Нестандартное использование бесколлекторного мотора, в любительских целях.
Мотор 3660 мощный, позволяет устанавливать патроны на вал 5 мм.
Профильное назначение — двигатель для р/у машинок и прочей техники в масштабе 1:10, 1:8.
За подробностями под кат
Приветствую!
Сегодня будет немного рукоблудства на тему необычного использования модельных двигателей.
Содержание и быстрая навигация по тексту:
Введение и общая информация
Характеристики комплекта
Посылка, упаковка, комплект поставки
Внешний вид двигателя GoolRC 3660
Внешний вид ESC контроллера
Внешний вид сервомашинки
Использование и способ подключения
Заключение
Введение и общая информация
Наверх ▲
Бесколлекторный (или вентильный) двигатель — это разновидность электродвигателя переменного тока, у которого коллекторно-щеточный узел заменен бесконтактным полупроводниковым коммутатором, управляемым датчиком положения ротора. Иногда можно встретить такую аббревиатуру: BLDС — это brushless DC motor. Для простоты буду называть его двигатель-бесколлекторник или просто БК.
Бесколлекторные двигатели достаточно популярны из-за своей специфики: отсутствуют расходные материалы типа щеток, отсутствует угольная/металлическая пыль внутри от трения, отсутствуют искры (а это огромное направление взрыво и огне безопасных приводов/насосов). Используются начиная от вентиляторов и насосов заканчивая высокоточными приводами.
Основное применение в моделизме и любительских конструкциях: двигатели для радиоуправляемых моделей.
Общий смысл этих двигателей — три фазы и три обмотки (или несколько обмоток соединенных в три группы) управление которыми осуществляется сигналом в виде синусоиды или приближенной синусоиды по каждой из фаз, но с некоторым сдвигом. На рисунке простейшая иллюстрация работы трехфазного двигателя.
Соответственно, одним из специфичных моментов управления БК двигателями является применение специального контроллера-драйвера, который позволяет регулировать импульсы тока и напряжения по каждой фазе на обмотках двигателя, что в итоге дает стабильную работу в широком диапазоне напряжений. Это так называемые ESC контроллеры.
БК моторы для р/у техники бывают различных типоразмеров и исполнения. Одни из самых мощных это серии 22 мм, 36 мм и 40/42 мм. По конструкции они бывают с внешним ротором и внутренним (Outrunner, Inrunner). Моторы с внешним ротором по факту не имеют статичного корпуса (рубашки) и являются облегченными. Как правило, используют в авиамоделях, в квадракоптерах и т.п.
Двигатели с внешним статором проще сделать герметичными. Подобные применяют для р/у моделей, которые подвергаются внешним воздействиям тип грязи, пыли, влаги: багги, монстры, краулеры, водные р/у модели).
Например, двигатель типа 3660 можно запросто установить в р/у модель автомобиля типа багги или монстра и получить массу удовольствия.
Также отмечу различную компоновку самого статора: двигатели 3660 имеют 12 катушек, соединенных в три группы.
Это позволяет получить высокий момент на валу. Выглядит это примерно так.
Соединены катушки примерно вот так
Если разобрать двигатель и извлечь ротор, то можно увидеть катушки статора.
Вот что внутри 3660 серии
еще фото
Любительское применение подобным двигателей с высоким моментом — в самодельных конструкциях, где требуется малогабаритный мощный оборотистый двигатель. Это могут быть вентиляторы турбинного типа, шпиндели любительских станков и т.п.
Так вот, с целью установки в любительский станок для сверления и гравировки был взят набор бесколлекторного двигателя вместе с ESC контроллером
GoolRC 3660 3800KV Brushless Motor with ESC 60A Metal Gear Servo 9.0kg Set
Плюсом в наборе был сервопривод на 9 кг, что очень удобно для самоделок.
Общие требования при выборе мотора были следующие:
— Количество оборотов/вольт не менее 2000, так как планировалось использование с низковольтными источниками (7.4...12В).
— Диаметр вала 5мм. Рассматривал варианты с валом 3.175 мм (это серия 24 диаметра БК двигателей, например, 2435), но тогда бы пришлось докупать новый патрон ER11. Есть варианты еще мощнее, например, двигатели 4275 или 4076, с валом 5 мм, но они соответственно дороже.
