Парадоксальный электродвигатель. Опции

[Валентиныч]

Натолкнулся на мысль: можно ли заставить ротор синхронной эл.машины (в режиме двигателя), вращаться в противоположную полю статора сторону?
Сдается - можно. Есть другие мнения?
Добавлю - питание двухфазное (не сравнивать с пром. сетью).

[Stanislav]

Натолкнулся на мысль: можно ли заставить ротор синхронной эл.машины (в режиме двигателя), вращаться в противоположную полю статора сторону?
Сдается - можно. Есть другие мнения?
Добавлю - питание двухфазное (не сравнивать с пром. сетью).

Да запросто.

Берём другую синхронную машину, в два раза большего момента, соединяем валы встык - и вперёд.
Если серьёзно, уточните условие: какой именно двигатель, каков сдвиг фаз, откуда они берутся и т.д.

Сообщение отредактировал Stanislav - Jul 21 2006, 13:34

[Валентиныч]

Берём другую синхронную машину, в два раза большего момента, соединяем валы встык - и вперёд.

Радикально!
Если серьезно - просто сидел, моделировал конструкцию нового двигателя для конкретного приложения. Требуемые ТХ: обороты => 35000; Мкр>0,6Н/м, Р ~ 2-3 кВт. Неравное число пар полюсов на роторе/статоре для реализации электромагнитной редукции. Это позволяет в n раз увеличить крутящий момент на валу. Обороты, конечно, тоже будут в n раз меньше, но это - не проблема, поле можно крутить до 200000 об/мин при приемлемых потерях в железе.
"Случайно" возникла мысль крутнуть двигатель в противоположную сторону. Кажется, получилось. Буду пробовать в железе. Что интересно, получается, что будет достаточно всего двух фаз, сдвинутых на 90 град. При этом суммарная МДС вроде как будет даже выше, чем у аналогичного трехфазника. Да, машина - синхронная. Для поставленой задачи потребуется крутить поле с частотой порядка 2 кГц. Ротор будет вращаться с частотой в три раза меньше, и в другую сторону.
Фазы пока ни от куда не берутся, придется строить новый контроллер.
Здесь проблем нет.
Но есть проблемы в другом: я никогда не изучал сопромат, и не могу посчитать требуемую прочность ротора.
Возникли подозрения, что при диаметре полого (внешнего) ротора ~70 мм и толщине его стенки порядка 2 мм (внутри ротора, по всей окружности установлены магниты, т.е. балласт, который не добавляя прочности, увеличивает центробежные нагрузки на стенки ротора), просто не хватит прочности стали "на разрыв".
Кто подскажет, как посчитать прочность вращающейся трубы, точнее - на каких оборотах она разлетится?
Раньше делал моторы на такие обороты, но меньшего диаметра (максимально - до 40 мм), там этой проблемы не возникало.

[LordN]

будет достаточно всего двух фаз, сдвинутых на 90 град

Валентиныч, это ж классика жанра. синус унд косинус.
причем здесь в какую сторону крутить? или я чего не понял?

[Валентиныч]

Валентиныч, это ж классика жанра. синус унд косинус. причем здесь в какую сторону крутить? или я чего не понял?

Думаю, что "или"... Речь то идет не о том, куда крутить ротор, а о том, чтобы его крутить в противоположную от поля сторону.
Но вообще-то - "ту хум хау".

Сообщение отредактировал Валентиныч - Jul 21 2006, 18:36

[LordN]

Кто подскажет, как посчитать прочность вращающейся трубы, точнее - на каких оборотах она разлетится?

пляшите от массы. посчитайте силы, возьмите справочник по прочности материалов. точный расчет провести не просто, но оценить в первом приближении можно.

[Tanya]

Натолкнулся на мысль: можно ли заставить ротор синхронной эл.машины (в режиме двигателя), вращаться в противоположную полю статора сторону?
Сдается - можно. Есть другие мнения?
Добавлю - питание двухфазное (не сравнивать с пром. сетью).

