Autor Tema: Fabricando Motores Brushless  (Leído 16241 veces)

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Desconectado groundman

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Fabricando Motores Brushless
« en: 06 de Mayo de 2017, 12:17:04 »
hola de nuevo.aqui traigo un video que les va a gustar a mas de uno.


resulta que mientras espero a recibir componentes de otros proyectos que estoy realizando.
me he puesto a experimentar con motores viejos.mi idea es convertir una bomba de agua de 1/2 CV 220v monofasico
a un motor trifasico de 12v a 36v CC.

para esto utilizare unos modulos que venden por internet que transforman este voltage de corriente continua
a trifasica.de hasta 10A

este es el modulo: el QS910



tambien compre este otro: EL QS909
pero no me funciona.lleva mas conexiones pero un CI menos.




el rotor del motor lo he realizado con una impresora 3D.y le he insertado unos imanes de neodimio.
estos imanes son cilindricos de 20x10mm ya que son los mas varatos con relacion a su fuerza magnetica.

los he partido por la mitad para embutirlos en el rotor y aprobechar el iman resultante con dos polos magneticos
en la cara partida.hay un total de 16 imanes ya cortados.y al embutirlos hay que resperar la posicion NSNSNSNSNSNSNSNS
para cortarlos los he señalado por la mitad con un totulador.los he cogido en un tornillo y le he hecho una ranura con la radial y un disco
de los finos.luego he partido con unas cizallas.pero por la parte de dentro.ya que para partirlos las cichillas deben de estar a una distancia de 9mm.





el bobinado lo he realizado con hilo esmaltado de 0.64mm de diametro.como no tenia mylar para el aislante
del estator.he usado transparencias de poliester.y para cerrar el hueco donde va las bobinas he usado PCCB de fibra
de vidrio de 1mm de placas viejas.

el bobinado consta de 24 bobinas hay 3 conjuntos de 8 bobinas.un conjunto para cada fase U V W.
cada bobina tiene 30vueltas.esto hace que en cada ventana tengan que pasar 60 hilos.y es un trabajo tedioso.
lo que he hecho es hacer las madejas en una tabla de madera con dos clavos.es importante el diametro de los clavos
para que la distancia del ancho de la madeja coincida con la forma que va a tener dentro de las ventanas.
y como no tambien el largo de la madeja.



cada motor es diferente y los hilos que quepan dentro tenemos que verlo en las dos primeras bobinas que hagamos.
ya que cada bobina va a ocupar la mitad de una ventana.






es muy importante meter la maxima cantidad que sea posible de hilos por ventana que variara segun el diametro del hilo.
la seccion del hilo variara segun el voltage con que queramos trabajar.

yo prefiero no poner un hilo muy gordo porque es mas dificil trabajar con el.ademas tenemos un rango menor para
la configuracion del voltage.si el hilo es fino siempre podemos combinar mejor las bobinas para ponerlas en paralelo
que en serie.ya que el problema radica en los circuitos que nos van a entregar la corriente alterna.

es mas facil encontrar transistores mosfet de mucho voltage que de mucha intensidad.y son mas varatos que estos ultimos.
por ejemplo este modulo trifasico llega a trabajar hasta 36v y 10A. eso nos da una potencia de 360W.

pero si trabajamos a 24V 10A solo llegaremos a  240W.

si usaramos cable muy gordo no  podriamos configurar el conexionado del bobinado para voltages altos.
que alfin y alcabo es lo que vamos a tener que hacer si fabricamos motores mas potentes.

en mi caso este motor tiene 8 bobinas para cada fase.al principio las puse en serie y triangulo.y aunque el circuito
estaba regulado a tope.con 24V no llegaba a los 4A.esto hacia que el motor no tubiera fuerza.si la tendria
si trabajara a mas voltage.pero este mismo regulador ya me lo carge una vez por ponerlo a 42V.y queme dos transistores.
ademas se me ha estropeado una de las 6 salidas del microcontrolador que gestiona los drivers de los mosfet.
por eso creo que no va del todo bien.

en otra prueba puse 4 bobinas serie y en paralelo con otras cuatro.gane potencia pero no me acerque a los 10A
que gestiona el circuito.

