Эта статья написана для обобщения моего опыта по самостоятельному изготовлению силовой установки для электропарамотора, а собственно: электродвигателя, контроллера, батареи, и прочего навесного оборудования.
Как и большинство, меня с детства интересовала тематика полета, но так получилось что реальными полетами в воздушном пространстве, а не на симуляторе или радиоуправляемой модели я занялся не так давно, в 2014 году. Я выбрал параплан, как наиболее демократичный вид летательного аппарата.
На начальном этапе безмоторных полетов, когда дорога каждая минута, проведенная в воздухе, часто задумываешься о преимуществах моторного полета, но тут же видишь и недостатки – повышенный шум и вибрации примитивного двухтактного двигателя, запах топлива при перевозке и хранении установки. А так как у меня был успешный опыт самостоятельной электрификации велосипеда, было решено делать электроустановку.
После обдумывания различных конструкций, я остановился на реализованной многими схеме безредукторного привода воздушного винта электродвигателем большого диаметра, но малой толщины.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/kc/nk/f3/kcnkf3fgzj-shzv7dj1qe-9qbo8.jpeg)
Плоский как блин электродвигатель дает приемлемый крутящий момент при небольшой массе, габаритах, и сложности конструкции. Большей эффективности можно достичь применив малогабаритный высокооборотный электродвигатель с редуктором (в этом я убедился на своем электровелосипеде), но сложность изготовления такого редуктора, и главное его немалый шум заставили отказаться от этой идеи.
Не мудрствуя лукаво, взяв за основу картинки и эскизы известного электромотора HPD10 из сети, я за несколько дней нарисовал свой мотор в Солиде
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/u3/3t/y5/u33ty59rqvqf-pudkhh0q0lqpre.jpeg)
От прародителя без изменений остался только профиль пластин статора, который как мне кажется немецкие конструкторы взяли без изменений с безызвестного велосипедного мотор-колеса.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/b_/qm/hk/b_qmhkfaauduydojk0i7i6h7p4a.jpeg)
Самая ответственная деталь, магнитопровод статора должен быть изготовлен из набора пластин специальной изотропной магнитной стали толщиной не более 0,35 мм. После долгих поисков, в Питере нашлась фирма готовая выполнить мой небольшой заказ.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/f2/ch/gu/f2chgunhstyftglwynxmwvcreug.jpeg)
Кольцо ротора выполнено из найденной в металлоломе подходящей трубы
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/9e/u7/vi/9eu7vik7rxgyv0c00ziiifnd3ha.jpeg)
Диск отфрезерован из пластины д16т, ступица из толстого текстолита.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/mk/h7/7t/mkh77tdiglopiqvhh3lmcr9l5lu.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/fi/ru/0h/firu0hx4qum999z3qywiykfpt0k.jpeg)
Окончательная намотка, самая занудная работа.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/_d/hu/hh/_dhuhhdtccrxzubloim2rvsgyjk.jpeg)
Готовый промежуточный образец, мощность 12кВт, максимальное напряжение 100 в.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/xy/mf/jr/xymfjruncylhrvaxwn6aclunqcm.jpeg)
На этапе расчета намотки мотора я увеличил максимальное напряжение, по сравнению с прототипом в два раза, до 100в. В тот момент я не думал о подводных камнях этого решения, главный плюс я видел в двукратном снижении тока, отсюда последовательное соединение относительно низкотоковых батарей, соединительные провода и разъемы меньших сечений.
Реальность оказалась менее радужной, доступные контроллеры на тот момент были с меньшим максимальным напряжением или током, часто не умели работать в безсенсорном режиме, либо стоили неприлично дорого.