Экспериментально наблюдалось N лет назад на шаговом двигателе. Только зачем?

[Mirabella]

Натолкнулся на мысль: можно ли заставить ротор синхронной эл.машины (в режиме двигателя), вращаться в противоположную полю статора сторону?
Сдается - можно. Есть другие мнения?
Добавлю - питание двухфазное (не сравнивать с пром. сетью).

Экспериментально наблюдалось N лет назад на шаговом двигателе. Только зачем?

Да, да, да... Нам, женщинам, непонятно: какой практический смысл это имеет?
Менять направление вращения можно известным способом.
С таким-же успехом можно обсуждать возможность возвратно-поступательного движения ротора

[Валентиныч]

С таким-же успехом можно обсуждать возможность возвратно-поступательного движения ротора

Ох уж эти женщины! Медом не корми, дай пообсуждать возвратно-поступательные движения.
Если серьезно, схема возникла спонтанно, при попытке оптимизировать семейство полей в статоре двигателя.
Обнаружились плюсы - в статоре довольно широкие пазы, что положительно скажется на технологичности изготовления. Меди можно забабахать по самое-самое... Да и схема фазных обмоток обеспечивает самое оптимальное соотношение и максимальное количество мгновенно работающих полюсов и магнитов - в каждый момент времени работает две пары полюсов статора, четыре магнита.
Правда, есть минус - несколько удлиненный магнитный путь в железе ротора и статора. Наверняка приведет к увеличению потерь на перемагничивание.
Как бы то ни было, хочу попробовать конструкцию в железе.

пляшите от массы. посчитайте силы, возьмите справочник по прочности материалов. точный расчет провести не просто, но оценить в первом приближении можно.

Плясал. Получается, что на рабочих оборотах нагрузка будет больше 50 кгс. Но мне это ничего не говорит...

Сообщение отредактировал Валентиныч - Jul 22 2006, 12:17

[LordN]

Плясал. Получается, что на рабочих оборотах нагрузка будет больше 50 кгс. Но мне это ничего не говорит...

а системные единицы нельзя использовать? СИ например... (кгс мне тож ни о чем не говорит )
посчитайте оказываемое давление (действующая сила на единицу площади ротора) дальше уже можно что-нить с чем нить сравнить...

[asdf]

Но есть проблемы в другом: я никогда не изучал сопромат, и не могу посчитать требуемую прочность ротора.
Возникли подозрения, что при диаметре полого (внешнего) ротора ~70 мм и толщине его стенки порядка 2 мм (внутри ротора, по всей окружности установлены магниты, т.е. балласт, который не добавляя прочности, увеличивает центробежные нагрузки на стенки ротора), просто не хватит прочности стали "на разрыв".
Кто подскажет, как посчитать прочность вращающейся трубы, точнее - на каких оборотах она разлетится?
Раньше делал моторы на такие обороты, но меньшего диаметра (максимально - до 40 мм), там этой проблемы не возникало.

Для тонкостенной трубки формула простая:

Sigma=Ro*V^2

где Sigma - удельная прочность материала
Ro - его плотность
V=2*Pi*n*R - линейная скорость стенки трубки

Если не вся стенка несущая, то дополнительную массу проще пересчитать в давление на внутреннюю
поверхность трубки и тогда

Sigma*(Delta/R)=Pm+Ro*Om^2*R*Delta

где Pm - доп давление от не несущих масс
Delta - толщина стенки трубки
Om=2*Pi*n - окружная скорость трубки

Для расчета удельную прочность нужно брать с запасом, т.е. в 1.4...2 раза меньше чем SigmaB
приведенная в таблицах для данного материала.

[Валентиныч]

Если не вся стенка несущая, то дополнительную массу проще пересчитать в давление на внутреннюю поверхность трубки...