ahoramismo lo tengo configurado con las 8 bobinas en paralelo.y conexion con el resto de las fases en estrella.
ahora me funciona a 8A 24V. con este conexionado podria trabajar al limite con un voltage de 36V.
pero para trabajar a 24V igual deviera ponerlo en triangulo.

todo esto de los tipos de conexionado es para aprobechar la maxima potencia del modulo.
pero la potencia del motor es mucho mayor.y para aprobecharla habria que poner otro tipo de circuito de mas voltage.

de lo que se trata es de generar un campo magnetico lo mas elevado posible sin pasarse de la intensidad que
va a tolerar el bobinado. en este caso 8 bobinas con cable de seccion de 0.644mm de diametro serian 0.325mm seccion x 8=
2.6mm de seccion. como la intensidad maxima aplicada a cobre es de 8A /mm2 pues esta bobina aguantaria hasta
20A que nos daria una potencia maxima de 480W a 24V. aunque este motor fue diseñado para 1/2CV que son 375W.
asi que trabajando a 24V la maxima intensidad que deberiamos aplicar es de 15.6A para que el entrehierro
no se sature y perdamos eficiencia debido a la histerisis.

de todas formas la configuracion de los imanes no estan deltodo bien hecha.ya que hay una separacion entre imanes.
pero aun asi veo que el motor tiene fuerza.y ponerse a pedir imanes a medida encareceria su fabricacion.
prefiero hacer motores mas grandes y obtener esa potencia extra que pagar hasta cuatro veces mas por unos imanes a medida.
si no igual salen mas caros.

en el montage de las bobinas hay que respetar en todo momento el sentido de bobinado de las madejas.yo siempre lo hago
en el sentido de las agujas del reloj.y pinto con un rotulador negro el hilo final.aunque realmente esto no
tiene importancia en el sentido de crear un flujo magnetico.si lo tiene en la polaridad.
para cuando realizemos el conexionado serie o paralelo. estrella o triangulo.ademas de dejar un buen trozo de cable extra para
pasarlo al exterior del motor para sus conexiones.

cuando pongamos en paralelo las bobinas debemos de imaginarnos que estamos conectando pilas.si nos equivocamos
podriamos restar la plaridad del fujo magnetico.y aunque si que se produciria flujo magnetico.este seria inverso
y le restariamos potencia al motor pero el consumo seria el mismo.

lo mismo pasa en la conexion en serie.el hilo pintado con el que no lo esta de la sguiente bobina.

para la conexion en triangulo es lo mismo que la conexion en serie pero cerrando el circuito.
y en la conexion estrella.por ejemplo los pintados todos juntos.y los no pintados conectados a la corriente trifasica.


referente al sistema de configuracion de imanes y las bobinas,los imanes son 8 NS que darian 16polos.
y la bobina tiene 24polos.asi que son dos polos de los imanes por cada 3 bobinas.

aunque existen unos huecos.al estar los imanes tan cerca y ser tan potentes.el flujo magnetico une sus lineas
y supongo que eso hace como si el espacio estubiera ocupado por un iman.aunque claro hay algo menos de flujo
magnetico por no estar todo el espacio ocupado.

esta es la configuracion de los imanes:







« Última modificación: 06 de Mayo de 2017, 12:44:07 por groundman »
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Desconectado KILLERJC

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #1 en: 06 de Mayo de 2017, 12:49:49 »
Impresionante la verdad, me saco el sombrero. Te felicito una ves mas de tantas que mereces.

Desconectado groundman

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #2 en: 06 de Mayo de 2017, 14:56:05 »
gracias KILLERJC.ahora estoy haciendo un circuito para controlar un puente trifasico de mosfet con el pic18f87k22.no quiero depender de un circuito que no veo ni el datasheet
por internet.el YJ01A   trabajo me ha costado encontrar la funcion de cada pin.supongo que este chip sera un microcontrolador progamado para tal funcion.

por lo que he visto con el osciloscopio.tiene dos salidas por cada fase para conectalas a cada driver mosfet.en un pin se inyecta un pulso que varia segun la velocidad que le demos.
en el otro es una frecuencia inyectada de la misma duracion del pulso.creo que es algun tipo de control de intensidad.no lo se.aunque igual es una señal de modulacion PWM
para generar un voltage senoidal.

