Версия 20:39, 7 марта 2015

Бесколлекторные моторы (электродвигатели) (анг. brushless motor) пришли в моделизм сравнительно недавно.

Отличия бесколлекторных моторов от коллекторных моторов:

• питаются трёхфазным переменным током, поэтому для их работы необходим специальный контроллер (регулятор скорости), преобразующий постоянный ток от аккумуляторных батарей в переменный.
• ротор с магнитами вращается вокруг неподвижного статора с электромагнитной катушкой.

Преимущества

(перед коллекторными моторами)

• бесколлекторные двигатели эффективно работают в более широком диапазоне оборотов и имеют более высокий КПД. Конструкция двигателя при этом проще, в ней нет щеточного узла (который работает постоянно в режиме трения, создает искры и в итоге потерю энергии)
• бесколлекторные моторы практически не изнашиваются, поэтому отсутствует необходимость в техническом обслуживании (кроме случаев выхода из строя подшипников).
• Большинство бесколлекторных моторов не боятся влаги (могут работать полностью погружёнными под воду) при условии изоляции фазовых проводов, катушки электромагнита намотаны изолированным проводом по умолчанию.
• Возможность использования в воспламеняемой, взрывоопасной и агрессивной среде (из-за отсутствия искр).
• Большая перегрузочная способность по моменту.
• Высокие энергетические показатели (КПД более 90 %)
• Генерация более низкого уровня акустического и электрического шума по сравнению с универсальными коллекторными двигателями постоянного тока.
• Хорошее соотношение массогабаритных характеристик и мощности

Недостатки

• Относительно сложная система управления двигателем.
• Относительно высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих материалов в конструкции ротора (магниты, подшипники).

Обозначения бесколлекторных моторов

Нет единого стандарта обозначения бессколлекторных моторов. У разных производителей может быть своя специфика в обозначениях. Но всё же, есть основные правила обозначений.

Часто обозначение бесколлекторного мотора тесно связано с его геометрическими и электрическими параметрами.

Рассмотрим обозначение на примере мотора: Tower Pro 2408-21T

• первые две цифры (24) - обозначают диаметр статора (иногда ротора) в мм
• вторые две цифры (08) - обозначают длину каждого магнита в моторе в мм
• далее может следовать одна или две цифры (21) - это количество витков на каждом зубе статора
• еще бывает в конце буква T (или символ Δ) - обозначающий намотку типа "дельта" ("треугольник") ИЛИ буква Y (или символ *) - говорящий о намотке типа "звезда".

При большем диаметре ротора (статора) получается больший крутящий момент, при прочих равных условиях. Длина магнитов, также как и диаметр ротора, влияет на крутящий момент мотора.

С витками работает соотношение: "меньше витки - больше обороты". Если необходимо поставить небольшой винт и получить высокие обороты, то необходимо выбирать мотор с небольшим количеством витков. Если задача крутить большой винт на небольших оборотах (Slow Flyer) - следует выбирать мотор с большим количеством витков.

Конструкция

По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner и outrunner.

• inrunner - имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри обмоток магнитный ротор.
• outrunner - имеют неподвижные обмотки, внутри двигателя, вокруг которых вращается корпус с помещенными на его внутреннюю стенку постоянными магнитами.

Количество полюсов магнитов, используемых в бесколлекторных двигателях, может быть разным. По количеству полюсов можно судить о крутящем моменте и оборотах и двигателя.

• Моторы с двухполюсными роторами имеют наибольшую скорость вращения при наименьшем крутящем моменте. Эти моторы по конструкции могут быть только «инраннерами». Такие двигатели часто продаются уже с закреплёнными на них планетарными редукторами, так как их обороты слишком велики для прямого вращения пропеллера. Иногда такие моторы используют и без редуктора - например, ставят на гоночные авиамодели.
• Моторы с большим количеством полюсов имеют меньшую скорость вращения, но зато больший крутящий момент. Такие моторы позволяют использовать пропеллеры большого диаметра, без необходимости применять редукторы.

Вообще, пропеллеры большого диаметра и небольшого шага, при относительно низкой частоте вращения обеспечивают большую тягу, но сообщают модели небольшую скорость, в то время как маленькие по диаметру пропеллеры с большим шагом на высоких оборотах обеспечивают высокую скорость, при сравнительно небольшой тяге. Таким образом, многополюсные моторы идеально подходят для моделей, которым нужна высокая тяговооруженность, а двухполюсные без редуктора - для скоростных моделей. Для более точного подбора двигателя и пропеллера к определенной модели, можно воспользоваться специальными инструментами для расчётов.

Также бесколлекторные моторы, и соответственно регуляторы хода для них, можно разделить на 2 типа: с датчиками положения ротора и без них. Моторы без датчиков проще в изготовлении, поэтому большинство моторов и контроллеров в настоящее время именно такие (кроме специальных автомодельных).

Производителей бесколлекторных моторов и регуляторов к ним очень много. Конструктивно и по размерам бесколлекторные двигатели тоже сильно различаются. Более того, самостоятельное изготовление бесколлекторных двигателей на основе деталей от CD-приводов и других промышленных бесколлекторных моторов стало весьма распространенным явлением в последнее время. Возможно, именно по этой причине у бесколлекторных двигателей сегодня нет даже такой приблизительной общей классификации как у коллекторных собратьев.

FAQ

Мотор крутится не в ту сторону

Чтобы поменять направление вращения бесколлекторного мотора, достаточно поменять местами подключение любых двух из трёх проводов (которые идут к мотору).

Характеристики моторов по производителям

• Tower pro

См. также

• Обозначения бесколлекторных моторов
• Коллекторный мотор
• Регулятор скорости
• Балансировка мотора
• Балансировка ВМГ
• Книга: Кацман М.М. Электрические машины

Ссылки

• Бесколлекторные двигатели
• Brushless DC electric motor (англ.) - статья в Wikipedia
• Бесколлекторный электродвигатель - статья в Википедии