Ну что же, подумав я решил сделать контроллер самостоятельно. До этого из похожего я делал только простенький BLDC контроллер на AVR, с прошивкой надерганой из частей апноутов. Поэтому трезво оценив свои силы и время, я остановился на полуоткрытом проекте векторного контроллера Lebowski, автора с endless-sphere.com
Автор рассылает прошитые dsPIC30, остальное вы должны сделать сами. Масштабируя рекомендованные схемы выходных каскадов, я получил то что мне было нужно, затратив небольшие деньги, и спалив на отладке только один комплект силовых транзисторов. Максимальный фазный ток контроллера 200 А, напряжение до 150 в.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/x7/p9/r0/x7p9r0l1zqiet5961tznff8bc3k.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/hp/ly/z3/hplyz3qzjgrtllgtihqtum3epmu.jpeg)
Обратная сторона проекта без исходников, невозможность модернизации прошивки под себя, необходимость покупки нового прошитого контроллера если спалите имеющийся. Грабли с напряжением 100 в ударили и здесь, ограничив выбор силовых транзисторов.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/ii/zx/tv/iizxtvs3avrzm6lmos_ypksj-ns.jpeg)
После мотора и контроллера, изготовление батареи казалось легкой прогулкой, но свои проблемы нашлись и тут. Купив 24 ячейки LI-PO IMP3201057P22A я собрал из них три батареи по 8S, с длительными токами 200 А и кратковременными 400 А.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/qj/wu/j9/qjwuj9sdyrohzjsifj8fthldrn0.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/yh/nb/k9/yhnbk9sogllraauvyizcxndf3ic.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/tp/8i/6e/tp8i6e6jgwjtd34rvvyujw-l-bk.jpeg)
Все хорошо, батареи мощные, почти не греются на 120 амперах, но вес… Собранная на кронштейне батарея получилась весом почти 15 кг, печально. В итоге вся установка в сборе получалась весом 32 кг, тяжелее чем многие бензинки. Это меня не устраивало вообще. Решено — батареи проданы, делаем новые батареи.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/is/6e/ny/is6eny4hozau0leluph8dtdzusi.jpeg)
Нужно было сделать батарею с весом в два раза меньшим, и временем полета минут на 15. Остановился на ячейках 18650 inr18650-25r, которые заказал из Нидерландов и благополучно получил. Корпуса сделал максимально легкими но прочными, ячейки соединил пайкой, посчитав что сварка кустарным аппаратом принесет больше вреда, чем продуманная пайка.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/8v/i9/k0/8vi9k0dtgrx2jgw0c19b-bggsvi.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/hz/oy/df/hzoydf09tuds6jpzikqev0b6ppq.jpeg)
В итоге получил три батареи конфигурации 8S6P с максимальным продолжительным током 120 А, емкостью 15 Ач. Снятие максимально допустимых токов возможно благодаря хорошей продувке элементов установленных с воздушными зазорами в потоке от винта. Радует минимальный разброс характеристик, как никак Samsung. Итоговый вес сборки на кронштейне 7800 грамм, почти уложился в запланированный.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/in/gx/og/ingxogfs5gw1ku3qf6cpcznqige.jpeg)
Остальное было делом техники, сварил легкую раму, фрезернул воздушный винт. Итоговая масса установки 25 кг, диаметр воздушного винта 1,25 м.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/t6/ul/3b/t6ul3biyxfgluohrxq-tljhrmu8.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/89/0x/xi/890xxihmiabjruref9urue2sbfa.jpeg)
Ах да, в качестве вишенки на торте сделал РУД со связью по CAN, так показалось безопаснее и интереснее, благо контроллер двигателя это позволяет.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/dc/_m/gm/dc_mgm4rp7capomjytabocmmzki.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/dv/xx/xz/dvxxxzqdsjaasmyyoyjrcto15vm.jpeg)
В конце октября сделал пару разрядок батареи на земле, затем пробный полет. Желаемые характеристики в целом достигнуты, к следующему летному сезону планирую устранить некоторые мелочи и тогда облетаю полностью, сейчас летной погоды нет.
Как таковая ранцевая электроустановка не более чем игрушка по сравнению с бензиновыми моделями, меньшая тяга, а главное время моторного полета при приемлемом весе, лишают ее преимуществ. Однако все изменится если встроить силовую часть в подвесную систему для свободного безмоторного полета, установить складной воздушный винт без ограждения, уложившись при этом в 20 кг по массе.
