Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 100
Когда на электроэррозии режешь склеенный пакет пластин проволоку не рвет из-за того что клей не электропроводный?
Мы отдавали заготовки на резку в другие компании. Некоторые жаловались на клей, но в целом всё резалось.
Думаю, тут дело в толщине слоя. Слой клея между пластинами микроны. Проволока скорее всего просто прожигает его или находит путь по кромкам металла
да, литцендрат это все наше, забыли помянуть укладку магнитов как "магнитная сборка Халбаха"
Конкретно так не делали ни разу, это не технологичный вариант. Если нужно повысить поле, то можно можно расположить магниты внутри ротора галочками.
ну есть такая контора "тесла" называется, так вот, магниты они укладывают без особых проблем, причем роботом
А нет изображения магнитной индукции в таком роторе? На сколько выигрыш, ведь через перемычки по углам будет "утечка" магнитного поля.
Хорошая конструкция, но требует большую квалификацию разработчика. Основная проблема её - относительно низкий коэффициент мощности двигателя для высокоскоростных двигателей. Но для моментных двигателей вообще отлично.
Для улучшения внешнего вида статора я разработал технологию, при которой чередуются пластины двух типов, имитирующие рёбра охлаждения.
То есть, вы сознательно увеличиваете воздушный зазор ради внешнего вида, который на самом деле внутренний и никто его всё равно не увидит?
На иллюстрации видно, что эти ребра располагаются на внешней части статора, а ротор внутри. Я думаю, очевидно, что внутри на статоре нет рёбер.
А вот мне интересно, а что мешает обтачивать пакет после сборки нарезанных на лазере пластин с не большим запасом, на токарном станке? Почему нельзя просто снять несколько соток снаружи и внутри с ротора и со статора?
Мы пробовали обтачивать. Это достаточно сложно, т.к. статор собран из пластин: его сложно ровно зажать, есть риск что он развалится, резец может загнуть и выдрать отдельную пластину в тонком месте, возникают лишние замыкания пластин.
При этом с внутренней и внешней стороны эти неровности по большей части визуальные и не влияют на характеристики для более менее крупных двигателей. Основное неудобство неровности сборки создают внутри паза и на входе в паз, в этих местах они сильно усложняют процесс намотки.
Смею предположить, что если обтачивать не резцом, а чем-то вроде наждачки, то проблем должно быть меньше.
Нужно наверное в каждой пластине делать 2 3 отверстия и вставить туда штифт
Всё отлично точится, если статор сделан правильно и режимы подобраны правильно. Точим разные статоры, никогда проблем не было.
А какими инструментами для расчёта двигателей вы пользуетесь? Есть какой-то САПР для этого?
Про балансировку ротора не рассказали. А почему вы не обтачиваете собранные роторы и статоры на токарном станке, чтобы повысить точность?
Вот тоже вопрос. Особенно после исполнения магнитов для датчика холла.
Про балансировку сложная длинная тема, не получилось добавить.
Обтачивать статор и ротор сложно и высокие риски их повредить, лучше сразу их собрать ровно. К тому же для мотора с постоянными магнитами не нужна свехточность зазора между статором и ротором, больший зазор можно компенсировать толщиной магнитов. Если важна высокая точность, например для мелких деталей, тогда стоит использовать электроэрозию.
Возможно, вместо токарки лучше покажет себя шлифовка.
Про балансировку сложная длинная тема, не получилось добавить
тогда ждём следующую статью! :-)
Что там сложного?
Навесить груз или снять массу по показаниям ПО?
В Ваших двигателях наверное не было требований по пульсациям крутящего момента и синусоидальности ЭДС, напряжения. Точность воздушного зазора очень важна в большинстве PMSM. Не столь важна если только в BLDC.
У нас в основном двигатели вращали различные насосы, они гораздо больше пульсаций момента создают чем двигатель. Один достаточно крупный двигатель у нас проходил испытания по электромагнитной совместимости.
Мне казалось что наоборот в крупном двигателе неровности статора усредняются. Но мы совсем крупных не делали (больше 10квт в S1).
Чистый кайф, никогда не планировал создавать электромотор, но почитать было очень интересно. Круто, что делитесь технологией, по сути конкурентам помогаете.
Я закончил работу по этой теме и не хочется, что бы это всё просто пропало и забылось. Если кому-то поможет, я буду только рад.)
Как можно бросить заниматься электродвигателями сейчас, когда робототехника только в самом начале разбега? Ведь это мышцы всех роботов, которых будет становиться всё больше с каждым годом
Вот-вот, китайские фабрики электроприводов с миллионными оборотами и выходом продукции в вагонах тоже с вами согласны.
