Магнитный редуктор для бесколлекторного мотора

    image

    В данной статье я расскажу о магнитном редукторе, разработанном нами. Данный редуктор планируется использовать в связке с бесколлекторным мотором. В статье будет рассказано о возможной области применения данного редуктора, о его плюсах и минусах по сравнению с обычными редукторами.

    Введение


    Бесколлекторные электродвигатели (BLDC) обладают крайне высокой мощностью при минимальном размере. Это достигается благодаря мощным редкоземельным магнитам. При создании мотора в маленьком форм-факторе, такие двигатели не имеют конкуренции.

    Однако, несмотря на высокую мощность, небольшой размер мотора накладывает на него множество ограничений таких как: небольшой момент, высокие рабочие обороты, маленькая площадь охлаждения. Данные ограничения не позволяют использовать весь потенциал мотора. Так, например, мотор форм-фактора 540 (D=36мм L=54мм) способен выдавать мощность свыше киловатта с достаточно хорошим КПД, но это возможно только при очень высоких оборотах, когда эту мощность снять с мотора становится достаточно сложно. В номинальном режиме такой мотор без принудительного обдува может выдавать 200-400ватт.

    Основным направлением нашего коллектива MotoChrome является проектирование и создание бесколлекторных моторов. При проектировании мотора для одного из заказчиков мы как раз столкнулись с проблемами описанными выше. Заказчику был нужен мотор небольшим диаметром, но при этом достаточно высоким моментом и КПД. Чтобы соблюсти требования мотор получился длиной почти полметра при диаметре в 40мм. Мотор получился достаточно дорогим и очень сложным в сборке. При этом, для достижения тех же мощностных параметров, можно сделать мотор в 3 раза меньше, но с использованием редуктора. И в итоге выбран был именно этот вариант.

    image

    image

    Использование редуктора кажется хорошим решением. Но с ним возникает множество других проблем, что не позволяет применять их полноценно во всех моторах.

    • дополнительный узел, имеющий вероятность поломки, и ограниченный ресурс работы
    • увеличение габаритных размеров;
    • повышенная шумность, что может быть критичным в работе подводных устройств;
    • большинство механических редукторов имеют ограничения по передаваемому крутящему моменту и скорости вала на входном валу редуктора, что в свою очередь накладывает дополнительные ограничения/требования к электромотору.

    Подбирая редуктор мы упёрлись в две основные проблемы. 1) Чтобы редуктор смог реализовать весь потенциал бесколлекторного мотора, он должен быть размером сравнимым с размером мотора. С ним мотор перестаёт быть компактным. 2) Большинство механических редукторов не способны работать на высоких оборота (>15000 RPM), а нам интересны именно высокие обороты. Только 1…2 компании согласились взять заказ на требуемый редуктор и поставить его через 3 месяца после получения оплаты. Какова будет его надежность и стойкость нам еще предстоит выяснить, однако трудности, связанные с поиском нужного редуктора, заставили нас думать над этой проблемой дальше.

    Неплохим вариантом, с нашей точки зрения, оказался магнитный редуктор. Они пока не получили широкого применения и про них достаточно мало информации, поэтому мы решили поглубже разобраться в данном вопросе и сделать редуктор самостоятельно. Это нам позволит отработать подход к его моделированию и позволит в будущем рассчитывать его параметры.

    Магнитный редуктор


    Магнитный редуктор мы решили делать по распространённой схеме, которая представляет собой аналог планетарного редуктора. Магниты в центре являются «солнечной шестерней», магниты снаружи — «зубчатый венец (эпицикл)», между ними зубцы из магнитомягкого материала выполняют роль «водила».

    image

    Такая конструкция обладает максимальным моментом удержания в минимальном объёме и она хорошо подходит под нашу задачу. В результате нами был спроектирован и изготовлен следующий образец.

    image

    Диаметр данного образца 36мм. Входная часть редуктора выполнена по стандарту NEMA 17. Вместо выходного вала мы сделали универсальную планшайбу, позволяющую прикреплять к ней различную нагрузку в опытных работах, тестах и экспериментах, а при необходимости и установить вал, благодаря базовому посадочному отверстию в центре планшайбы. К слову сказать, концепцию универсальных креплений мы применили и в нашем моторе «Electron», который мы готовим к серийному производству и продажи на территории РФ (о нем мы напишем отдельную статью).