tendre que hacer mas pruebas para comprendero.y asi emularlo en el pic.
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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #3 en: 06 de Mayo de 2017, 18:59:49 »
No se me habia ocurrido esa manera de usar los imanes para armar un motor  :shock:   ((:-))
¿Se podria hacer lo mismo para usarlo como generador?  :-)

Desconectado Chaly29

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #4 en: 07 de Mayo de 2017, 00:14:19 »
Hola groundman

Citar
por lo que he visto con el osciloscopio.tiene dos salidas por cada fase para conectalas a cada driver mosfet.en un pin se inyecta un pulso que varia segun la velocidad que le demos.
en el otro es una frecuencia inyectada de la misma duracion del pulso.creo que es algun tipo de control de intensidad.no lo se.aunque igual es una señal de modulacion PWM
para generar un voltage senoidal.

Por lo general, un motor brushless no usa una trifásica alterna, si no una cuasi alterna, que para este caso/aplicación es mejor y se disipa menor potencia en su "creación"
Si el módulo que posees generara alterna, pues te hubiera convenido construir un clásico motor trifásico y no un brushless.

Por otro lado, el módulo casi seguro posee un puente H trifásico, y las 2 señales por cada driver que tu observas son las de control de cada rama, por lo que tiene una rama positiva y una negativa en cada driver y una señal de control por cada una. Es por eso que las señales son muy parecida o iguales. Y por lo que veo ese módulo no tiene control de intensidad, porque primeramente no lo hubieras quemado, y segundo, debería de haber semejante shunt que soporte la potencia disipada por los 10A máximos mencionados.

En las notas de aplicación de microchip, hay varias respecto al control de motores brushless, y aparte te explican como realizar el sensado de fase tanto por medio de sensores hall como por medio de la corriente contra electromotriz, esto es para que el rotor no se "deslice" con respecto al campo del estator. Y también como medir la corriente y controlar la misma.

Yoshua Si, de hecho, este tipo de motor posee una construcción casi idéntica a la de un alternador de auto, la diferencia es que el alternado entrega continua (alterna trifásica internamente rectificada) y el brushless entregaría alterna trifásica y tu deberías de conectar un rectificador trifàsico a su salida....

Un saludo.

Atte. CARLOS.


La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #5 en: 07 de Mayo de 2017, 06:06:01 »
Groundman, el rotor debería tener los imanes en otra posición.
Tal y como los has colocado, las líneas de campo magnético van del polo positivo al negativo sin pasar por el estator. Es una suerte que se mueva. Esta configuración te funcionará mejor:

Colocando dos imanes con polos positivos, dos imanes con polos negativos, etc.

Lo mejor es que hagas pruebas con un rotor de 4 imanes de neodimio nada más y luego fabricas el rotor completo.

Otra cosa, los imanes van a salir disparados hacia afuera cuando gire rápido. Es mejor que los agarres más fuerte.

Este es el tipo de imanes que se suelen utilizar (rectangulares):

En este caso es un outrun que tiene los imanes fuera. Así es más fácil sujetar los imanes.

Seguro que elgarbe te puede comentar más. Es aficionado al modelismo y suele utilizar motores brushless.

Yo tengo un coche con un motor que tiene un tamaño parecido a un dedo pulgar y tiene unos 100W de potencia. Los motores brushless tienen mucha más potencia que otros con el mismo tamaño.

Saludos.
« Última modificación: 07 de Mayo de 2017, 06:08:02 por Picuino »

Desconectado groundman

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #6 en: 07 de Mayo de 2017, 09:01:14 »
es la primera vez que me pongo con los motores brushless.asi que no tengo mucha experiencia.la configuracion de los imanes y las bobinas las he sacado de un motor brushless
que he desmontado.no sabia como funcionaba pero vi unos esquemas con la configuracion de un iman de dos polos como rotor y 3 bobinas de estador.

asi que compare los multiplos de este otro y coincidia.porsupuesto que los imanes que he puesto no deberian tener huecos para hacerlo mas eficiente.pero es lo que tengo.
pense en usar una excitacion de las bobinas de forma secuencial.pero entonces les estariamos generando un campo magnetico de atraccion o repulsion segun lo configuraramos.
y no estariamos aprobechando las dos funciones que se generan en un puente H trifasico.

