras de la acera pueden ejercer fuerzas de impulso de miles de libras por una fracción de segundo. La fuerza es proporcional a la aceleración, y golpear algo sólido imparte aceleraciones muy altas en las masas en colisión. Fallo de rodamiento es llamado por salmuera, o las bolas que ponen divots en las carreras de rodamientos de cargas de choque. Esto se traduce en el sonido de "rodamiento crujiente".

En el peor de los casos, puede deformar o destrozar una pelota, y su rodamiento por lo general se detiene. Por lo tanto, nunca está de más usar los rodamientos más grandes que puede diseñar en el motor. El cojinete 6001 anterior es una buena opción si no le importa el diámetro limitado del eje.

Rodamientos de perfil delgado

Las series 6800 y 6900 describen rodamientos de "sección delgada" que tienen una diferencia mínima entre el orificio y la OD. Los más grandes son algunas veces llamados rodamientos de anillo.

Son convenientes porque ofrecen grandes diámetros de eje, buenos para la separación del cable, pero sin ser excesivamente grandes en diámetro o ancho exterior. Después, no desea que sus rodamientos consuman todo el precioso espacio entre las superficies de montaje.

Sin embargo, las series 6800 y 6900 son "sección delgada" por una razón. Están diseñados para muy ligero cargas La mínima diferencia en las dimensiones exterior e interior significa que el espesor del acero se sacrifica para ahorrar espacio. Estos rodamientos tienen generalmente DRL no más de unos pocos cientos de libras.

Sí, eso todavía suena como mucho, ¿verdad? Pero las razas exterior e interior de acero pueden tener solo dos o tres milímetros de grosor. Rodamientos de sección delgada brinell más fácil que sus hermanos más robustos porque las razas de acero delgadas tienen menos resistencia a las incursiones forzadas, como una bola sobrecargada.

Me gustaría advertir contra el uso de la serie 6800 en absoluto. La serie 6900 tiene una construcción ligeramente más pesada y representa un buen intermedio entre los rodamientos de anillo y los rodamientos "normales".

Por ejemplo, un rodamiento de bolas 6802 tiene un diámetro de 15 mm y solo tiene 24 mm de diámetro. Un rodamiento 6902 tiene el mismo orificio, pero tiene un diámetro de 28 mm y tiene más de dos veces La carga nominal en el uso general de estilo ABEC-1. ¿Tranquilidad por 4 milímetros más?

¿Sellado o blindado?

Cuando especifique los rodamientos, a menudo los encontrará en innumerables sabores, diseños y niveles de equipamiento. ¿La pregunta generalmente se reduce a "abierta, sellada o blindada"?

Los cojinetes abiertos están abiertos al aire. No hay nada que cubra las carreras de rodamientos de polvo, arena y contaminación. Tampoco pueden retener lubricante. Los cojinetes abiertos se destruirán muy rápidamente en el servicio del motor del cubo. Encuentras estos mas dentro Motores o motores donde están bañados en aceite y encerrados desde el exterior.

Los cojinetes blindados son el siguiente nivel de protección contra la suciedad. Un delgado escudo metálico sobre la bola se mantiene fuera. más todo. Sin embargo, los escudos metálicos no entran en contacto con la pista interior, por lo que con el tiempo, las cosas siguen entrando. Sin embargo, estos son, con mucho, los rodamientos de bolas más comunes, porque representan un buen compromiso.

Los rodamientos sellados utilizan un sello de goma para lograr los mismos objetivos con más seguridad. La desventaja de un rodamiento sellado es más resistencia a la carrera, ya que el sello de goma roza la pista interior a medida que se mueve.

Si tuviera una opción, simplemente iría con rodamientos sellados. La diferencia de precio entre ellos y el blindaje es generalmente mínima, retienen mejor los lubricantes y, en general, los blindajes metálicos pueden deformarse o dañarse más fácilmente que un sello de goma flexible.

Ajuste del cojinete

Los rodamientos de bolas son dispositivos de precisión y, por lo tanto, necesitan ser montados y utilizados correctamente. Nunca Use un martillo o un mazo para instalar los rodamientos de bolas. Si no se deslizan, utilice una prensa de husillo adecuada. Incluso un tornillo es mejor que nada (y no, no me refiero a apretones).