    Параметры получившегося редуктора оказались достаточно близки к расчётным. Он обладает понижением 1:10 и способен удержать на выходном валу момент 0.53Нм при статической нагрузке. Это достаточно хороший показатель для таких габаритов. Для сравнения, мотор в тех же габаритах выдаст такой момент с КПД ниже 50%, а система с данным редуктором будет обладать КПД 80%.



    Кроме того, редуктор получился очень плавным и тихим. В нём абсолютно не ощущаются какие-либо рывки при вращении, момент передаётся очень мягко. Данное свойство определило название, данное нами редуктору — «Smoother».

    Ещё пара роликов с редуктором



    Выводы


    После начального тестирования мы смогли выделить следующие плюсы магнитного редуктора по сравнению с механическим:

    1. Магнитный редуктор тихий
    2. Не боится больших оборотов. Слабым звеном в нём являются только подшипники, которые также и ограничивают мотор.
    3. Долговечный. В нём, как и в моторе нечему ломаться кроме подшипников.
    4. Редуктор способен плавно подавать и удерживать момент. Например, если сделать захват на таком редукторе и зажать хрупкий предмет, то рывок мотора не разрушит его.
    5. Такой редуктор защищён от перегрузок. Если на вале механического редуктора превысить допустимую нагрузку, то шестерни в нём разрушатся и заклинит, что также может вызвать повреждение мотора или контроллера. Магнитный редуктор просто провернётся и не сломается, а мотор не остановится.


    Также мы выявили и ряд недостатков:

    1. Момент редуктора ограничен объёмом и максимальной силой магнитов. Механический редуктор способен передать гораздо больший момент в том же объёме.
    2. Магниты редуктора чувствительны к температуре и могут размагнититься при перегреве.
    3. Так как в редукторе используются магниты из редкоземельных материалов, создание габаритных редукторов такого типа затруднительно.

    Исходя из полученных результатов мы сформировали области применения для редукторов такого типа:

    • в биологии, медицине и других процедурах захвата и перемещения предметов, где требуется точное позиционирование с одной стороны (что достигается безлюфтовостью редуктора) и присутствует высокий риск повреждения предметов, с которыми работает манипулятор, например, тканей и органов человека (присутствующая в магнитном редукторе мягкость выходного ротора и защита от перегрузок позволит ограничить максимальной усилие воздействия на оперируемый предмет).
    • в промышленных устройствах, в которых в ограниченных пространствах работают высокоскоростные двигатели (электро или пневматические), крутящий момент которых нужно увеличить, а скорость понизить до требуемого разрешённого значения.
    • в подводных приборах, где предъявляются высокие требования к низкой шумности изделия

    На данный момент тестирование редуктора продолжается. Мы проводим его испытание в динамике при различных нагрузках и скоростях. Если всё пройдёт успешно, то мы сможем внедрить данную разработку в реальный проект.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 122
      +7
      Интересно. Но тема сисек цены (хотя бы ± трамвайную остановку) не раскрыта.
        +16
        Это чисто тестовый экземпляр для экспериментов, мы не планировали его массово производить и продавать. Но если вам хочется именно такой, то мы можем для вас его сделать, цена будет в районе 15к.
          +1
          Спасибо за оперативный ответ. При мелко/среднесерийном производстве ценник может стать относительно приемлемым, в т.ч. и для перфекционистов от DIY. Классное устройство.
            +15
            Отдельное спасибо за то, что не побоялись назвать примерную цену. А то обычно начинается: пишите предложение, только по договоренности, мы вам перезвоним и т. д.
              +1
              Если не запатенотовали то советую сделать это.
                0
                А если разобраться — является ли открытая публикация конструкции препятствием для «патентных сквоттеров» (читай мошенников) в патентовании и попытке потом отсудить денех у реального изобретателя если он будет изделие производить?
                0
                Это в биткоинах или йенах цена?
                  0
                  Мне в биткоинах нравится. Будем как роснано)
                    +1
                    Вообще-то сарказм сарказмом, а некоторым нищебродам вроде меня действительно не понятно в рублях или долларах.
              +5
              Нет слов, просто шикарно!
              +4
              Интересная железка) А от чего зависит передаточное отношение?
                +2
                От числа полюсов магнитов и зубцов водила. В нашем случаи, когда вход — солнечная шестерня, а выход с водила, то понижение Ns/Nv (Nv-число зубцов, Ns — число пар полюсов). Но также число зубцов и число внешних магнитов тоже связанны между собой
                  +3
                  А есть какие нибудь статьи про кинематический и силовой расчет такого редуктора?
                0
                Такой редуктор защищён от перегрузок… Магнитный редуктор просто провернётся и не сломается

