הארה תכניות העשרה בעמ - Brushless Motor




 
  ביצוע תשלומים
  הרשמה לניוזלטר
  יצירת קשר
  הארה בפייסבוק
 








 
מנוע בראשלס

מטרות השיעור
  • מהו מנוע בראשלס ?
  • כיצד המנוע עובד ?
  • מה היתרונות לעומת מנוע פחמים (Brushed) ?
  • אילו סוגי מנועי בראשלס קיימים ? ומה היתרון של כל אחד מהם ?
  • מה אומרים המספרים של המנוע ?
  • מהו KV ? 
  • מהם הדברים החשובים לנו בבחירת המנוע לרחפן שלנו ?
הקנייה של החומר -

מנוע חשמלי ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.
מנוע הבראשלס לא שונה, כמו כל המנועים החשמליים הוא פועל על פי עיקרון האלקטרומגנטיות.
מנוע הבראשלס הומצא לראשונה ב1962 עקב התפתחות בתחום הרכיבים האלקטרונים בעולם.
לצורך השוואה המנוע החשמלי הראשון הומצא ב1856.
מאז ועד היום חלה התפתחות משמעותית בתחום והמנועים רק הולכים ומשתפרים.

חלקי מנוע הבראשלס
  • סטטור (Stator) - *מערכת סלילים המלופפים סביב ליבה פרומגנטית (חומר אשר הופך מגנטי כאשר הוא נמצא בשדה מגנטי כגון ברזל, ניקל) אשר מקובעת למקומה.
    מכאן המילה סטטור, החלק הסטטי אשר לא זז.
     
  • רוטור (Rotor) - מורכב ממגנטית רבי עוצמה במרכזו ימצא ציר העובר דרך מספר מייסבים (לרוב 2) אשר מסתובב ברגע שהמנוע פועל. מכאן השם רוטור, החלק אשר מסתובב במנוע.
פעולת המנוע מייצרת חום, לכן בחלק הקידמי והאחורי של המנוע
ימצאו חורי איוורור על מנת לקרר את המנוע (כפי שניתן לראות בתמונה).
* הסלילים המלופפים בדרך כלל עשויים חוטי נחושת, מתכת המוליכה מצוין חשמל.
כל החוט מצופה לקה המשמשת כחומר מבודד (מסוג אמיל), המונע מהחוטים לגעת אחד בשני לאחר ליפופם וליצור קצר.
החוטים ארוכים במיוחד ויכולים להגיע לאורך עשרות מטרים.
ככל שהחוט בכל סליל יהיה ארוך יותר כך עוצמת המנוע חשמלי תיהיה חזקה יותר.

כיצד מנוע הבראשלס עובד ?

מנוע הבראשלס בדומה למנוע חשמלי רגיל (פחמים) עובד על עיקרון הדחייה והמשיכה בין מגנטית.
בשונה ממנוע פחמים המעביר את הזרם החשמלי לסלילים בעזרת מחלף פיזי,
מנוע הבראשלס משתמש ברכיב אלקטרוני הנקרא בקר מהירות על מנת לבצע את החלפת הזרם בין הסלילים.
כרגע נתייחס למנוע ברשלס מסוג Outrunner כמו שניתן לראות בתמונה למעלה, ברוטור מצויים המגנטים ובסטטור מצויים סלילי הנחושת.

הזרם החשמלי מגיע מסוללה המתחברת לבקר המהירות בעזרת 2 חוטים, פלוס ומינוס, כי זהו מעגל זרם ישיר.

בקר המהירות מקבל אות חשמלי מהמקלט בעזרת חיבור נוסף (הוא אינו מצוי בתמונה הסמוכה). ככל שהאות החשמלי ארוך יותר כך המנוע יסתובב מהר והוא ידרוש זרם רב יותר.

בקר המהירות קובע מתי ואילו סלילים יקבלו זרם חשמלי על ידי 2 מ-3 החוטים המחוברים למנוע, המתחלפים על הזמן.

הסלילים דרכם עובר הזרם הופכים לאלקטרומגנט, ומתחילה פעולה של סיבוב עקב דחייה ומשיכה בין האלקטרומגנט לבין המגנטיים.

כיצד בקר המהירות מספק את הדפוס הנכון לפעולה חלקה של המנוע ?

בחלק קטן של המנועים ישנו חיישן הנקרא  Hall Effect Sensor, אשר מודד את מיקום המנוע.
רוב המנועים משתמשים בטכנולוגיה שונה הנקראת Back EMF, בקר המהירות מסוגל למדוד את העלייה במתח החשמלי כאשר סלילי הנחושת אשר לא זורם בהם חשמל חולפים ליד מגנט ומייצרים חשמל, (כמו בדינמו). לכן שנפעיל את המנוע הוא יזוז מעט כדי לקבוע את מיקומו ההתחלתי וישמיע כמה צלילים. על פי נקודת המוצא הבקר מייצר דפוס על פיו יזרום החשמל למנוע.