La instalación del cojinete debe ser recta (no torcida) y la diferencia entre el diámetro exterior del cojinete y el orificio de su superficie de montaje debe ser inferior a 1 milésima de pulgada. Eso es 0.001 pulgadas, o.02 milímetros. Eso es realmente preciso.

Un ajuste demasiado apretado causará "crujido" y un rodamiento difícil de girar. Usar el rodamiento de esta manera puede destruirlo rápidamente.

Los ajustes sueltos, si son menores de 5 milésimas, generalmente se pueden rescatar con un compuesto de retención como Loctite 609. No se recomiendan los ajustes muy sueltos.

Paso 11: Condiciones de frontera para su motor

Hemos llegado a la última y más importante parte del motor: las tapas de los extremos.

Está bien, mentí. TODO en su motor es el más importante, pero este es el MÁS ¡importante!

Las tapas de los extremos del motor son lo que une el eje de su motor y el rotor. Debido a que son grandes en diámetro y en forma de disco, a menudo son las partes más difíciles de conseguir en un motor. Tienen que permanecer concéntricos y sin oscilación axial. Por lo general, también tendrán características de fijación del rotor mecanizadas en ellos.

Haciendo referencia a la figura 1 en la parte inferior, hay algunas características de cada diseño de tapa de extremo.

El Rodamiento es una superficie maquinada con precisión, es decir, +/- 0.001 o menos, en la cual encajan los rodamientos. Por lo general, este es un ajuste a presión, pero puede ser un ajuste de deslizamiento apretado si es necesario quitar un lado para el servicio.

El Rodamiento hombro podría o no estar presente. Si es así, generalmente es solo una pequeña extensión que lleva el grosor del orificio del rodamiento al ancho del rodamiento. Puede que ni siquiera sea necesario si los rodamientos se encajan a presión en el orificio. Puede ser por fuera o por dentro.

A alivio sinuoso El corte generalmente se hace para que los cables magnéticos que sobresalen del estator no interfieran con la rotación de las tapas de los extremos. Si su motor es lo suficientemente ancho, esto no es necesario, pero los motores de espacio reducido, como los motores de mi scooter, necesitaban las tapas de los extremos para ajustarse alrededor de las partes internas estacionarias.

Hacer el alivio del bobinado da como resultado una tapa de extremo en forma de plato.

Se puede montar superficie y provisiones. La superficie es la cara cilíndrica ancha que se acopla con el imán y puede provisiones es solo mi término para describir cómo se mantiene la lata en su lugar. Independientemente de cómo se monta físicamente la lata, la superficie en sí debe ser lisa y bien ajustada: a menos que vaya a utilizar el método de prensado permanente, deje este ajuste suave, que indica una diferencia diametral de.002 "o menos.

En cuanto a cómo montar realmente la lata, hay algunos enfoques. En la Figura 1 se muestran los "orificios roscados radiales" que pasan a través de la lata y en la tapa de extremo.

En las otras imágenes de los motores de mi scooter se muestran agujeros axiales que me permiten atornillar a través de la lata o alrededor de ella.

Los orificios de tornillo axial de la lata, que hacen que la lata sea estructural, son el método más común para los grandes motores de bicicletas y automóviles. Si tienes el espacio disponible, ¡también es el más fuerte!

El scooter BWD es un gran ejemplo de montaje de tornillo axial a través de latas. Las tapas de los extremos también cuentan con un resalte exterior prominente.

Tiene la opción de integrar las instalaciones de montaje de ruedas en sus tapas de extremo, que es lo que hice para RazEr. Hablando de que…

Paso 12: Montaje de la rueda

Oye, ya que este ES un "motor central", debería haber una forma de montar una rueda en él o algo así. Es posible que ya haya escogido una rueda para construir su motor en su interior, o está construyendo el motor para montar un neumático en algún momento.

Aclaremos algo de terminología primero. los neumático Es lo que hace contacto con el suelo. los borde Es para lo que se monta el neumático, como en una bicicleta o un automóvil. los cubo Es a lo que se monta la llanta. Estamos construyendo un motor de cubo.

Es perfectamente razonable integrar "llanta" y "cubo" en un motor pequeño. Veremos que la integración fue mi elección para RazEr.

El montaje de ruedas generalmente viene en uno de varios sabores, como todo lo demás. El método exacto que podría terminar usando depende en gran medida de su espacio disponible y las especificaciones de las ruedas existentes.