                Судя по результату на видео, недостаток превозносится, как преимущество.
                Я имею ввиду сила направлена, в обратную сторону, при превышении нагрузки. Естественно все зависит от юзкейса. Но скажем, если это какая то линия подачи, то последствия непредсказуемы.
                Как решение, возможно использовать большее количество магнитов, для того что бы уменьшить рабочий угол поворота каждого из них, а так же нужны компенсаторы.
                  +4
                  Я написал так как есть и также указал в недостатка, что передача момента у механического выше. Я не рекламирую его, а описываю его характеристики, особенности и возможные задачи где он был бы предпочтительным.
                    0
                    Ну, мне кажется когда говорят «защита о перегрузок», то так же имеет ввиду что, в случае работы этой защиты, не страдают связанные в целевым объектом вещи. А в таком виде, это больше вредительство чем защитная мера.
                    Даже Ваш эксперимент с бутылкой, показал, что на нить (путь это будет кран и трос), в случаи срабатывания «защиты», прикладывается гораздо большая сила, чем в рабочем режиме. Последствия очевидны.
                    Еще раз, это не упрек именно в Вашу сторону, но «защитой» я бы это не называл.
                      +3
                      >Даже Ваш эксперимент с бутылкой, показал, что на нить (путь это будет кран и трос), в случаи срабатывания «защиты», прикладывается гораздо большая сила, чем в рабочем режиме
                      В режиме перегрузки прикладываемая сила / момент больше чем в рабочем режиме. Удивительно!
                      Защита как защита. В случае перегрузки двигатель не вырвет из креплений, не слижутся и не уничтожатся элементы трансмиссии. При том максимальный момент будет отрабатываться, хоть и рывками. И хорошо, что так, так как остановка электродвигателя под нагрузкой ни к чему хорошему не приведет. А чего вы собственно хотели? Большее можно получить только ограничением нагрузки или момента, оборотов, мощности двигателя
                      Из минусов — гипотетически для восстановления нормальной работы потребуется снизить момент ниже максимального.
                  –12
                  Почему не использовать редуктором планетарку на подшипниках? У неё момент удержания всяко выше.

                  И да, нынче «инженерам» уже не модно быть грамотными или это писалось впопыхах — быстрей статью запилить, для того чтобы… что? :(
                    +5
                    на 40 тыс оборотов сделаете планетарочку? Куплю пару штук.
                      0
                      Так и тут на 40 тысяч не делают. Или чего, если тут магниты, то про подшипник можно не думать? А нет! Цитата:
                      Слабым звеном в нём являются только подшипники


                      И вообще-то я задал вопрос — «почему не?». Я даже не предлагал ничего, ну, кроме разве что «идеи».

                      На 30 тысяч подшипники я знаю, при чём на такой скорости будет работать только один. Про гидродинамические я знаю, но с ними не знаком особо, поэтому молчу.
                        0
                        Бесконтактные магнитные подшипники ??
                          +1
                          Да нет, обычные стальные, только шары облегчённые или вопрос о чём-то другом?

                          Пассивных магнитных подшипников выпускаемых промышленно, по сути и нет (или уже есть?), прототипы и всякая мелочь типа кулеров в компьютерах не считается.
                          0
                          Также можно развить идею до использования керамических подшипников, которые в модельные ТРД устанавливают.
                            0
                            чуть меньше 40
                              0
                              если kv: 4068 U/min-1 умножить на 11v то 44748 оборотов получается.
                                +1
                                А если смотреть по фотке (и то же внизу) указан коэффициент — 6,7:1, а ниже скорость RPM — 5940 и 5820?
                                  0
                                  да точно :)
                                    0
                                    Подозреваю (читай уверен), обороты там указаны без редуктора (и нагрузки), то есть максимум который возможен вхолостую.
                                      0
                                      Нашел на 50000 оборотов. 3 киловата.
                                      www.reisenauer.de/artikeldetails.php5?aid=1628
                                        +1
                                        И срок службы несколько часов, периодами по 20 минут :)
                                        Хотя… тоже имеет право на жизнь. Кому-то же это надо.

                                        3 киловатта это мощность неплохого «шпинделя» для станка — сталь, камень (или мощность двигателя мокика/мопеда). Но там конечно размер другой, нагрузки другие, да почти всё другое.
                        0
                        а при каком усилии на планшайбу происходит срыв(например, если закрепить на ней стержень 10см, то какое усилие нужно для проворота)? А то смысл делать такой редуктор для мотора с большим усилием, если он работать не будет?
                          +2
                          У данного образца редуктора момент срыва 0,6Нм
                          Это значит, что при плече (радиусе шкива) 30мм максимальный вес, который можно будет поднять, составит 2кг.
                          Естественно такой редуктор предназначен для повышения момента моторов, имеющих меньший крутящий момент.