Этим путем пошли многие конструкторы, здесь есть свои сложности, вынесенный воздушный винт без ограждения требует регулировки и контроля наклона оси вращения. Иначе возможны неприятные осложнения при старте или в полете. Некоторые наработки есть и у меня, но пока не решил стоит ли двигаться с ними дальше.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/du/wd/o_/duwdo_f4ojmylyjatjmjyqz_i9i.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/tg/vb/pl/tgvbplitplvur2tvquijxb1a42i.jpeg)
Проект занял два года неспешной деятельности в свободное время, благодаря ему я освоил ЧПУ и токарную обработку, аргоновую сварку, обновил свои знания в электроприводе, силовой электронике и еще много где. Потраченного времени и денег не жалко, я получил массу творческого удовольствия.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/s_/tc/kc/s_tckc9fdw6mei-bl--ysafaqla.jpeg)
Что же касается самих полетов, за два года я подтянул свои навыки свободного пилота, и моторный полет теперь особо не прельщает, разве только для разнообразия. Все-таки свободный маршрутный полет это нечто особенное, особенно когда он удачен. В эти минуты, а теперь уже и часы, чувства достигают высшей концентрации, разум обрабатывает массу информации получаемой в реальном времени, опыт удерживает от неразумных действий, а воля заставляет двигаться к новым открытиям этого прекрасного воздушного пространства.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/tk/mx/tp/tkmxtptr-5-fsitixwpoyi76dim.jpeg)
Всем безопасных полетов!
Добавлено видео второго тестового полета, пилот весом 95 кг.
![](https://habrastorage.org/webt/rc/at/yi/rcatyimjd71artvq7t5_sxogsda.jpeg)
Предыстория
Как и большинство, меня с детства интересовала тематика полета, но так получилось что реальными полетами в воздушном пространстве, а не на симуляторе или радиоуправляемой модели я занялся не так давно, в 2014 году. Я выбрал параплан, как наиболее демократичный вид летательного аппарата.
На начальном этапе безмоторных полетов, когда дорога каждая минута, проведенная в воздухе, часто задумываешься о преимуществах моторного полета, но тут же видишь и недостатки – повышенный шум и вибрации примитивного двухтактного двигателя, запах топлива при перевозке и хранении установки. А так как у меня был успешный опыт самостоятельной электрификации велосипеда, было решено делать электроустановку.
После обдумывания различных конструкций, я остановился на реализованной многими схеме безредукторного привода воздушного винта электродвигателем большого диаметра, но малой толщины.
![](https://habrastorage.org/webt/kc/nk/f3/kcnkf3fgzj-shzv7dj1qe-9qbo8.jpeg)
Плоский как блин электродвигатель дает приемлемый крутящий момент при небольшой массе, габаритах, и сложности конструкции. Большей эффективности можно достичь применив малогабаритный высокооборотный электродвигатель с редуктором (в этом я убедился на своем электровелосипеде), но сложность изготовления такого редуктора, и главное его немалый шум заставили отказаться от этой идеи.
Не мудрствуя лукаво, взяв за основу картинки и эскизы известного электромотора HPD10 из сети, я за несколько дней нарисовал свой мотор в Солиде
![](https://habrastorage.org/webt/u3/3t/y5/u33ty59rqvqf-pudkhh0q0lqpre.jpeg)
От прародителя без изменений остался только профиль пластин статора, который как мне кажется немецкие конструкторы взяли без изменений с безызвестного велосипедного мотор-колеса.
![](https://habrastorage.org/webt/b_/qm/hk/b_qmhkfaauduydojk0i7i6h7p4a.jpeg)
Самая ответственная деталь, магнитопровод статора должен быть изготовлен из набора пластин специальной изотропной магнитной стали толщиной не более 0,35 мм. После долгих поисков, в Питере нашлась фирма готовая выполнить мой небольшой заказ.