А нельзя ли представить ротор как двухслойную трубку, у которой внешний слой (~2 мм) - жесткий, несущий, а внутренний (~4 мм) - пластичный, балластный?
Затем, с учетом того, что Ro обоих слоев практически одинакова, "сдвинуть" массу внутреннего балластного слоя на 3 мм по радиусу от центра трубки. В итоге расчет вести для тонкостенной трубки (2 мм) с Sigma равной исходному материалу, но с Ro, увеличенному в три раза.
Нет ли ошибки в моих размышлениях?

Сообщение отредактировал Валентиныч - Jul 23 2006, 04:01

[DS]

Если не вся стенка несущая, то дополнительную массу проще пересчитать в давление на внутреннюю поверхность трубки...

А нельзя ли представить ротор как двухслойную трубку, у которой внешний слой (~2 мм) - жесткий, несущий, а внутренний (~4 мм) - пластичный, балластный?
Затем, с учетом того, что Ro обоих слоев практически одинакова, "сдвинуть" массу внутреннего балластного слоя на 3 мм по радиусу от центра трубки. В итоге расчет вести для тонкостенной трубки (2 мм) с Sigma равной исходному материалу, но с Ro, увеличенному в три раза.
Нет ли ошибки в моих размышлениях?

Все напряжение сосредотачивается в достаточно тонком внешнем слое. Внутрениие напряжения можно не учитывать. Поэтому роторы ультрацентрифуг укрепляют снаружи тонкой и очень прочной лентой из специальной стали. Лента мотается в несколько слоев. При этом нагрузка распределяется равномерно, за счет того, что лента тянется, и внутренние слои тоже работают на увеличение прочности. Так что надо посчитать толщину слоя, на который приходится основное напряжение, а внутренней частью ротора принебречь.

[Валентиныч]

... роторы ультрацентрифуг укрепляют снаружи тонкой и очень прочной лентой из специальной стали. Лента мотается в несколько слоев. При этом нагрузка распределяется равномерно, за счет того, что лента тянется, и внутренние слои тоже работают на увеличение прочности. Так что надо посчитать толщину слоя, на который приходится основное напряжение, а внутренней частью ротора принебречь.

Как укрепить ротор я знаю. Кроме стальной ленты в наличии есть и другие материалы - например, кевларовая нить или ткань.
Я не знаю другого: нужно ли его укреплять?
Что и пытаюсь выяснить...

[DS]

Ну так и считайте ротор тонким цилиндром. Запас только более, чем 1.5 возьмите.

[asdf]

А нельзя ли представить ротор как двухслойную трубку, у которой внешний слой (~2 мм) - жесткий, несущий, а внутренний (~4 мм) - пластичный, балластный?
Затем, с учетом того, что Ro обоих слоев практически одинакова, "сдвинуть" массу внутреннего балластного слоя на 3 мм по радиусу от центра трубки. В итоге расчет вести для тонкостенной трубки (2 мм) с Sigma равной исходному материалу, но с Ro, увеличенному в три раза.
Нет ли ошибки в моих размышлениях?

Конкретно для Вашего случая -несущих -2мм и 4мм -балласт - из одного материала -

Sigma~3*Ro*V^2

[Serj78]

Валентиныч, ну что вы мыслите по-старому! делайте аутраннер и все.
На 35000 и 3 квт это будет диаметр статора 36-42мм, длина милимметров 30. 12 зубов и 8 или 10 магнитов. железо только надо 0.2- 0.25 толщиной на такую частоту, найти проблемно таких размеров готовое... магниты N35 или N40,, толщиной 2-2.5мм, на 10% шире зуба. внешний магнитопровод не менее 2мм толщиной. (можно из ст3 делать, но ст45 немного лучше),

вес мотора будет менее 700г.