                          Тут важно помнить, что мощность электродвигателя определяется не только создаваемым крутящим моментом, но и скоростью вращения ротора, при котором он этот момент создает.

                            0
                            Таким образом, даже такой опытный редуктор можно соединить с электромотором мощностью 500Вт, который работает при скорости 80.000 об/мин и имеет при этой скорости крутящий момент 0,06Нм (0,06Нм*80.000рпм/9550=0,5кВт)
                            Наш редуктор будет поднимать его крутящий момент до 0,6Нм, понижая скорость выходного вала до 8.000 Об/мин.

                          +3
                          Если я правилно понял, то вместо внутренего магнита в редукторе можно поставить статор мотора, и генерировать магнитное поле в нем? Т.е. добавка промежуточного «водила» к обычному БК мотору, между его ротором и статором, может выполнить редукцию?
                            +1
                            Да, все верно
                              +2
                              Да, так можно, но это не так эффективно. Поскольку тогда момент срыва будет зависить от поля статора и его всегда нужно будет держать под напряжением и не слабым
                                0
                                Да, логично. Векторное управление невозможно тогда.
                                  0
                                  А на аутраннерах?
                                  0
                                  вместо внутреннего магнита и водила можно просто поставить статора с обмотками и получим тот же bldc. При этом места для обмоток будет больше за счёт исключения водила плюс исключается один из не магнитных зазоров.
                                    0
                                    Такого эффекта как от редуктора не получится. Редуктор позволяет бесплатно удерживать большой момент. Мотор же при удержании такого момента превратится в кипятильник.
                                      0
                                      Не совсем бесплатно. Внутренний ротор тоже ведь держать надо. Пусть и меньшим моментом.
                                      0
                                      Да, я был уверен что все уже изобретено до нас :)
                                    0
                                    Посмотрите в сторону электротранспорта.
                                    BLDC моторы в каждом первом скутере в форм факторе мотор-колеса
                                    И высокие рабочие обороты там только приветствуются
                                      +1
                                      У мотор-колеса прямая передача вращения на «покрышку» — чем выше номинальные обороты двигателя, тем нижу у него КПД на низких оборотах. А как мы понимаем, колесо не должно мгновенно набирать скорость — чтобы не задымились колеса.
                                        0
                                        А управляющий контроллер и не даст колесу мгновенно скорость набрать )
                                        Там же он управляет вращением по показаниям от датчиков холла которые внутри колеса вмонтированы
                                      +1
                                      А каков КПД данного редуктора? т.е. греется ли он при работе вообще?
                                      И еще вопрос — проскальзывание. Механический редуктор не проскальзывает пока не нарушена структурная целостность. как с этим у магнитного?
                                        +2
                                        Он греется, но как сильно пока не понятно. Пока тестируем.
                                        В нём потери идут в подшипниках и в магнитомягком материале на перемагничивания. Ориентировочно потери в нём такие же как и в моторе на холостых.
                                          0
                                          Снизить потери на перемагничивание поможет использование ферритов или шихтованной стали :) Хотя, может у вас уже что то такое.
                                        +1
                                        Как по мне, отличный беспилотник (хоть на батареях, хоть на керосине) из него вышел бы, как подводный, так и воздушный) военным не предлагали свою разработку? Думаю такое КПД им не снилось)
                                          +2
                                          «бесшумность» и «подводные аппараты»… Скорее всего военные сами и заказали разработку подобного изделия.
                                            0

                                            Почему не снилось? Емнип, у нас несколько различных организаций, которые разрабатывают электродвигатели для военных и окологосударственных предприятий. Для того же газпрома, например, в мск был разработан двигатель с аналогичным соотношением сторон. В авиации сейчас эта тема активно развивается, хотя и требования там другие совершенно

                                            +1
                                            Как у него обстоят дела с люфтом при нагрузках (70% от пика при срыве)? Если с люфтом все ОК приделав энкодер получится отличнейший сервопривод.
                                              0
                                              Люфт в пределах угла создаваемого шириной внешнего магнита. В вашем случаи будет +-10градусов вроде. Люфт не свободный получается, а с натягом(как мягкая муфта).
                                              0
                                              Здорово, что вы тестируете редуктор на новом для промышленности физическом принципе. Что думаете про воздушный редуктор? Бесколлекторные моторы используют на дронах, а турбины в стоматологической бормашине
                                                +1
                                                Не новом. Например: www.magnomatics.com/pages/technology/low-ratio-magnetic-gears.htm