А закрывать границы Китаю почему-то никто не хочет ни в какой форме :-)
Сейчас очень тяжело заказывать компоненты, сложности с оплатой за границу и с логистикой. Предприятия по металообработке загружены, цены и сроки сильно выросли. И продавать моторы для роботов некому, все пытаются выжить и купить подешевле, никто не готов вкладываться в долгий проект.
Спасибо за статью. А если не секрет, то почему закончили?
Пересобирал детские моторчики DC-130 (самые простые игрушечные). Наборный ротор (инраннер, якорь внутри) из пластин от разных моторов имел разный диаметр. Пытался тоже обтачивать. Да возможен вылет пластины, но только на не качественно склеенном роторе. Обтачивается на очень малых подачах, но делал не резцом, а наждачной шкуркой.
Тоже за ручную намотку, более того, для этих моторчиков с тремя обмотками, её правильнее вести литцендратом и одновременно, укладывая виток к витку плотно. А чтобы края пластин не резали изоляцию обмотки, крайние поластины стачивались по радиусу. Весь якорь (ротор) промазывался снаружи клеем "секунда", и этого вполне хватало, чтобы не портилась изоляция провода и не добавлять лишний вес в якорь.
Первоначально наматывал несколько слоев до соприкосновения обмоток во внутренней части у вала. Проклеивал всё той же секундой послойно. Растекается внутрь слоев легко. А вот далее, послойно и поочередно каждую обмотку. Так в пазы ротора укладывается 200 витков провода 0.2, что дает сопротивление ротора около 7.2Ома.
Сделал таких 4шт, проверял балансировку ротора, ни на одном моторе она не была нарушена после сборки, при предварительной балансировке до начала намотки. Не пришлось.
И игрушечный моторчик выдает почти 3 ватта механической мощности на своем одном ампере, с КПД от 72%. КПД замерялся при последовательном подключении пары таких моторчиков в двигательном и генераторном режимах.
.. к тому, что обмотку можно мотать "виток к витку" и проклеивать послойно, если делать это вручную. Плотность укладки - недостижимая на станочках. :)
И ещё, не указали, что толщина обоймы для магнитного ротора/статора не должна быть тоньше 1мм, а лучше 2-4, т.к. плотность замыкающего магнитного потока тоже играет свою роль.
Не пробовали делать статор из пермендюра?
Было желание, но до дела не дошло. Уж очень он дорогой и купить его проблематично.
Делали твиттер ( ВЧ динамическая головка) на его основе - улет по параметрам от всех промышленных конкурентов! Точных характеристик уже не помню, только примерные: для портальных колонок получалось 130дб и примерно 2,5 тесла в зазоре.
Чисто из любопытства. А есть технология когда металлический порошок мешают с компаундом и экструдируют роторы\статоры?
Да, для роторов магнитопласты, для статоров ферриты. Но такие методы сильно снижают индукцию магнитного поля и момент мотора. Такая технология интересна только для массовых изделий.
Роторы делают порошковыми технологиями с полимерным или эпоксидных связующим. Статор сделать сложнее, так как его конфигурация сложная и точность элементов (зубцы, коронки) высокая. Как, например, извлечь из пазов формообразующие элементы после полимеризации связующего, если нет уклона? А уклоны в статоре сильно ухудшают характеристики машины.
Вот такой станочек сильно облегчает жизнь при намотке.
Это одна из плюшек)
Для зачистки существует несколько методов: использование специальной электрической машинки, щипчиков или механическое удаление лака ножом.
Провод типа ПЭВТЛ зачищается паяльником при температуре 375 °С. При серийной намотке это получается быстрей и дешевле, чем механически соскребать лак.
Данный вид изоляции рассчитан на 120 градусов, этого мало. Мы во всех моторах использовали изоляцию на 200 градусов. Мелкосерийное производство выходит очень дорого для заказчика и надёжность изделия на первом месте.
А что за заказ?
Мы с товарищем придумали такую технологию когда делали лиц: обжечь конец провода горелкой, уложить в выемку стального уголка и зачистить бронзовой круглой щеткой, зажатой в шуруповерт. Пламя разрушает лак, а щетка механически чистит медь от остатков лака и окислов. Мы так делали лиц для своих проектов, но я даже марку провода лакированного сказать не могу потому что это было "то что на свалке нашли".
Ацетилсалициловая кислота (аспирин) зачищает провода любых диаметров. Но! Вытяжка!!! И надо мыть после.
Есть устройство Zetta 1 для елекрической зачистки эмальпровода.
По просьбе товарищей перематывал серводвигатель и так как нужного провода не было использовал имеющийся ПЭВТЛ. Уже 2 года проблем с двигателем нет, хотя заводской проработал не больше 6 месяцев. Но тут ещё важно качество пропитки.
Пользуясь случаем хотел спросить: произошли ли какие-то серьзеные изменения с условно 80-х годов на нашего времени в материалах/технологиях производства электромоторов для управляемых моделей/дронов/etc., что позволило последним получить широкую популярность? Или же дело строго в аккумуляторах?