Это для бесколлекторника прикидочные данные, если под этим вы подразумеваете синхронную машину. Хотя я могу и ошибаться... тогда все данные будет не те, если у вас нету обратной связи-и вы мотор крутите принудительно вращая поле, (так только при старте бесколлекторника происходит)а как там ротор себя ведет- не важно.. но это уже вроде к шаговым моторам вроде ближе...
там индуктивность обмоток больше должна быть, или за током в обмотках следить надо, иначе повыгорает все к чертям .

[Валентиныч]

Валентиныч, ну что вы мыслите по-старому! делайте аутраннер и все.
На 35000 и 3 квт это будет диаметр статора 36-42мм, длина милимметров 30. 12 зубов и 8 или 10 магнитов. ... вес мотора будет менее 700г.

Дык, если вы внимательно прочитаете мой вопрос в этой теме, то поймете, что речь идет именно о аутраннере.
Что касается габаритов и веса - вы довольно сильно ошиблись. Мой последний мотор диаметром 40 мм и длиной 40 мм имеет мощность порядка 1,5 кВт, больше электричества запихать в него не получается - теплоотдача низковата. Вес, при этом, порядка 440 грамм. Обороты ниже - 10.000-13.000 (это и требовалось), при этом К магнитной редукции - 7. Крутящий момент на валу - бешеный!
Сейчас просто возникла необходимость совсем в другом моторе, более скоростном и мощном, вот и впал в состояние "конструктор-любитель".
Железо есть нужной толщины, есть даже возможность выжечь статор из пермаллоя (получается довольно не плохо, свойства материала почти не страдают). Сложнее найти хорошую магнитомягкуя сталь на стакан ротора - все имеющиеся динамики уже разобрал - там отличная сталь (анкера и внешний магнитный экран)! Только мало... и где взять трубу бОльшего диаметра из такой стали (кстати - кто-нибудь знает, что там за сталь?) пока не выяснил.

[Serj78]

все правильно. с вашего последнего мотора на 14 магнитах если намотать поменьше и частоту поля поднять втрое, то мощность должна увеличиться как минимум вдвое.
это как трансформатор получается- на большей частоте снимает большую мощность с одного и того же сердечника.

у меня маленький перемотанный моторчик от СD размер 1805, с 17г весом, с родным убогим стронциевым ферритовым магнитом поглощал 50вт... при весе в 17г. и грелся весьма не сильно.
обороты у него были под 23000.

Хайвольт (если его знаете) снимал с мотора размером 2320 600(!) вт, он весил 45г... 7 витков, проводом 0.9, на 16 банках.(если я не ошибаюсь), и 26000 оборотов. 9 полюсов железо, 12 магнитов.
кпд около 88-90%.

А почему я подумал на интраннер- просто я прочитал про упрочнение ротора, чтоб не разорвало- такие проблемы только в инраннерах стоят. там магнит бандажом скрепляют. а в аутраннере все держит внешний магнитопровод.

кстати, для 35000 немагнитный зазор надо 0.6- 0.65 делать.

пермаллой я бы не использовал ни в коем случае! при сильных полях у него резко падает проницаемость, для таких вещей он подходит хуже чем сталь. я делал магниторовод внешний из ст3, найти ее- не проблема имхо.

по поводу толщины.
3-х киловатнный мотор при рабочих оборотах ~10000 и диаметре статора около 60мм имеет толщину стенок магнитопровода- 2.2мм (на глаз). имхо, это- из конструктивных соображений, для передачи момента, сила на разрыв значительно меньше, чем требует эта толщина... Попробуйте разорвать стальную полосу 40мм шириной и 2.2 мм толщиной! на мой прикид, пару тонн выдержит

[LordN]

Валентиныч, попробуйте поискать ответ на dwg.ru и м.б. тут http://www.chipmaker.ru/index.php?PHPSESSI...ecb7d2ff58cf2e; и тут http://allbeton.ru/index.php
и там и там могут быть спецы знакомые с сопроматом только задачу свою сформулируйте учитывая специфику...