supongo que la eficiencia seria la misma respecto a consumo/potencia.pero se necesitaria un motor mas grande para la misma potencia.tampoco se si el hacer un motor secuencial
nos daria alguna ventaja al aprobechar la energia que se produce al cortar la corriente de la bobina.ya que esta genera una tension de polarizacion inversa de mayor voltage.

seria cosa de probar.ademas el circuito de control seria mucho mas facil de hacer que un puente H.


respecto a generar corriente ya hice esto hace tiempo: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=41157.0

se puede generar mucha corriente con un alternador modificado.pero hace falta mucho aire.
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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #7 en: 07 de Mayo de 2017, 09:23:19 »
Groundman, el rotor debería tener los imanes en otra posición.
Tal y como los has colocado, las líneas de campo magnético van del polo positivo al negativo sin pasar por el estator. Es una suerte que se mueva. Esta configuración te funcionará mejor:

Colocando dos imanes con polos positivos, dos imanes con polos negativos, etc.

Lo mejor es que hagas pruebas con un rotor de 4 imanes de neodimio nada más y luego fabricas el rotor completo.

Otra cosa, los imanes van a salir disparados hacia afuera cuando gire rápido. Es mejor que los agarres más fuerte.

Este es el tipo de imanes que se suelen utilizar (rectangulares):

En este caso es un outrun que tiene los imanes fuera. Así es más fácil sujetar los imanes.

Seguro que elgarbe te puede comentar más. Es aficionado al modelismo y suele utilizar motores brushless.

Yo tengo un coche con un motor que tiene un tamaño parecido a un dedo pulgar y tiene unos 100W de potencia. Los motores brushless tienen mucha más potencia que otros con el mismo tamaño.

Saludos.

esa configuracion es mejor ya que los imanes no saldrian disparados.la cosa esta en aprobechar motores viejos para su conversion.es mas varato que diseñar tu propio motor y mas rapido.
respecto a la configuracion de los imanes de tus imagenes si te das cuenta es la misma configuracion que la que yo he hecho. 3 bobinas 2polos.  en tu caso son 6 bobinas 4 polos.

en el mio 24 bobinas 16 polos. en estas configuraciones hay siempre una relacion de 2polos para 3 bobinas.la diferencia entre tu motor y el mio radica en las revoluciones con respecto a la frecuencia.

el mio necesita una frecuencia mayor para dar las mismas vueltas que el tuyo.


pero por lo que veo el estator de tu imagen tiene 12polos. asi que no se si la imagen le da posicion de los imanes es correcta o envez de 4 polos tiene 8.
« Última modificación: 07 de Mayo de 2017, 09:30:17 por groundman »
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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #8 en: 07 de Mayo de 2017, 09:55:05 »
No he criticado las bobinas. Probablemente están bien y no habrá problemas con ellas.

El problema lo veo en la posición de los imanes. Si te fijas en tu esquema, el polo positivo del imán está mirando hacia el polo negativo del imán de al lado. Esto significa que la mayoría de las líneas de campo magnético salen de un imán y llegan al imán de al lado sin pasar por el estator.

Las líneas de campo magnético tienen que salir del imán, pasar por el estator y volver a otro imán del rotor.
Fíjate en este rotor:


Las líneas salen de un polo y llegan al otro polo pasando por la zona en la que está el estator.

La mayoría de tus líneas de campo magnético no pasan por el estator y esto hace que el rotor tenga menos fuerza (menos par de giro)

Recuerdo que en una ocasión intenté girar el rotor de un motor brushless que tenía el tamaño de un tetrabrick (1 litro) con una llave inglesa de 20cm. Cuando llegué a empujar la llave con unos 10kg de fuerza en su extremo y todavía no conseguía mover el eje ni un milímetro desistí. El rotor parecía clavado, no había forma de moverlo.
Por supuesto el motor estaba alimentado con un variador de frecuencia, que en ese momento sólo estaba inyectando corriente contínua para frenar el giro.

Por eso cuando he visto que ese motor lo frenabas con la mano, me parecía que no se comportaba como un brushless de ese tamaño.

Un saludo.