Как минимум магниты сильно подешевели-продвинулись.
Еще электропривода (силовые части) и копеечное но сложное управление очень подняли вообще всю приводную отрасль. Для сравнения ознакомьтесь с советским частотником на 2 киловатта (точно не помню) типа ТПТР. Он весь собран на дискретной логике и рассыпухе, и занимает это все дело шкаф с холодильник размером. И сравните его с современным частотником для вот ровно такого же двигателя.
Ну так это прогресс в области изготовления транзисторов все уменьшил. Мосфеты и igbt совершенно чудесные характеристики имеют, а микроконтроллеры позволяют довольно сложные вещи довольно дёшево делать. Точнее они позволяют УСПЕВАТЬ их делать.
Да, вот именно. Появление неодимовых магнитов тоже отрасль продвинуло нехило, но именно с управлением наиболее круто в приводной технике получилась. Потому как современным приводом можно крутить асинхронник 1930 годов и его конструкция по сути своей не изменилась до сих пор, однако возможен векторный режим даже для такого древнего мотора. превращающий его по сути в сервопривод (ну с некоторыми оговорками, понятно). Поэтому то сейчас и повсеместный уход от постоянников, чтобы вот без этих оговорок и сложности изготовления. Все ушло в алгоритмы, теорию управления и мелкие чипы с производительностью быстрее машин серий ЕС =)
Там много изменений: неодимовые магниты для двигателей - это 90е годы. Мощные MOSFET тоже 90е и 2000е. Микроконтроллеры - конец 90х. MEMS датчики для квадракоптеров - середина 2000х.
Ну и есть еще инерция мышления. У меня дальний знакомый в 90е еще увлекался авиамоделизмом. Делал самолеты в авиамодельном кружке. Аккумуляторы были Ni-Cd двигатели уже с неодимовыми магнитами. Про управление делатей не знаю. Когдя я спросил "а почему ты камеру на самоелт не поставишь, вот же копеечная CCD камера от видеонаблюдения, а передатчик можно взять от Денди а можно спаять" - он ответил что камера не нужна, они в своем авиакружке в прямой видимости летают.
Технологии примерно те-же. Электротехническая сталь - как я понимаю примерно та-же, новые стали конечно появились, но улучшения незначительны, а стоимость сильно выше. А вот постоянные магниты сильно лучше стали. Системы управления так же продвинулись.
А может быть вы разбирали разные моторы в исследовательских целях от СПМ? Интересно, современные топовые моноколеса или самокаты с магнитами по 70-100мм - упарываются ли там по качеству или экономят на всем подряд? Компаунда в обмотках не видел, обычно народ самостоятельно "тюнит" такие моторы.
Электроэрозионная резка позволяет изготавливать статоры с высокой точностью, но стоимость при этом оказывается в 10 раз выше, чем при использовании лазерной резки.
А как это в абсолютной стоимости? В 10 раз звучит солидно, но если речь о 2 центах и 20 - то это ничто. Это не 200$ и 2000$.
И почему не заказывать производство целиком в Китае? В чем преимущество клеить, мотать, лачить и тыкать мегаомметром именно на территории РФ? Себестоимость от этого скорее всего только вырастет.
Китайцы экономят максимально, для них стоимость компонентов минимальна и они умудряются штамповать свои моторы по цене лома. И для них цена ошибки и ответственность минимальна, они не боятся сделать и продать брак.
4 года назад у нас обычный мотор с лазерной резкой выходил в 3-5 раз дороже китайского тех же габаритов, а с эрозией в 10-15 раз. Это очень примерная оценка.
Если моторы нужны в небольшом количестве (до 10 штук), то проще изготовить у нас, чем договориться с китайцами. Если сотня тогда надо у них заказывать их целиком или какие-то части.
Идея с чередованием пластин для имитации ребер охлаждения это гениально
заметного улучшения охлаждения эта технология не дает
Но зато как красиво! Иногда эстетика не менее важна чем функция
Имхается там надо было ребра сдвигать на каждой пластине, чтобы получался спиральный желобок, а не просто толще/потоньше.
Мне кажется, что проблема в слишком узком промежутке между пластинами, есть некий оптимум для газа после чего он плохо конвекцией "залезает" между пластинами. Да простят меня доморощенные формулировки :)
Можно попробовать чередовать, не через раз, а 1-4 например, наделать статоров, внутрь грелку и обдувать, смотреть на зависимость. Но похоже до этого не дошло. Дорого, наверное. Хотя чего - нужно всего два набора разных пластин.
Интересно, а если часть пластин, которые выпирают сделать из листового алюминия, насколько это ухудшит КПД и улучшит ли другие характеристики?