![](https://habrastorage.org/webt/f2/ch/gu/f2chgunhstyftglwynxmwvcreug.jpeg)
Кольцо ротора выполнено из найденной в металлоломе подходящей трубы
![](https://habrastorage.org/webt/9e/u7/vi/9eu7vik7rxgyv0c00ziiifnd3ha.jpeg)
Диск отфрезерован из пластины д16т, ступица из толстого текстолита.
![](https://habrastorage.org/webt/mk/h7/7t/mkh77tdiglopiqvhh3lmcr9l5lu.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/fi/ru/0h/firu0hx4qum999z3qywiykfpt0k.jpeg)
Окончательная намотка, самая занудная работа.
![](https://habrastorage.org/webt/_d/hu/hh/_dhuhhdtccrxzubloim2rvsgyjk.jpeg)
Готовый промежуточный образец, мощность 12кВт, максимальное напряжение 100 в.
![](https://habrastorage.org/webt/xy/mf/jr/xymfjruncylhrvaxwn6aclunqcm.jpeg)
На этапе расчета намотки мотора я увеличил максимальное напряжение, по сравнению с прототипом в два раза, до 100в. В тот момент я не думал о подводных камнях этого решения, главный плюс я видел в двукратном снижении тока, отсюда последовательное соединение относительно низкотоковых батарей, соединительные провода и разъемы меньших сечений.
Реальность оказалась менее радужной, доступные контроллеры на тот момент были с меньшим максимальным напряжением или током, часто не умели работать в безсенсорном режиме, либо стоили неприлично дорого.
Ну что же, подумав я решил сделать контроллер самостоятельно. До этого из похожего я делал только простенький BLDC контроллер на AVR, с прошивкой надерганой из частей апноутов. Поэтому трезво оценив свои силы и время, я остановился на полуоткрытом проекте векторного контроллера Lebowski, автора с endless-sphere.com
Автор рассылает прошитые dsPIC30, остальное вы должны сделать сами. Масштабируя рекомендованные схемы выходных каскадов, я получил то что мне было нужно, затратив небольшие деньги, и спалив на отладке только один комплект силовых транзисторов. Максимальный фазный ток контроллера 200 А, напряжение до 150 в.
![](https://habrastorage.org/webt/x7/p9/r0/x7p9r0l1zqiet5961tznff8bc3k.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/hp/ly/z3/hplyz3qzjgrtllgtihqtum3epmu.jpeg)
Обратная сторона проекта без исходников, невозможность модернизации прошивки под себя, необходимость покупки нового прошитого контроллера если спалите имеющийся. Грабли с напряжением 100 в ударили и здесь, ограничив выбор силовых транзисторов.
![](https://habrastorage.org/webt/ii/zx/tv/iizxtvs3avrzm6lmos_ypksj-ns.jpeg)
После мотора и контроллера, изготовление батареи казалось легкой прогулкой, но свои проблемы нашлись и тут. Купив 24 ячейки LI-PO IMP3201057P22A я собрал из них три батареи по 8S, с длительными токами 200 А и кратковременными 400 А.
![](https://habrastorage.org/webt/qj/wu/j9/qjwuj9sdyrohzjsifj8fthldrn0.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/yh/nb/k9/yhnbk9sogllraauvyizcxndf3ic.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/tp/8i/6e/tp8i6e6jgwjtd34rvvyujw-l-bk.jpeg)
Все хорошо, батареи мощные, почти не греются на 120 амперах, но вес… Собранная на кронштейне батарея получилась весом почти 15 кг, печально. В итоге вся установка в сборе получалась весом 32 кг, тяжелее чем многие бензинки. Это меня не устраивало вообще. Решено — батареи проданы, делаем новые батареи.
![](https://habrastorage.org/webt/is/6e/ny/is6eny4hozau0leluph8dtdzusi.jpeg)
Нужно было сделать батарею с весом в два раза меньшим, и временем полета минут на 15. Остановился на ячейках 18650 inr18650-25r, которые заказал из Нидерландов и благополучно получил. Корпуса сделал максимально легкими но прочными, ячейки соединил пайкой, посчитав что сварка кустарным аппаратом принесет больше вреда, чем продуманная пайка.