Estilo de coche. El cubo es distinto de la llanta. Si literalmente está construyendo un motor de cubo para un automóvil (¿por qué está leyendo esto?), Entonces ofrece la mayor flexibilidad en términos de ubicación y elección de ruedas. Los pernos soldados o estampados generalmente emanan de una tapa de extremo para que pueda montar el borde.

Estilo de bicicleta. En el caso de los motores de bicicleta, la llanta aún es distinta del cubo, y los radios emergen de las bridas de la caja del motor, generalmente las tapas de los extremos.

Estilo scooter. Una caja degenerada del motor de la bicicleta, la llanta es lo suficientemente pequeña como para ser atornillada directamente a las proyecciones de la tapa del extremo. El borde sigue siendo distinto y extraíble.

Mi estilo. Ilustrado a continuación en las Figuras 2 a 4, esto solo coloca la llanta (en mi caso, una rueda de scooter cortada y atornillada) directamente entre las tapas de los extremos, colocadas en la lata del motor. No se puede reparar sin quitar una tapa de extremo del motor, lo que realmente constituye desarmar el motor. Por lo tanto, el motor de RazEr no es muy adecuado para el lanzamiento público.

Una versión modificada del "estilo chuxx0r" son anillos extraíbles que son extensiones lógicas (pero no físicas) de las tapas de los extremos del rotor, que ahora están completamente dentro de la lata, y se unen utilizando tornillos radiales. Esto significa que puedo deshacer uno de los anillos, deslizar la rueda, poner uno nuevo y volver a colocar todo.

Solo pegando goma al exterior de la lata. Sí, se puede hacer. ¡Harás neumáticos de apisonadora y mejor asegúrate de que el pegamento sea fuerte!

Destripamiento de ruedas

Si está construyendo motores pequeños como yo, generalmente es difícil encontrar solo "un neumático" para el motor. Tendrás que cortarlo de otra rueda.

Esta es una operación de mecanizado difícil porque no se puede fijar a los neumáticos de goma, simplemente se deformarán. Si puede sujetar firmemente la rueda a la superficie de la máquina, córtela de todos modos.

Si la rueda es lo suficientemente pequeña, puede usar una pinza de fijación mecanizable en un torno para sujetar todo el exterior de una vez. Por lo general, ganará la rigidez suficiente para permitirle cortar el centro. Estas cosas se fabrican hasta 6 pulgadas aproximadamente para los accesorios comunes de grado de importación.

Haz un mandril que se atornille a través del centro de la rueda. Ahora tienes la rueda asegurada por su punto más fuerte.

Casting tus propios neumáticos.

Ciertamente una opción, y para los adictos al bricolaje verdaderamente hardcore, los más productivos. No tengo experiencia con el uretano o la fundición de caucho, por lo que solo puedo decirle que lea más Instructables.

Paso 13: Notas de Fabricación y Conclusión

Eso es. Acabo de escribir 12 páginas de Instructable sin decirte realmente cómo construir cualquier cosa. Creo que pocos pueden vencer eso …

Esto solo pretende ser una guía y una introducción a lo que podría hacer. No incluí instrucciones sobre cómo fabricar un motor específico porque asume demasiados conocimientos de ingeniería para decirle a alguien que siga mi ejemplo, al menos en mi opinión. En un futuro Instructable, podría repasar los detalles específicos de la construcción del motor de RazEr. Pero, en aras de la modularidad, elegí mantener las cosas separadas esta vez.

Tal vez ustedes puedo tomar mi relevo hablando de cómo hiciste tu motor del cubo!

Sin embargo, lo que puedo hacer ahora es poner algunas notas de fabricación para cuando se embarque en su aventura de motor de cubo.

El "paso del ascensor" en términos de diseño de motor aquí es rellenar los imanes más fuertes y el estator más grande usando tantas vueltas del cable más grande que corre a través de la batería de mayor voltaje que puede obtener. Maximice TODOS los valores de N, R, L, i y B. Pero espere, pensé anteriormente que dijo que pocos ¿Lo mejor posible fue el mejor? No necesariamente: dije que solo los giros suficientes para obtener un Km viable contribuyen a disminuir la resistencia del motor. No hay necesidad de limitarse a números bajos. De hecho, los números de turnos altos que se ejecutan a altos voltajes son casi siempre mejores que los giros bajos y las corrientes altas.

