Всем привет! Сейчас никого не удивишь электротранспортом, он есть практически во всех странах. Думаю каждый не отказался, бы иметь мобильное транспортное средство, которое не воняет, тихо работает и не требует физической нагрузки при передвижении. Но не каждый может себе позволить это средство передвижения приобрести, дорогое удовольствие. Я предлагаю вам попробовать разобраться и изготовить BLDC мотор, но не тот, который описывал ранее, а немного другой. Я бы сказал, почти трехфазный, и управление у него будет не контроллером, а небольшой кучкой радио мусора и ШИМ. Многие скажут, самое дорогое в этом транспорте это аккумуляторы. Совершенно верно, с этим не поспоришь, но если можно хотя бы часть средств сэкономить, почему бы и нет.
Как работает трехфазный двигатель с датчиком Холла? Как я понял, если коротко, внутри двигателя расположены три катушки, на каждую подается переменное напряжение со смещением 120 градусов. Меняют питание катушек датчики Холла, подавая команду на полумост. Созданное электромагнитное поле притягивает или отталкивает постоянные магниты. Ну, в общем как то так.
Сам BLDC мотор в изготовлении особо не сложен. В интернете можно увидеть большое разнообразие как изготавливают подобные двигатели. Для тех, у кого есть желание и руки из плеч, не составит особого труда. Двигателя авторы собирают с применением металла, фанеры, пластика, при помощи дорогого оборудования, или на коленках.
В своем проекте, сборку проведу с минимальным набором домашнего инструмента, который имеется практически у каждого в доме и даже в квартире и того, что порой валяется под ногами. Я давно хотел иметь BLDC мотор, коллекторный есть, но как то он не греет. Поэтому и задумал этот проект, кое что подсмотрел на https://www.youtube.com/watch?v=OkdL46Ugx6U&t=564s ( привет Самодельщик Хума ), этот автор исколесил всю Московскую область на самодельных средствах передвижения с электротягой.
Вот только я немного отойду от классической схемы намотки обмоток статора,а управление двигателем попробую собрать собственного исполнения. А то не хорошо, движок собрал, а контроллер купил, это ж можно и движок там же прикупить до кучки кол есть бабосиеи.
Начнем по порядку.
Прежде чем приступить к проекту я при помощи расчетов и черчения выяснил, как будет примерно выглядеть и размеры изделия. В электродвигателе решил ротор сделать дисковым, односторонним, а статор, будет из трансформаторного железа с шестью катушками.
Подшипники и постоянные магниты у меня еще не перевелись, ну а за всем остальным отправился на приемку металлолома. Чего там только нет…
На месте мне сразу бросились в глаза, сваленные в кучку диски от разборных гантелей, как у штанги блины, только не большие, они имеют внутреннее отверстие как раз под имеющийся у меня подшипник 55, на них даже пробит вес. Замер показал, наружный диаметр 110, посадочный 55. Еще были и больше, и толще, но я выбрал этот размер и отобрал по две штуки толщиной 4 и 2 мм .
Далее подошел к коробу, где валялись разбитые компьютеры. Поковырявшись, выбрал три компьютерных кулера. Из них дома вытащил микросхемки, в которых находятся датчики Холла.
Погуляв по улочкам между коробами с металлоломом, нашел разобранные трансформаторы, с железом толщиной 0.5 мм, оно имело подходящий «Ш» размер 65х95, для моего проекта. Выкупив находки у приемщиков по себестоимости металлолома, я довольный оправился домой.
Исходя из размеров найденных колец, подредактировал шаблоны под местоположение катушек и постоянных магнитов. Шаблон для магнитов вырезал ножницами, наложил на четырех миллиметровое кольцо, зафиксировал липкой лентой.
По рассчитанным точкам керном сделал насечки на металле. Магниты, которые я применил в проекте, имеют размеры одиннадцать мм в диаметре и девять мм толщеной. Для данной версии мотора, я решил разместить магниты полюсами попарно, NN-SS-NN-SS, увеличивая площадь магнитного поля. Поэтому отверстий в диске буду сверлить шестнадцать штук, то есть восемь полюсов. Сверлю отверстия сквозные, чтобы магниты не только были приклеены, но и плотно, почти на половину толщины имели посадку в кольце.
Сверление начал сверлом три миллиметра, так как керном пробил не глубоко, потом десять миллиметров, так как патрон в дрели больше не берет и только потом, взяв у товарища большую дрель, подчистил размер до одиннадцати миллиметров. Затем, после примерки магнитов в отверстиях, приклеил тонкий двух миллиметровый диск, для увеличения массы ротора и большей площади склейки под магниты.
Ось для ротора применил от вала помпы охлаждения ВАЗа 2106, была когда то такая техника у меня, подшипник под ротор не забивал молотком, а положил вал в морозилку. Спустя три часа вал при охлаждении уменьшился и подшипник занял свое место при легком постукивании ладонью.