                                                Насчёт воздушного редуктора не слышал, но гидротрансформаторы более чем полвека применяются в автоматических коробках передач на авто.
                                                  0

                                                  Бесколлекторы и в бормашины уже пришли

                                                    0
                                                    Подумаешь, бормашины. Они в шуруповёртах и дрелях, даже в «точилах» и в стиральных машинах.
                                                      0

                                                      Ээээ, Вы видимо либо не поняли юмора, либо никогда не были у стоматолога (оставим профилактику на Ваше усмотрение). Так вот, бормашины дантистов крутятся до сотни тыщ оборотов, поэтому до недавнего времени были все как одна пневматические, с бонусами в виде шлангов и компрессора с ресивером. Сейчас же и моторчики прокачались.
                                                      А что до всяких мощных бытовых применений, то вообще не удивили. Стиралки "директдрайв" отличная штука

                                                        0
                                                        Нипонял, да. А патамушта на бормашинки стоматологи не имеют эксклюзивных прав и всё тут :)
                                                          0
                                                          Еще в 2000-м сверлили мне советской бормашиной, спросил сколько оборотов, ответили — 300 тыс. в минуту.
                                                    0
                                                    Ошибка в первой строке статьи.
                                                      0
                                                      А какой будет момент если сделать редуктор ну скажем 100мм диаметром
                                                      и конструктив в виде диска а не цилиндра?
                                                      У диска можно магнитами с двух сторон обернуть.
                                                        0
                                                        Прикинул для диска с магнитами с одной стороны, получается 2-4Нм
                                                          0
                                                          вот, можно уже приличную серву сделать
                                                            0

                                                            еще вариант на внешнем магнитном кольце использовать массив холлбаха. так момент срыва раза в полтора увеличится. внутри его сделать сильно слржнее-дороже, но если получится, то упретесь в теоретически максимальный момент этой конструкции (не учитывая космические варианты типа сверхпроводников и тд)

                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                            +1
                                                            Да, все беколекторные моторы BLDC работают как генератор без тока возбуждения. Для простейшего снятия мощности достаточно 3хфазного диодного моста.
                                                              +1

                                                              Не все. Только с магнитными сердечниками

                                                            +1
                                                            Интересное, но нишевое устройство.
                                                            Ограничение момента, это здорово, но оно и регулятором прекрасно реализуется, редукция небольшая, приведенный момент инерции тоже будет в разумных пределах (мы же про БК мотор говорим). Про бесшумость — с чем сравнивали? С шуруповертом? Сравните с прецизионным Maxon, удивитесь.

                                                            Попадалось совсем недавно место где такие решения уместны — стартер/генератор в микро ТРД. Там до 20Krpm надо в режиме стартера крутить, а на 120Кrpm в режиме генератора работать. Первое просто, второе очень сложно. Сейчас Jetcat выкатили на модельный рынок моторы с похожими устройствами, во внутрь еще не лазил, на рентгене посмотрел — очень похоже. Есть несколько контор в мск с полуготовыми ТРД, можете попробовать скооперироваться.
                                                              0
                                                              Maxon видели, но они отдельно редуктор без мотора продавать не хотят.
                                                                0

                                                                А кто сейчас занимается микроТРД в Москве?

                                                              0
                                                              Ниша применения довольно узкая, хотя и интересный девайс. При необходимости поднять мощность на низких оборотах — можно и в бесколлекторнике просто больше магнитов и обмоток засунуть, так что для промышленного применения — не особо полезен. Для мелких серий — дороговато получится. Только для прототипирования какого-нибудь…
                                                                0
                                                                Ну да, это вроде как не проблема. Когда понадобились высокомоментные двигатели для серв прямого привода, просто сделали их в виде блинчиков, увеличили диаметр, поставили 40 пар полюсов и намотали обмотку из большего числа витков.
                                                                +1
                                                                HOMPAIN
                                                                Насколько я верно понял — исполнитель вашего заказа не отдал вам матрицу для намагничивания магнитов. Это сборная медная катушка, фактически намотанная толстой шиной. При импульсном включении она формирует магнитное поле будущего магнита — принудительно.
                                                                Качественно изготовить такую катушку -действительно дорого. Так-как требуется услуги кузнеца (выглядит именно так как звучит). А вы её уже оплатили… и не получили… С ней у вас получится запустить свой всечной заводик с низким стартом. Там делов-то — кнопку нажать…
                                                                  +1
                                                                  Интеллектуальную собственность как то защищали, патенты?
                                                                  Энивей, молодцы, очень интересно, автор пиши исчо!
                                                                    0

                                                                    Магнитный редуктор, по сути, это мультипликатор числа полюсов. Почему бы сразу не изготовить двигатель с бОльшим числом полюсов, и тем добиться увеличения момента?