Use un epóxico de 24+ horas a alta temperatura para pegar los imanes. El epóxico de 5 minutos de la ferretería barata no tiene tiempo de fraguado adecuado, y los enlaces cruzados químicos no son tan fuertes. Se recomienda un epoxi de laminación delgada (para la colocación de fibra de vidrio y fibra de carbono), con un relleno de microesferas. El relleno acorta el tiempo de trabajo del epoxi, pero hace que sea más fuerte y más tenaz.

Hablando de pegar los imanes, es posible que note que tienen tendencia a encajarse entre sí en su lata. Para evitar esto, corte algunas paletas de paletas en formas de cuña y empújelas en el espacio para separar los imanes.

Rot GoBrushless 'rotocalc también genera una imagen de guía de colocación de imán. Imprime esto a escala completa en un pedazo de papel y ejecuta tu imán pegado sobre él.

Mientras tenga acceso a la máquina, haga plantillas y accesorios que le ayuden a pegar los imanes. Trata de no dejarlos flotar mientras estás pegando.

En el tema del epoxi, el sellado de los devanados de su motor con esmalte a alta temperatura o epoxi los mantendrá juntos (evitará que se desenreden o se sacudan) y los hará más resistentes al calor. Hacer esto DESPUÉS Usted se asegura de que su motor funcione y el devanado sea correcto.

Wind Nunca enrolle los cables en un estator desnudo. Los bordes metálicos perforarán el delgado recubrimiento del esmalte del alambre magnético y darán como resultado una fase corta al núcleo. ¡Usted está obligado a hacer más de uno, por lo que las fases serán cortas entre sí!

Si no puede evitar enrollar en un estator desnudo, aplique generosamente un disipador térmico o cinta aislante en las esquinas internas del estator, y enrolle con cuidado. Si creas un corto, te DEBErebobinar esa fase.

Tire de los cables apretados. Los devanados sueltos tienen más probabilidades de dañarse y son más largos de lo necesario, por lo que su motor tiene resistencia adicional.

Aislar, aislar, aislar. Usted tiene un cable que pasa por las superficies giratorias de alta velocidad, lo que erosionará el aislamiento si se le permite frotar.

Use un cable bueno y flexible. Cable de silicona de alto valor de filamento (HSC), incluido el popular "Wet Noodle" de W.S. Los decanos, son la mejor opción.

Utilizar hardware de alta calidad. En el motor de Razer, cometí el error de usar tornillos de acero inoxidable porque eran baratos y ya estaban en la ferretería (en lugar de ordenar tornillos de cabeza hueca de alta calidad). Mal error: cortaron y desmontaron uno por uno, dejando el motor destrozado.

Una nota sobre el control del motor

Los motores BLDC pueden ser sensored o sin sensor.

Los motores con sensor tienen Sensores de efecto Hall Que reaccionan a los campos magnéticos. Hay al menos tres de ellos dentro de su motor sensor promedio, y funcionan como un codificador de posición muy crudo. Un controlador de motor con sensor lee el estado de estos sensores y los correlaciona con la posición del motor a través de una tabla de búsqueda. Luego, envía los niveles de voltaje adecuados al motor de acuerdo con esta tabla de estados. Esto se llama modulación del vector espacial.

Yours Truly ha creado un conmutador de motor SVM totalmente hardware (chips lógicos, amplificadores operacionales, sin microcontroladores) para un proyecto de clase. Y realmente funcionó.

Los motores sin sensor son operados por controladores que detectan el EMF posterior. ¿Recuerda de la página sobre los motores de CC y su capacidad para ser utilizados como generadores? Cada vez que el motor sin escobillas se mueve, emite una forma de onda sinusoidal (o trapezoidal) en sus 3 conexiones. Un controlador inteligente puede leer estos voltajes y tener una idea de en qué dirección se desplaza el motor. Luego puede secuenciar su salida para "animar" al motor a seguir girando, generando un par.

¿Cuál es la diferencia? Uno tiene 3 partes más y el otro no?

Pues sí, y …

� Los motores sin sensores no pueden funcionar desde la parada A menos que el controlador sea muy sofisticado. Si el motor no se está moviendo, el controlador no tiene forma de saber dónde está. Existen controladores que pueden detectar la posición del motor según el efecto de los imanes del motor en la inductancia de fase. Sin embargo, son caros y son una nueva tecnología industrial (lo que los hace aún más caros).

