Motor Tanpa Sikat: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Instruksi ini adalah panduan/ikhtisar teknologi motor di balik motor quadcopter penggila modern. Hanya untuk menunjukkan kepada Anda kemampuan quadcopter, tonton video luar biasa ini. (Tonton volumenya. Ini menjadi sangat keras) Semua kredit diberikan kepada penerbit asli video.

Langkah 1: Terminologi

Kebanyakan motor brushless biasanya digambarkan dengan dua set angka; seperti: Hyperlite 2207-1922KV. Kumpulan angka pertama mengacu pada ukuran stator motor dalam milimeter. Stator motor khusus ini memiliki lebar 22mm dan tinggi 7mm. DJI Phantom lama menggunakan 2212 motor. Dimensi stator biasanya mengikuti tren:

Stator yang lebih tinggi memungkinkan kinerja ujung atas yang lebih tinggi (Rentang RPM lebih tinggi)

Stator yang lebih lebar memungkinkan kinerja ujung bawah yang lebih kuat (Rentang RPM lebih rendah)

Kumpulan angka kedua adalah peringkat KV untuk motor. Peringkat KV motor adalah konstanta kecepatan motor tertentu, yang pada dasarnya berarti bahwa motor akan menghasilkan EMF balik sebesar 1V ketika motor diputar pada RPM tersebut atau akan berputar pada RPM KV tanpa beban ketika 1V diterapkan. Misalnya: Motor ini dipasangkan dengan lipo 4S akan memiliki RPM nominal teoritis 1922x14.8 = 28, 446 RPM

Sebenarnya, motor mungkin tidak mencapai kecepatan teoritis ini karena ada rugi-rugi mekanis non-linier dan rugi-rugi daya resistif.

Langkah 2: Dasar-dasar

Motor listrik mengembangkan torsi dengan mengubah polaritas elektromagnet berputar yang melekat pada rotor, bagian mesin yang berputar, dan magnet stasioner pada stator yang mengelilingi rotor. Satu atau kedua set magnet adalah elektromagnet, terbuat dari gulungan kawat yang dililitkan di sekitar inti feromagnetik. Listrik yang mengalir melalui belitan kawat menciptakan medan magnet, menyediakan daya yang menjalankan motor.

Nomor konfigurasi memberi tahu Anda berapa banyak elektromagnet yang ada di stator, dan jumlah magnet permanen yang ada di rotor. Angka sebelum huruf N menunjukkan jumlah elektromagnet yang ada pada stator. Angka sebelum P menunjukkan berapa banyak magnet permanen yang ada di rotor. Kebanyakan motor brushless out-runner mengikuti konfigurasi 12N14P.

Langkah 3: Pengontrol Kecepatan Elektronik

ESC adalah perangkat yang mengubah listrik DC dari baterai ke AC. Ini juga membutuhkan input data dari pengontrol penerbangan untuk memodulasi kecepatan dan kekuatan motor. Ada beberapa protokol untuk komunikasi ini. Yang analog utama adalah: PWM, Oneshot 125, Oneshot 42, dan Multishot. Tapi ini menjadi usang untuk quadcopters sebagai protokol digital baru tiba disebut Dshot. Itu tidak memiliki masalah kalibrasi protokol analog. Karena ada bit digital yang dikirim sebagai informasi, sinyal tidak terganggu oleh perubahan medan magnet dan lonjakan tegangan yang bertentangan dengan rekan mereka. Dhsot tidak benar-benar lebih cepat daripada Multishot sampai DShot 1200 dan 2400, yang hanya dapat berjalan pada beberapa ESC pada saat ini. Manfaat nyata dari Dshot terutama adalah kapasitas komunikasi dua arah, khususnya kemampuan untuk mengirim data ruangan kembali ke FC untuk digunakan dalam menyetel filter dinamis dan kemampuan untuk melakukan hal-hal seperti mode penyu (membalikkan ESC sementara untuk membalik quad lebih jika terjebak terbalik). Sebuah ESC terutama terbuat dari 6 MOSFET, 2 untuk setiap fase motor dan mikrokontroler. MOSFET pada dasarnya bergantian antara membalikkan polaritas pada frekuensi tertentu untuk mengatur RPM motor. ESC memiliki peringkat arus karena itu adalah penarikan ampere maksimum yang dapat dipertahankan ESC untuk jangka waktu yang lama.