                                                                      +1
                                                                      Увеличение полюсов на моменте скажется слабо. Основное на что это повлияет — это более стабильная работа и увеличение КПД на низких оборотах и снижение КПД на высоких. Единственный действенный способ увеличить момент- это увеличение диаметр и общего объёма мотора. Мы пытались спроектировать двигатель под нужный момент всеми способами, что бы отказаться от редуктора.

                                                                      Магнитный редуктор отличается от мотора в первую очередь тем, что в нём вместо статора стоит сильный магнит. Что бы на статоре создать аналогичное по силе поле в него нужно вбухать очень много энергии. А магнит это делает без каких либо затрат.
                                                                        0
                                                                        А что если собрать редуктор вокруг мотора? Что бы ротор двигателя был статором редуктора, можно выиграть в длине/массе конструкции, проиграв в диаметре, но при этом сэкономив на магнитах.
                                                                          0
                                                                          Могли бы вы сказать, какие вам требовались выходные параметры привода (уже на выходе, на рабочем инструменте) — какие обороты и какой момент. А так же, какое питание на входе. Размеры, вроде, из статьи понятны — диаметр 40мм, длина — не ограничена (?).
                                                                          Хочу попробовать тоже посчитать варианты.
                                                                            0
                                                                            длина — не ограничена (?).
                                                                            да вот как раз, как я понял из статьи, длина то получаемых моторов им и не нравилась:
                                                                            Чтобы соблюсти требования мотор получился длиной почти полметра при диаметре в 40мм. Мотор получился достаточно дорогим и очень сложным в сборке. При этом, для достижения тех же мощностных параметров, можно сделать мотор в 3 раза меньше, но с использованием редуктора.
                                                                              +1
                                                                              К сожалению мы не можем на данный момент сказать все параметры, заказчик может быть против.
                                                                                0
                                                                                Эх, ёлки-палки, жаль…
                                                                                Хотелось бы рассмотреть ваш случай — действительно ли нельзя обойтись без редуктора. Пока что мне попадались только проекты, где увеличение полюсности вполне решало вопрос редукции с сохранением КПД.

                                                                                Но, если позиция вашего заказчика изменится — буду вам благодарен.
                                                                                Еще раз напомню, что хотелось знать:
                                                                                — требуемую скорость и момент
                                                                                — напряжение питания
                                                                                — желательные габариты и ограничения

                                                                          0
                                                                          Подбирая редуктор мы упёрлись в две основные проблемы. 1) Что бы редуктор смог реализовать весь потенциал безколекторного мотора, он должен быть размером сравнимым с размером мотора. С ним мотор перестаёт быть компактным.

                                                                          Гм, но ведь магнитный редуктор у вас тоже получился размером сравнимым с размером мотора?
                                                                          Редуктор способен плавно подавать и удерживать момент.