Por lo tanto, si mantiene su motor sin sensor, puede que se encuentre dando una patada a su vehículo.

� La gran mayoría de los controladores de motor de avión R / C económicos no tienen sensores.

Motors Los motores con sensor pueden operar a velocidad 0, pero requieren un controlador que los pueda leer. Estos tienden a ser más caros que sus hermanos sin sensores.

Además, si agrega sensores a su motor, debe colocarlos en los lugares correctos. La colocación del sensor Hall es un proceso casi no trivial que requiere el conocimiento de la relación de ranura eléctrica del motor.

Existen dos colocaciones populares del Sensor Hall: 60 grados y 120 grados. Me dedico a esto en mi sitio web, pero los grados se refieren a cuántos eléctrico grados aparte son los sensores.

Para colocar correctamente los sensores Hall en su motor, debe saber cuántos grados eléctricos ocupa cada ranura (o diente):

° elec = 360 * p / t

donde p = número de pares de polos. Para un motor LRK, esto es 7. Del mismo modo, t, el conteo de la ranura del estator es 12.

Para un motor LRK, el grado eléctrico de una ranura es de 210 grados.

Ahora que conoce el ° elec de su motor, técnicamente puede colocar el primer sensor en cualquier lugar. Llamemos a esto el sensor "A". Acabo de ponerlo entre el Automóvil club británico Bobinado de la primera fase.

Debe colocar el sensor B en una ranura que está ° elec por delante del sensor A. Esto puede o no terminar en el medio de una ranura, y es un proceso iterativo. Cada ranura tiene 210 grados eléctricos, así que empieza a sumar. Comience a 0 grados, la posición del sensor A. Mantenga un registro de la cantidad de veces que agrega, envolviendo alrededor de 360 ​​grados para cada resultado, hasta que el resultado sea igual a 120.

Es decir:

1) 0 + 210 = 210. No es necesario el módulo 360. El número de adiciones es 1.

2) 210 + 210 = 420. Restar 360. El resultado es 60. El número de adiciones es 2.

3) 60 + 210 = 270. No es necesario el módulo 360. El número de adiciones es 3.

4) 270 + 210 = 480. Restar 360. El resultado es 120. El número de adiciones es 4. Usted gana.

Por lo tanto, el sensor B debe estar a 4 ranuras del sensor A, y el sensor C a 4 ranuras adicionales.

Convenientemente suficiente En un motor LRK, la colocación de un sensor de pasillo de 120 grados en realidad hace que los sensores estén físicamente separados 120 grados. ¿No es eso increíble?

Los sensores complican el problema del cableado porque necesita al menos cinco cables más: alimentación lógica, tierra y las tres salidas A, B y C.

Sin embargo, creo que los motores con sensores (o el jiggymabob sin sensor inductivo loco) son los mejores para los EV pequeños. Y EVs en general. ¡Le permiten aprovechar al máximo las capacidades de torsión masivas de los motores BLDC al usarlos a velocidad 0!

Conclusión

Los vehículos eléctricos de bricolaje son divertidos y emocionantes, así como un tesoro de oportunidades de aprendizaje. Ingeniería tu propia motor No es una hazaña pequeña, especialmente una destinada a ser operada en un vehículo de su propio diseño.

Esperamos que las regulaciones futuras sobre la naciente industria del vehículo eléctrico y las leyes sobre su operación otorguen una amnistía para, o incluso alienten, a los mecánicos, aficionados y experimentadores del bricolaje.

El motor virtualmente renderizado que se ve en la página de inicio es un motor para mi próximo proyecto de EV loco: Deathblades. Mi objetivo es hacer lo que muchas personas han estado presionándome para hacer, y poner la tecnología de RazEr en algunos carritos de pie de ciertos traumatismos craneales. Vea mi página de Youtube para ver una animación elegante de cómo el motor del cubo va de la mano. Si has estado confundido por mi explicación de mil palabras, ¡esto debería ayudar a aclararlo!

Si nunca has visto RazEr en acción, mira su video de prueba aquí.

Estaré actualizando, editando y cambiando las cosas a medida que avanzo, así que si ve alguna omisión o error evidente, ¡indíquelo en absoluto!

Y buena suerte. ¡Vea la siguiente página para una lista de recursos!