![](https://habrastorage.org/webt/8v/i9/k0/8vi9k0dtgrx2jgw0c19b-bggsvi.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/hz/oy/df/hzoydf09tuds6jpzikqev0b6ppq.jpeg)
В итоге получил три батареи конфигурации 8S6P с максимальным продолжительным током 120 А, емкостью 15 Ач. Снятие максимально допустимых токов возможно благодаря хорошей продувке элементов установленных с воздушными зазорами в потоке от винта. Радует минимальный разброс характеристик, как никак Samsung. Итоговый вес сборки на кронштейне 7800 грамм, почти уложился в запланированный.
![](https://habrastorage.org/webt/in/gx/og/ingxogfs5gw1ku3qf6cpcznqige.jpeg)
Остальное было делом техники, сварил легкую раму, фрезернул воздушный винт. Итоговая масса установки 25 кг, диаметр воздушного винта 1,25 м.
![](https://habrastorage.org/webt/t6/ul/3b/t6ul3biyxfgluohrxq-tljhrmu8.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/89/0x/xi/890xxihmiabjruref9urue2sbfa.jpeg)
Ах да, в качестве вишенки на торте сделал РУД со связью по CAN, так показалось безопаснее и интереснее, благо контроллер двигателя это позволяет.
![](https://habrastorage.org/webt/dc/_m/gm/dc_mgm4rp7capomjytabocmmzki.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/dv/xx/xz/dvxxxzqdsjaasmyyoyjrcto15vm.jpeg)
В конце октября сделал пару разрядок батареи на земле, затем пробный полет. Желаемые характеристики в целом достигнуты, к следующему летному сезону планирую устранить некоторые мелочи и тогда облетаю полностью, сейчас летной погоды нет.
Как таковая ранцевая электроустановка не более чем игрушка по сравнению с бензиновыми моделями, меньшая тяга, а главное время моторного полета при приемлемом весе, лишают ее преимуществ. Однако все изменится если встроить силовую часть в подвесную систему для свободного безмоторного полета, установить складной воздушный винт без ограждения, уложившись при этом в 20 кг по массе.
Этим путем пошли многие конструкторы, здесь есть свои сложности, вынесенный воздушный винт без ограждения требует регулировки и контроля наклона оси вращения. Иначе возможны неприятные осложнения при старте или в полете. Некоторые наработки есть и у меня, но пока не решил стоит ли двигаться с ними дальше.
![](https://habrastorage.org/webt/du/wd/o_/duwdo_f4ojmylyjatjmjyqz_i9i.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/tg/vb/pl/tgvbplitplvur2tvquijxb1a42i.jpeg)
Проект занял два года неспешной деятельности в свободное время, благодаря ему я освоил ЧПУ и токарную обработку, аргоновую сварку, обновил свои знания в электроприводе, силовой электронике и еще много где. Потраченного времени и денег не жалко, я получил массу творческого удовольствия.
![](https://habrastorage.org/webt/s_/tc/kc/s_tckc9fdw6mei-bl--ysafaqla.jpeg)
Что же касается самих полетов, за два года я подтянул свои навыки свободного пилота, и моторный полет теперь особо не прельщает, разве только для разнообразия. Все-таки свободный маршрутный полет это нечто особенное, особенно когда он удачен. В эти минуты, а теперь уже и часы, чувства достигают высшей концентрации, разум обрабатывает массу информации получаемой в реальном времени, опыт удерживает от неразумных действий, а воля заставляет двигаться к новым открытиям этого прекрасного воздушного пространства.
![](https://habrastorage.org/webt/tk/mx/tp/tkmxtptr-5-fsitixwpoyi76dim.jpeg)
Всем безопасных полетов!
Добавлено видео второго тестового полета, пилот весом 95 кг.