Langkah 4: Efisiensi

(Multi strand: Ungu Motor Untai Tunggal: Orange Motor)

Kabel:

Kabel multi-untai dapat mengemas lebih banyak volume tembaga di area tertentu dibandingkan dengan kawat tebal tunggal yang dililitkan di sekitar stator sehingga kekuatan medan magnet sedikit lebih kuat tetapi penarikan daya keseluruhan motor terbatas karena kabel tipis (Mengingat bahwa motor multi-untai dibangun tanpa persilangan kabel yang sangat tidak mungkin karena kualitas manufaktur). Kawat yang lebih tebal dapat membawa lebih banyak arus dan mempertahankan output daya yang lebih tinggi dibandingkan dengan motor multi-untai yang dibuat sama. Lebih sulit untuk membangun motor multi-untai yang dibangun dengan benar oleh karena itu sebagian besar motor berkualitas dibangun dengan satu untai kawat (untuk setiap fase). Keuntungan kecil dari kabel multi-untai mudah dipalsukan oleh manufaktur dan desain yang biasa-biasa saja, belum lagi ada lebih banyak ruang untuk kecelakaan jika ada kabel tipis yang terlalu panas atau korsleting. Kabel untai tunggal tidak memiliki masalah seperti itu karena memiliki batas arus yang jauh lebih tinggi dan titik hubung singkat yang minimal. Jadi, untuk keandalan, konsistensi, dan efisiensi, belitan untai tunggal adalah yang terbaik untuk motor tanpa sikat quadcopter.

P. S. Salah satu alasan mengapa kabel multi-untai lebih buruk untuk beberapa motor tertentu adalah karena efek kulit. Efek kulit adalah kecenderungan arus listrik bolak-balik untuk didistribusikan di dalam konduktor sedemikian rupa sehingga kerapatan arus terbesar di dekat permukaan konduktor, dan berkurang dengan kedalaman yang lebih besar di dalam konduktor. Kedalaman efek kulit bervariasi dengan frekuensi. Pada frekuensi tinggi kedalaman kulit menjadi jauh lebih kecil. (Untuk keperluan industri, kawat litz digunakan untuk melawan peningkatan resistensi AC karena efek kulit dan menghemat uang) Efek menguliti ini dapat menyebabkan elektron melompat melintasi kabel dalam setiap kelompok kumparan yang secara efektif menyingkatnya satu sama lain. Efek ini biasanya terjadi ketika motor dalam keadaan basah atau menggunakan frekuensi tinggi lebih dari 60Hz. Efek menguliti dapat menyebabkan arus eddy yang pada gilirannya menciptakan titik panas di dalam belitan. Inilah sebabnya mengapa menggunakan kawat yang lebih kecil tidak ideal.

Suhu:

Magnet neodymium permanen yang digunakan untuk motor brushless cukup kuat, biasanya berkisar dari N48-N52 dalam hal kekuatan magnet (lebih tinggi lebih kuat N52 adalah yang terkuat untuk pengetahuan saya). Magnet neodymium tipe N kehilangan sebagian magnetisasinya secara permanen pada suhu 80 °C. Magnet dengan magnetisasi N52 memiliki suhu kerja maksimum 65 °C. Pendinginan yang kuat tidak merusak magnet neodymium. Disarankan agar Anda tidak pernah terlalu panas motor sebagai bahan isolasi enamel pada gulungan tembaga juga memiliki batas suhu dan jika meleleh, dapat menyebabkan korsleting membakar motor atau lebih buruk lagi, Anda pengendali penerbangan. Aturan praktis yang baik adalah jika Anda tidak dapat memegang motor untuk waktu yang sangat lama setelah penerbangan singkat 1 atau 2 menit, Anda mungkin terlalu panas pada motor dan pengaturan itu tidak akan layak untuk penggunaan yang lama.