יתרונות של מנוע הבראשלס לעומת מנוע פחמים 
  1. היחס בין גודל משקל וכוח שהמנוע מייצר גדולה בהרבה מזו של מנועי פחמים. (קטנים וקלים יותר אבל עדיין מייצרים יותר כוח סיבובי)
  2. אין חיכוך בין חלקים שונים במנוע חוץ מהמיסבים המאפשרים את סיבוב הרוטור על הסטטור.
    דבר הגורם ליעילות גדולה בהרבה מזו של מנוע הפחמים אשר נעזר בפחמים על מנת להעביר
    את הזרם החשמלי לסלילים דבר הגורם לאיבוד אנרגיה, יצירת חום וצורך בהחלפה של הפחמים.
  3. מנועי הבראשלס כמעט ולא צריכים תחזוקה שוטפת.
  4. מאוד קלים ביחס לכמות האנרגיה הסיבובית שהם מייצרים.
  5. עוצמת הסיבוב (Torque) שלהם גדולה בהרבה מזו של מנועי פחמים וכך הם מסוגלים לסובב לדוגמה מדחף במהירות
    רבה ללא צורך במערכת גלגלי שיניים. 
  6. יש להם תגובה מהירה מאוד וניתן לשנות את מהירותם בזמן מאוד קצר, נקודה החשובה מאוד לרחפנים.
  7. יצירה של פחות חום כתופעת לוואי מאשר מנוע פחמים.
  8. שקטים יותר עקב יעילותם.
סוגי מנועי הבראשלס 

Outrunner - החלק החיצוני של המנוע אליו מחוברים המגנטיים מסתובב ואילו אל החלק הסטטי מחוברים הסלילים. 

תכונות ביחס למנוע הInrunner - 
  • מדויק מאוד
  • כוח סיבובי חזק מאוד עקב הרווח הגדול בין השדות המגנטית.
  • סיבובים לדקה נמוכים יחסית. (KV נמוך)
  • מפיק מאט חום יחסית
  • שימוש עיקרי בכלי טייס על שלט, רחפנים טיסנים מסוקים.
    כלים הדורשים הרבה כוח סיבובי.
Inrunner - בנוי בצורה הפוכה, לחלק החיצוני מחוברים הסלילים אשר אינם נעים ואילו לחלק הפנימי אשר מסתובב מחוברים המגנטים.

תכונות ביחס למנוע הOutrunner - 
  • יעיל יחסית עקב מרחק קטן יותר בין השדות המגנטים.
  • מהירות סיבוב גבוהה מאוד, אבל כוח סיבוב חלש יחסית. (KV גבוהה)
  • לרוב הוא בעל קוטר קטן אבל ארוך.
  • מייצר יותר חום כיוון שהחום יכול לעבור בקלות בין החלקים הקרובים זה לזה.
  • לרוב נדרשת תיבת הילוכים על מנת להמיר את כוח הסיבוב.
  • שימוש עיקרי במכוניות על שלט, טיסני מניפה וסירות על שלט.
    כלים הדורשים מהירות סיבוב גבוהה ללא צורך בהרבה כוח סיבוב (Torque)
מה אומרים המספרים שרשומים על המנוע ?

4 ספרות ראשונות - ככל שהמנוע יותר גדול כך הוא יוכל לייצר יותר כוח, אך לרוב יהיה יותר כבד.
נתאים את גודל המנוע לפי הצרכים של הכלי.
לדוגמה רחפן Long Range (טווח רחוק) יטוס זמן רב בעוצמת סיבוב מנוע יחסית קבוע.
לכן נרצה להשתמש במנוע בעל רוטור כבד יחסית, כדי שהוא יוכל לשמור על אנרגיית הסיבוב (מומנט) בקלות רבה יותר.
לעומת זאת ברחפן מירוץ נרצה מנועים בעל רוטור קל יחסית כדי שנוכל לשנות את מהירות הסיבוב ללא צורך בהרבה אנרגיה.

KV - המשמעות היא מספר סיבובים של המנוע לוולט אחד, לדוגמה : 
מנוע של 1000KV במתח של 11.1V יסתובב 11,000 סיבובים לדקה ללא עומס על המנוע (מדחף).
לרוב מנועים בעלי KV נמוך מייצרים יותר כוח סיבובי ומנועים בעלי KV גבוהה מייצרים יותר מהירות סיבוב.
שנרצה לסובב מדחף גדול נשתמש במנוע בעל KV נמוך, לעומת זאת כדי לסובב מדחף קטן נרצה KV גובהה.

ארבעת המספרים האחרונים מציינים את קונפיגורציית הסלילים ומגנטים במנוע.
רוב מנועי הOutrunner עובדים עם (12N14P) 12 סלילים על 14 מגנטים.

מנועי בראשלס בעולם הרחפנים 
 
בעולם הרחפנים גודל המנועים נקבע על פי גודל המדחפים של הרחפן וגודל הפריים, וישנו סטנדרנט די קבוע.
לדוגמה לרחפן עם מדחפי 5 אינץ מתאים מנוע סביב גודל 2205-2208 או 2306-2305.
לרחפן עם מדחפי 7 אינץ מתאים מנוע סביב גודל 2506-2508.
נבחר את המנוע המדוייק על פי סוג הרחפן, והסוללה שבא נרצה להשתמש.
לדוגמה ברחפן צילום נרצה מנועים בעלי Torque גבוהה, כדי לסובב מדחף גדול יחסית שיוכל לייצר הרבה דחף במהירות יחסית נמוכה.
ובעלי משקל נמוך, הרחפן יהיה כבד בגלל המצלמה ואנו רוצים שיצרוך כמה שפחות אנרגיה על מנת להתרומם.
בנוסף לגודל המנוע נרצה להתחשב ביעילות שלו, בדרך כלל מתבטא באיכות הייצור והתכנון של המנוע.




[חזרה למעלה]       [הוספה למועדפים]       [מפת האתר]       [יצירת קשר]
עיצוב וביצוע: חיפושית מולטימדיה
לייבסיטי - בניית אתרים