Я не автор но отвечу: да, это резко испортит магнитное поле всего пакета за счет магнитных свойств алюминия - в нем будут наводиться токи Фуко и частично шунтировать переменное магнитное поле, не добавляя пакету ничего. Якорь тоже будет работать не на всю длину - потери. Медные вставки - ровно то же самое, только еще больше потери по причине бОльшей проводимости + пластичность меди добавляет проблем в технологичности.
Магнитное поле с разрывом - это локальная катастрофа для двигателя. Оно должно быть непрерывным, иначе это два разных поля. Векторы намагниченности уходят обратно вглубь материала, кстати для минимизации этого эффекта и была придумана сборка Халбаха.
Скорее это мелкое оребрение будет собирать на себе грязь и пыль.
Как я вам завидую. Прорвало. Сижу сейчас, нервы все извёл, никто ни во что не хочет вкладываться, а продукцию хотят все. И нет никаких сил бессмысленно воевать с дураками, которым лапти и те нельзя доверить делать. А тут эта статья, елей для души. Вы что-т делаете вкладываете в это силы, средства,знаете чего хотите и понимаете процессы и учитесь на ходу. Это так здорово. По хорошему завидую. Хотел бы в какую-то такую команду. Но у нас вокруг "экология не та"...
Желаю успехов. Искренне. Перешлю статью начальству. И пусть заодно и комментарий мой почитают.
Так автор же написал в комментариях что не рентабельно этим тут заниматься, и поэтому закончил...
А сейчас вообще абсолютно любым производством (кроме розлива водки и выпечки хлеба) не рентабельно заниматься. Китай убил промышленное производство во всем мире. Я примерно в таком же состоянии - есть станки, есть оборудование, есть разработки, но любое производство не выгодно ибо продукция будет в разы дороже китайских аналогов. В условиях тотальной экономии цена решает всё. И никакая господдержка тут не спасет, скорее, отсрочит смерть.
Насчет выпечки хлеба вы погорячились.
самое смешное за счёт нашей же гос поддержки китай получает дешевые ресурсы...
Так не надо в крупносерийное производство лезть. А в мелкосерийном кучу знаю людей, которые что-то делают и вполне им на хлеб с маслом хватает... Некоторые так даже китайцам и продают в том числе...
Но да, еще 20 лет назад покупатель в очереди стоял, а сейчас приходится какие-то усилия предпринимать, чтобы купили именно у тебя.
Просто не надо пытаться делать аналоги. Есть масса всего, что китайцы не делают т.к. ниша маловата.
Нужно очень точно попасть в нишу, которая достаточно узка чтобы быть свободной, но при этом достаточно широка чтобы приносить адекватные деньги. Ну, вот у меня, например, была доля в микропредприятии, производящем как раз мелкосерийное, то, что не делали и до сих пор не делают китайцы, да и в целом в мире производят 3 компании. Результатов троим партнерам хватало на хлебушек, в основном даже с маслицем. Учитывая, что времени оно занимало немного, выходила очень солидная прибавка к зарплате.
А теперь западный рынок для этого предприятия де факто недоступен, восточный де юре доступен, но де факто крайне низкомаржинален. Два партнера, втч и я, продали доли третьему, который поначалу был очень рад уходу с отечественного рынка конкурентов, и строил большие планы по расширению бизнеса. Но внезапно оказалось, что ему одному теперь на хлебушек хватает очень впритык, и впереди маячит перспектива закрытия. При том, что качество управления бизнесом не просело, это я знаю достоверно. Просто внутренний рынок настолько мал, что даже будучи на нем теперь абсолютным монополистом, много не заработаешь.
Да, объем действительно надо оценить довольно четко. И с этим да есть проблемы. Но это как-бы обычные совершенно проблемы и риски для предпринимателя.
Знаю не 1 не 2 и, даже, наверное не десять подобных предприятий. И все продолжают продавать туда, куда продавали. Нашли варианты, ибо для них просочиться через занавес гораздо проще. Да, стал слой масла чуть тоньше, но не втрое.
Вот с последним закручиванием гаек в сша с таможенными сборами на все пересекающее границу они влетели гораздо сильнее. И даже не из-за денег, а потому, что многие перевозчики отказываются товар доставлять в текущей ситуации, а у многих более половины клиентов из сша.
И да, с людьми всё хуже и хуже, всё труднее конкуренцию с госпредприятиями держать. Сейчас прекратилось, но с год назад мне просто-таки названивали и предлагали вполне приличные деньги, откуда они вообще обо мне узнали совершенно непонятно.
Проблемы есть. Но и ниши какие-то тоже есть. Тут всё как всегда в общем-то.
Какой минимальный воздушный зазор делали?
плёнкой к торой не липнет
Которой?
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Технология мелкосерийного производства электродвигателей