                                                                          А как насчёт точности передачи момента? Не будет так, что при попытке создать шаговый (позиционный) механизм, зависимость положения конечного элемента от положения вала двигателя окажется слабо предсказуемой и сильно зависимой от противодействующих сил (нагрузки)?
                                                                            +1
                                                                            Данный редуктор — это тестовый образец и в нём мы не гнались за минимальным размером. Рабочая часть у него 20мм длиной и 30мм в диаметре. Если его делать сразу в корпусе мотора, то уйдёт ряд подшипников и редуктор добавит к мотору 30-60% длины.
                                                                              0
                                                                              Я правильно понимаю, что от размеров (длины, диаметра) редуктора зависит так же максимальный передаваемый момент?
                                                                                +1
                                                                                Да. Также на максимальный момент влияет сила магнитов(их толщина).
                                                                            0
                                                                            Данные редукторы работают как повышающие число оборотов?
                                                                              +1
                                                                              Да, он работает в обе стороны. Но в повышении оборотов смысла нету.
                                                                                0
                                                                                Ну вообще то есть, к примеру механические компрессоры в автомобилях.
                                                                              0
                                                                              У такого редуктора есть ещё один плюс: с помощью него можно передавать момент между средами с разными давлениями.
                                                                                0
                                                                                Есть ещё один недостаток, такое редуктор плохо делает удержание. Обычно через редуктор, можно мотором контролировать торможение, а здесь, если что…
                                                                                  0
                                                                                  Вопрос: а параллелятся ли такие редукторы? Если взять два редуктора и механически скрепить их входы (вход со входом) и выходы (аналогично), то срывающий момент увеличится?
                                                                                    0
                                                                                    Да, так можно. Но проще увеличить диаметр редуктора.
                                                                                      +1
                                                                                      О, вам вопрос: как изменяются характеристики при масштабировании? Мы увеличили диаметр конструкции в два раза, как поменялись характеристики? Линейно? Логарифм?
                                                                                        +1
                                                                                        Момент с возрастает пропорционально квадрату диаметра и пропорционально длине. Но также растут и потери. В целом описать все характеристики одной зависимостью невозможно так, так как все они связанны между собой и всегда один параметр можно улучшить, но в другом проиграть. Например, в данном редукторе можно максимально увеличить толщину внешних магнитов, сократив размер магнитопровода. Тогда пиковый момент увеличится, но сильно сократится КПД редуктора и он будет работать рывками. А если редуктор большего размера, то толщину магнитов можно увеличить безбоязненно.
                                                                                    +1
                                                                                    Чтобы соблюсти требования мотор получился длиной почти полметра при диаметре в 40мм.
                                                                                    Неужели:

                                                                                    image
                                                                                      0
                                                                                      Нет, но мы думали над этим вариантом использования)
                                                                                        0
                                                                                        Диаметр 40мм? Вы шутник)
                                                                                        0
                                                                                        Я в своё время интересовался магнитной муфтой, но магнитный редуктор вообще просто КЛАСС!!!
                                                                                          +1
                                                                                          Это нереально круто! Вопрос шкурный: А возможен редуктор по данной технологии в пределах размера 5х5х2см с передаточным числом 21:1? Это я к чему: У страйкболистов больная тема — шестерни. Сейчас один комплект (а продаются они чаще всего комплектом) стоит от 5к рублей. А тут просто идеальный вариант, особенно в плане клина.
                                                                                            0
                                                                                            Да, такое передаточное отношение сделать возможно.
                                                                                              0
                                                                                              И в размер реально уложиться?
                                                                                                +1
                                                                                                Да, вполне. Вопрос только в моменте. Его может не хватить.
                                                                                              0
                                                                                              Там нужен высокий момент чтобы пружину поршня сжать,
                                                                                              будете оружие с таким редуктором на тачке перед собой катать
                                                                                                +1
                                                                                                image
                                                                                                  0
                                                                                                  вот именно так я бы на страйкбол сходил
                                                                                                0

                                                                                                Купи стальные. Только шуметь будешь как будто аатомат настоящий.

                                                                                                  0
                                                                                                  Я инженер командный и перепробовал возможно уже все шестерни, от гардера до лонекса, от классик арми до системы. Все шестерни ломают зубы при определенных проблемах, причем самая проблема, передача от мотора к моторной шестерни
                                                                                                    0

                                                                                                    Ах, я немного не в этой теме. Быстрый гугл показал что там и так всюду "какбысталь", но валы 3мм и пиньоны с мелким модулем. Скорее всего проблема в резком технологическом скачке для следующего этапа, и ограничений по весу/размеру и НЕпревышении мощности- текущей достаточно Гирбоксы и сейчас то не особо дешёвые, а представьте что более мощный и технологичный будет стоить в 5 раз дороже. Вообще с радостью бы посмотрел что да как на самом деле в страйкбольных штуках, сам не владел не разбирал.

                                                                                                      0
                                                                                                      Гирбоксы и сейчас то не особо дешёвые, а представьте что более мощный и технологичный будет стоить в 5 раз дороже

                                                                                                      Это норма (: Заплатить за не убиваемою передачу за 10-15к рублей — норма. Лонексовые шестерни (которые я очень люблю) сейчас стоят 7500 за набор и у некоторых сокомандников умирают стабильно раз в сезон.