Desconectado groundman

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #9 en: 07 de Mayo de 2017, 12:53:07 »

Picuino.la imagen que has puesto me recuerda al rotor de un alternador de coche.creo que es eso.
y me has dado una idea.usar un alternador de coche como motor.asi que como hace tiempo ya modifique un alternador para un aerogenerador poniendole
unos imanes de neodimio en el rotor.se me ha ocurrido meterle esa corriente del modulo a un alternador.y este ha sido el resultado:


por lo que he visto el rotor tiene 12polos.y el estator tambien tiene 12polos.esto lo hace ideal para generar corriente.pero no para funcionar como
motor.aunque si que funciona,este motor tiene un par limitado.si forzamos mucho el eje el rotor pierde el sincronismo y hay que pararlo para que
inicie de nuevo la rotacion.


respecto a la configuracion del motor que he montado.no estoy muy seguro de lo que me quieres decir.te pongo esta imagen para ver si me entero.



esta es la configuracion del motor.como puede verse hay 3 bobinas para cada 2 polos.se ve como las bobinas nuemro 1 coincide con el N del iman. la 3 con el S del iman.
y la 2 con neutro del iman.donde no hay repulsion ni atraccion.

hay otra configuracion mejor?
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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #10 en: 07 de Mayo de 2017, 13:07:06 »
Hola groundman, acá te dejo una página con un calculador de bobinados para cada configuración de motor. Te da el bobinado más apto para la configuración seleccionada.

http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/

En realidad toda esta página posee mucha información que te será de utilidad:

http://www.bavaria-direct.co.za/

Y en esta, muchos linck referidos al tema, no todos andan, pero muchos están muy buenos:

https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?240993-(Re)winding-and-building-motors-tips-tricks-checks-tests

Un saludo. Y espero te sean de ayuda.

Atte. CARLOS.

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #11 en: 07 de Mayo de 2017, 13:49:21 »
gracias Chaly29.los enlaces me han ayudado a comprender que no hay una sola configuracion.supongo que segun la configuracion.tendremos un par diferente que segun para el uso que le demos
tendremos mas o menos eficiencia en el motor que fabriquemos.
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Desconectado Picuino

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #12 en: 07 de Mayo de 2017, 15:50:29 »
Lo que te comentaba antes es que cambiases los imanes, no las bobinas.

Fíjate en el rotor de un alternador:

En el sitio de cada polo (la pieza triangular metálica) tienes que colocar un imán con su polo positivo o negativo mirando hacia el estator.
No coloques los imanes partidos. Colócalos enteros y con la cara mirando hacia el estator.

Me extraña que el alternador pierda el sincronismo sólo con la mano. ¿Qué tensiones le estás inyectando al rotor y al estator?
Una solución a la pérdida de sincronismo es añadir una pequeña jaula de ardilla, para que se comporte como un motor asíncrono hasta que recupere el sincronismo.

Un saludo.

Desconectado groundman

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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #13 en: 07 de Mayo de 2017, 17:15:13 »
creo que se lo que quieres decir.eso seria lo ideal.pero no tengo imanes que encajen perfectamente en el rotor.lo mejor que he podido hacer es esto.partirlos por la mitad.
y poner la cara partida con dos polos mirando para el estator.esto combierte los 8 imanes en 16 polos.para hacer lo que dices habria que poner 16 imanes de un solo polo
e invertirlos para crear el NSNSNSNSNS...   lo que yo he hecho es lo mismo solo que estan separados unos de otros.que no significa que el flujo magnetico no valla
a saltar de un iman a otro.otra cosa es que el entrehierro desvie el camino del flujo magnetico por culpa de los huecos.

lo que tu dices si podria hacerlo en motores donde el rotor sea mas grande y me quepan los imanes.este estator es muy pequeño.pero tengo otra forma que estoy estudiando
de poner los imanes para hacer lo que dices.ponerlos de una sola cara.y en estatores largos.para eso utilizare los motores de bombas sumergibles.que tienen un estator mas largo.

saludos.
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Re:Fabricando Motores Brushless
« Respuesta #14 en: 07 de Mayo de 2017, 17:24:14 »
Solo una cosa, que segurametne fue un error de tipeo

Citar
16 imanes de un solo polo

No existen imanes de un solo polo.


 

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