Paso 14: Recursos, enlaces y base de conocimientos

Partes del motor

GoBrushless

Estos tipos se ocupan principalmente en motores de aviones pequeños, pero su diseñador de rotores es una bendición. También venden estatores en stock en el rango de tamaño de 50 mm y 60 mm.

Super Magnet Man

Reputable distribuidor de stock. Y PERSONALIZADO! Imanes de neodimio de alta resistencia. Todos mis imanes de motor han venido de él. George es una persona amigable con la que tratar y está repleto de todo tipo de información imán.

Los imanes personalizados de George generalmente tardan entre 3 y 4 semanas en fabricarse y su precio es solo ligeramente superior al de los imanes originales. Esto es absolutamente fenomenal: por un poco más de efectivo, puede tener un círculo completo de imanes personalizados para su motor.

Protolam

Estos chicos suministraron la plancha para el BWD Scooter gratis. Tienen punzones y cortadores LASER en casa y harán pequeñas cantidades para su experimentación.

Tu tienda de motor local

¿Tienes un reconstructor de motor eléctrico local? Dales una visita. Se alegrarán de ver un motor que no requiere una carretilla elevadora y 8 tipos para manejar. Alambre magnético de alta calidad y potenciales motores aprovechables.

Partes Generales

King Hobby King

Un distribuidor certificado de productos de hobby legítimos ™ de Hong Kong. Alucinante precio en todo, y no intentan ocultar el hecho de que sus productos son de origen chino. Puede armar un tren motriz de hackers EV completo a partir de las partes de este sitio. Abastecerse de baterías de litio antes de que la Fed regule los paquetes de Li que ya no existen.

Sus grandes motores outrunner son lo suficientemente económicos como para considerar canibalizar para los estatores.

McMaster-Carr

Ni siquiera debería tener que mencionar a estos tipos. Si puedes pensar en ello, probablemente lo lleven, de lo contrario no vale la pena comprarlo. El alambre magnético en el calibre "enorme" y "basura sagrada", las materias primas, los cojinetes, los adhesivos y las ruedas cortables son solo algunas de las cosas relevantes para el motor que se me pueden ocurrir.

Controlador Kelly

Proveedores de controladores de motores finos (chinos) en sensores, sensores y ambos (DC). Su línea KDS de minicontroladores será perfecta para su pequeño motor central. También puedes ser perezoso y simplemente comprar uno de ellos.

Bear Rodamientos VXB

Porque todos los fabricantes de rodamientos legítimos tienen 3 nombres de letras. Rodamientos económicos para sus motores. Me he orientado por todo lo que he construido desde aquí. Todo lo que he construido desde que los descubrí, eso es.

Metales rápidos

De donde obtuve mi tubo de muerte de acero gigante para el motor de Razer. Obtenga materias primas para la estructura mecánica de su motor aquí.

Conocimiento y Referencia

Artículos de The Southern Soaring Club Reader

Contiene uno de los mejores cebadores de motor sin escobillas que he visto. La parte 1 - 5 de Motores eléctricos vale la pena leer para obtener más información sobre el tema.

Diseñador de motores sin escobillas Emetor

¡Todo lo que acabo de decir y más envuelto en una práctica calculadora de hoja de cálculo! Olvídese de "4 * N * B * L * R", le brindará todo, desde el perfil EMF posterior hasta el torque desgarrado hasta voltajes de fase e inductancias. Para usarlo correctamente, DEBE conocer las dimensiones y los materiales críticos de su motor. Pero es lo más cerca que puedes llegar a construirlo y tirarlo en el dinamómetro.

Powercroco

Este sitio es una verdadera mina de platino con información y teoría del motor … si puede leer en alemán. ¿Se pierde mucho en la traducción si usa un traductor automático, entonces busque a su alemán más cercano y póngalo en servicio? El Dr. Okon es el progenitor de la famosa y útil Kombinationstabelle.

El foro de RC Grupos de Diseño y Construcción de Motores.

Siempre bienvenida a los recién llegados y personas con preguntas. Los Crazy German R / C Airplane Guys aquí representan una gran mayoría de todos los límites de motores que se han producido en el hobby.

LRK Torquemax

Obtenga más información sobre el fondo del devanado LRK aquí.

Mi sitio.

No ser uno que se auto-conecte, pero tengo la mala costumbre de mantener registros detallados de compilación. TODO.Se documentan todas las reconstrucciones de RazEr, su antecesor Snuffles, y mi creación más famosa, el LOLrioKart.