                                                                                                +1
                                                                                                Использование магнитного редуктора после BLDC мотора похоже на использование редуктора собранного из генератора и ещё одного мотора. Как с генератором можно было бы выкинуть первый мотор и генератор и просто подавать правильное напряжение на выходной мотор, так и здесь можно выкинуть первый мотор и сердечник с магнитопроводом редуктора, и просто заменить их на новый ротор, который питать подходящим напряжением и крутить медленнее, но с большим моментом.
                                                                                                  +1
                                                                                                  Нет, ваши рассуждения не верны. По вашей логике любой мотор смог бы выдавать любой момент, просто за счёт уменьшения скорости. Это не так.
                                                                                                    0
                                                                                                    Мотор будет давать точно такой же момент, как редуктор, т.к. это будет мотор в корпусе редуктора, и использующий внешние магниты редуктора. Просто магнитное поле ротора будет создаваться обмоткой, а не магнитопроводом. Единственное ограничение, которое я вижу — это, что обмотку не удастся эффективно охладить если выжать из неё такое же поле, как давал магнитопровод и крутить на таких же пониженных оборотах.
                                                                                                      0
                                                                                                      Обмотка в том же корпусе будет потреблять 100ватт, что бы создать поле эквивалентное магниту. Мотор будет как лампочка светиться, что бы просто такой момент удерживать.
                                                                                                  0
                                                                                                  А какой софт используете для расчетов?
                                                                                                    +2

                                                                                                    Идея ни разу не нова и называется магнитной муфтой. Но — основное назначение не сколько изменение передачи, сколько передача момента через герметичную стенку без сальников, например в вакуум.
                                                                                                    Что до вашего конкретного прибора — 1)в видосе подключен шурик — это уже низкие обороты через редуктор, при включении реверса прокручивается пару раз, после чего чел за кадром задумался и больше реверс не включал. С чем связано?..
                                                                                                    2) у меня из 9 движков инраннеров(ротор внутри статора) магниты разлетелись на 5, это популярная проблема. А вы тут самостоятельно клеите, кевларовую нитку не забыли намотать?
                                                                                                    3) если пилите и проектируете сами, что мешает сделать двойной ротор? Обмотки крутят барабан, а внутри него крутится ротор.
                                                                                                    4) какие требования к рабочим оборотам? Какие требования к реверсу? Мотор можно собрать даже инраннер на куче полюсов.
                                                                                                    Если нет нужды в реверсе, то удержание выполняется обгонной муфтой, а регулятор можно напрограммировать на моментальное отключение при превышении тока.
                                                                                                    5) задача редуктора — повышение момента, что-то эта штука рукой за нитку удерживается. Какой тогда смысл? Был у меня моторчик небольшой, не 4056, а 4872 вроде, по даташиту обещали 8 полюсов и 3 киловатта, остановить ротор рукой с прикрученным плечом полметра невозможно.
                                                                                                    6) защита от деструктивного стопорения(срез зубьев шестерен) называется фрикцион, в простонародье сцепа.
                                                                                                    7) то что большинство современных бк идут без датчиков холла не значит что их ещё не изобрели. Срыв ротора на "малых оборотах" и прочее — особенность бессенсорных моторов, регулятору надо подергать ротор вперед назад, чтобы знать куда крутить дальше.
                                                                                                    Итого выводы — основное преимущество — относительная деревянность прибора с применением рокетсайнс при рассчетах. Надежности нет — многорядные подшипники и магниты на роторе, абсолютной бесшумности нет — опять же подшипники, червячная передача будет тише. Соосность есть и планетарке. Момента нет, удержания нет — крутится рукой в любую сторону. В чем я не прав?

                                                                                                      0
                                                                                                      Магнитная муфта — это магнитная муфта, а магнитный редуктор — это магнитный редуктор. Это разные, хотя и похожие вещи.
                                                                                                      Идея магнитного редуктора действительно не нова. Она была запатентована еще в 60ых годах в США.

                                                                                                      В данной статье мы показываем практическую реализацию механизма и описываем принципы его работы.

                                                                                                      Все BLDC инранеры высокоскоростные. Именно поэтому мотор-колесо для велосипеда мощностью всего 500Вт имеет внешний диаметр порядка 20см.
                                                                                                      Шумность — характеристика накопленная. В магнитном редукторе «шумят» только подшипники (не считая аэродинамического шума ротора и водила) — свести шум подшипников к нуля можно устранением зазоров, применением прецизионных подшипников, применением подшипников скольжения.
                                                                                                      Ответы на другие вопросы ищите выше в комментариях.
                                                                                                      +1
                                                                                                      У меня есть сомнения насчёт правомерности размещения таких статей в хабе «Сделай сам».

                                                                                                      «Сделай сам „- подразумевается возможность повторения конструкции читателями в условиях “на коленке».

                                                                                                      Трактовка же «можно использовать в DIY» — слишком широкая. В DIY можно использовать что угодно.

                                                                                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                                      Самое читаемое