Langkah 5: Torsi

Sama seperti ada konstanta kecepatan motor, ada konstanta torsi. Gambar di atas menunjukkan hubungan antara konstanta torsi dan konstanta kecepatan. Untuk mencari torsi, Anda tinggal mengalikan konstanta torsi dengan arus. Hal yang menarik tentang torsi pada motor brushless adalah karena rugi-rugi resistif dari sirkuit antara baterai dan motor, hubungan antara torsi dan KV motor tidak berhubungan langsung seperti yang ditunjukkan oleh persamaan. Gambar terlampir menunjukkan hubungan aktual antara torsi dan KV pada berbagai RPM. Karena hambatan tambahan dari seluruh rangkaian, % perubahan hambatan tidak setara dengan % perubahan KV dan oleh karena itu hubungan tersebut memiliki kurva yang aneh. Karena perubahannya tidak proporsional, varian motor KV yang lebih rendah selalu memiliki torsi lebih besar hingga RPM tinggi tertentu di mana ruang kepala RPM motor KV tinggi mengambil alih kekuatan dan menghasilkan lebih banyak torsi.

Berdasarkan persamaan tersebut, KV hanya mengubah arus yang dibutuhkan untuk menghasilkan torsi, atau sebaliknya, berapa torsi yang dihasilkan oleh sejumlah arus tertentu. Kemampuan motor untuk benar-benar menghasilkan torsi adalah faktor hal-hal seperti kekuatan magnet, celah udara, luas penampang belitan. Ketika RPM meningkat, arus naik secara dramatis terutama karena hubungan non-linier antara energi dan RPM.

Langkah 6: Fitur Tambahan

Bel motor adalah bagian dari motor yang akan menerima kerusakan paling banyak dalam sebuah kerajinan sehingga sangat penting bahwa itu terbuat dari bahan terbaik untuk tujuan tersebut. Kebanyakan motor Cina murah terbuat dari aluminium 6061 yang mudah berubah bentuk dalam benturan keras, jadi jauhi aspal saat terbang. Sisi yang lebih premium dari motor ini menggunakan aluminium 7075 yang menawarkan daya tahan yang jauh lebih besar dan masa pakai yang lebih lama.

Tren terbaru di motor quadcopter adalah memiliki poros titanium atau baja berongga karena lebih ringan dari poros padat dan memiliki kekuatan struktural yang besar. Dibandingkan dengan poros padat, poros berongga lebih ringan, untuk panjang dan diameter tertentu. Selain itu, sebaiknya lanjutkan dengan poros berongga, jika penekanan kami adalah pada pengurangan berat dan pemotongan biaya. Poros berongga jauh lebih baik untuk menerima beban puntir dibandingkan dengan poros padat. Selain itu, poros titanium tidak akan mudah terkelupas seperti poros baja atau aluminium. Baja yang dikeraskan sebenarnya bisa lebih baik dalam hal kekuatan fungsional daripada beberapa paduan titanium yang biasa digunakan pada poros berongga ini. Itu sangat tergantung pada paduan khusus yang sedang dibahas dan teknik pengerasan yang digunakan. Dengan asumsi kasus terbaik untuk kedua bahan, titanium akan lebih ringan, tetapi sedikit lebih rapuh, dan baja yang dikeraskan akan lebih keras tetapi sedikit lebih berat.

Langkah 7: Referensi / Sumber Daya

Untuk pengujian dan ikhtisar yang sangat mendetail tentang motor quadcopter tertentu, lihat EngineerX di YouTube. Dia memposting statistik terperinci dan tes bangku motor dengan berbagai baling-baling.

Untuk teori menarik dan informasi tambahan lainnya tentang dunia balap/gaya bebas FPV, tonton KababFPV. Dia adalah salah satu orang terbaik untuk mendengarkan diskusi pendidikan dan intuitif tentang teknologi quadcopter.

www.youtube.com/channel/UC4yjtLpqFmlVncUFE…

Nikmati foto ini.

Terima kasih telah berkunjung.