К ротору, пока еще без магнитов, чтобы не мешало магнитное поле при примерках по факту, на шурупы и клей закрепил подготовленную, фанерную заготовку, из которой потом, при работающем двигателе, проточу шкив
Сердечники катушек решил сделать длинными 65 мм, чтобы не думать, как в прошлых проектах, как же впихнуть медь, которая ну не как не хочет влезать в маленькое пространство оставленное производителем, особо после увеличения сечения обмотки. Поэтому из «Ш» образной пластин я вырезал длинные, широкую середину и узкие боковины. Затем собрал их при помощи эпоксидной смолы в бруски, чередуя широкая, две узкие. Получил шесть сердечников по тринадцать миллиметров толщеной. Как раз под размер магнитов на роторе. Пластины клеил, сжимая струбциной.
Из дубовой дощечки, выпилил квадратную заготовку под статор, толщиной тридцать миллиметров. По кондуктору разметил места под сердечники, просверлил отверстия десять миллиметров и лобзиком выпилил посадочные отверстия. Когда сердечники заняли свое место, выровнял их под девяносто градусов относительно дощечки, расклинил и аккуратно залил смолой, предварительно, снизу заготовки проклеил клейкой лентой, что бы смола полностью заполнила отверстие и не протекла.
Собрал ротор и статор в изделие. Статор с обратной стороны замкнул будущее магнитное поле металлическим кольцом. В центре, между электромагнитами просверлил отверстие шестнадцать миллиметров под вал.
На сердечники фазных катушек намотал бумагу и медный провод, можно было бы и больше, но медь закончилась.. Провод в этот раз был 0.4 миллиметра, в жиле восемь проводов. В фазе две катушки по шестьдесят витков. На каждую фазу пошло по двенадцать метров.
После завершения намотки получился BLDC мотор, установи датчики Холла и подключи контроллер можно наслаждаться проделанной работой.
. Так нет же, далее пошел своей дорогой.
Вторым делом надо решить, как запустить двигатель
Контроллера у меня нет и вот, пришло время «сколхозить» что то, по мере понимания проблемы. После укладки меди в статор каждую жилу фазы поделил пополам, по четыре провода и подключил концы катушек как в компьютерном кулере. Хитрость в том, что если соединить начало одной жилы с концом второй, полученную точку подключить к плюсу аккумулятора, то меняя подключение отрицательного заряда на оставшиеся концы, будет меняться полюса магнитного поля в катушке. А в совокупности трех фаз, нарисовалось подобие подключение звездой, правда с работой не от трех проводов, а от семи.
Упорядочить сигналы мне помогли микросхемы AH272Z4-AG1снятые с компьютерных кулеров, они встречаются в продаже по семнадцать рублей шт, но не везде. Независимо, что на них написали производители, работу, выполняют одинаковую, благодаря встроенным в них датчикам Холла. Они перебрасывают отрицательный сигнал при смене магнитного поля. Так как у меня в наличии собран трехфазный электродвигатель, применяю три микросхемы. Ах да, совсем забыл, я работоспособность их проверил при помощи магнита, аккумулятора и светодиодов, совсем не хочется потом искать причину неисправности, к тому же они как бы б/у. Микросхемы пристроил в середине между сердечниками, приклеив на подготовленные площадки.
Когда подогнал зазоры между ротором и статором, в ротор вклеил постоянные магниты на эпоксидную смолу, не забывая парность и очередность полюсов магнитного поля.
Управлять двигателем решил при помощи шести мосфетов IRFZ-48, у меня других нет. При смене магнитного поля с микросхемы, в которой имеется датчик Холла, перебрасывается отрицательный сигнал между первым и вторым выходами. Попадая на базу транзистора КТ814 снимается положительный с эмиттера и попадая на затвор мосфет открывается, в катушке появляется магнитное поле. При переключении датчика Холла, тот же процесс происходит с другими транзисторами этой цепочки. Включается противофазная катушка электромагнита и магнитное поле меняет полюс. Если коротко, имитирую переменное напряжение. Это получилась как бы одна фаза. При использовании трех парных катушек получаю управляемые три фазы. Вот подключение одной фазы из трех
Главное не перепутать концы выходов катушек и управляющих микросхем при монтаже подключения.
Управляющий блок установил на двигателе, чтобы не путались провода. Мосфеты через подложки прикрутил к двум радиаторам, по три шт. КТ-814 разместил внутри радиаторов, припаяв коллекторы к толстому медному проводу.
Перед подключением каждый фазную сборку протестировал и когда убедился в исправности, спаял провода. Пробный запуск совершил на двух аккумуляторах, двадцать четыре вольта. Все прошло удачно, двигатель бесшумно, уверенно запустился.
Проект удался, разделив катушку статора пополам и подключив ее по схеме вентилятора охлаждения компьютера, я подменил переменное напряжение банальным перебросом отрицательного сигнала на концы обмоток, тем самым смог изменять электромагнитное поле, как это бы произошло при смене полярности питания этого электромагнита. Да, уменьшил сечение меди вдвое, соответственно потерял в мощности, но! Двигатель рабочий, запустился от кучки радиодеталей. Я не призываю, прям всех ездить на батарейках, или рвануть на штурм метало баз. Просто показал читателям, как у меня получился задуманный проект.