Характеристики комплекта
Наверх ▲
Характеристики бесколлекторного мотора GoolRC 3660:
Модель: GoolRC 3660
Мощность: 1200W
Рабочее напряжение: до 13V
Предельный ток: 92A
Обороты на вольт (RPM/Volt): 3800KV
Максимальные обороты: до 50000
Диаметр корпуса: 36mm
Длина корпуса: 60mm
Длина вала: 17mm
Диаметр вала: 5mm
Размер установочных винтов: 6 шт * M3 (короткие, я использовал М3*6)
Коннекторы: 4mm позолоченные «бананы» male
Защита: от пыли и влаги
Характеристики ESC контроллера:
Модель: GoolRC ESC 60A
Продолжительный ток: 60A
Пиковый ток: 320A
Применяемый аккумуляторные батареи: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5.8V / 3A
Коннекторы (Вход): T plug male
Коннекторы (вызод.): 4mm позолоченные «бананы» female
Размеры: 50 х 35 х 34mm (без учета длины кабелей)
Защита: от пыли и влаги
Характеристики сервомашинки:
Рабочее напряжение: 6.0V-7.2V
Скорость поворота (6.0V): 0.16sec/60° без нагрузки
Скорость поворота (7.2V): 0.14sec/60° без нагрузки
Момент удержания (6.0V): 9.0kg.cm
Момент удержания (7.2V): 10.0kg.cm
Размеры: 55 х 20 х 38mm (Д * Ш * В)
Параметры комплекта:
Размер упаковки: 10.5 х 8 х 6 см
Масса упаковки: 390 гр
Фирменная упаковка с логотипом GoolRC
Состав комплекта:
1 * GoolRC 3660 3800KV Motor
1 * GoolRC 60A ESC
1 * GoolRC 9KG Servo
1 * Информационный листок
Размеры для справки и внешний вид двигателя GoolRC 3660 с указанием основных моментов
Посылка, упаковка, комплект поставки
Наверх ▲
Теперь несколько слов о самой посылке.
Посылка пришла в виде небольшого почтового пакета с коробкой внутри
Доставлялась альтернативной почтовой службой, не почтой России, о чем и гласит транспортная накладная
В посылке фирменная коробочка GoolRC
Внутри комплект бесколлекторного двигателя типоразмера 3660 (36х60 мм), ESC-контроллера для него и сервомашинки с комплектом
Теперь рассмотрим весь комплект по отдельным составляющим. Начнем с самого главного — с двигателя.
Внешний вид двигателя GoolRC 3660
Наверх ▲
БК двигатель GoolRC представляет собой цилиндр из алюминия, размеры 36 на 60 мм. С одной стороны выходят три толстых провода в силиконовой оплетке с «бананами», с другой стороны вал 5 мм. Ротор с двух сторон установлен на подшипниках качения. На корпусе присутствует маркировка модели
Еще фотография. Внешняя рубашка неподвижная, т.е. тип мотора Inrunner.
Маркировка на корпусе
С заднего торца видно подшипник
Заявлена защита от брызг и влаги
Выходят три толстых, коротких провода для подключения фаз: u v w. Если будете искать клеммы для подключения — это бананы 4 мм
Провода имеют термоусадку разного цвета: желтый, оранжевый и синий
Размеры мотора: диаметр и длина вала совпадают с заявленными: Вал 5х17 мм
Габариты корпуса двигателя 36х60 мм
Сравнение с коллекторным 775 двигателем
Сравнение с б/к шпинделем на 300Вт (и ценой около $100). Напоминаю, что у GoolRC 3660 заявлена пиковая мощность 1200Вт. Даже если использовать треть мощности, все равно это дешевле и больше, чем у этого шпинделя
Сравнение с другими модельными двигателями
Для корректной работы двигателя потребуется специальный ESC контроллер (который есть в комплекте)
Внешний вид ESC контроллера
Наверх ▲
ESC контроллер — это плата драйвера двигателя с преобразователем сигнала и мощными ключами. На простых моделях вместо корпуса используется термоусадка, на мощных — корпус с радиатором и активным охлаждением.
На фото контроллер GoolRC ESC 60A по сравнению с «младшим» братом ESC 20A
Обратите внимание: присутствует тумблер выключения-выключения на отрезке провода, который можно встроить в корпус устройства/игрушки
Присутствует полный комплект разъемов: входные Т-коннекторы, 4 мм бананы-гнезда, 3-пиновый вход управляющего сигнала
Силовые бананы 4 мм — гнезда, маркируются аналогично по цветам: желтый, оранжевый и синий. При подключении перепутать можно только умышленно
Входные Т-коннекторы. Аналогично перепутать полярность можно если вы очень сильный)))))
На корпусе присутствует маркировка с названием и характеристиками, что очень удобно
Охлаждение активное, работает и регулируется автоматически.
Для оценки размеров приложил PCB ruller
Внешний вид сервомашинки
Наверх ▲
В наборе также присутствует сервомашинка GoolRC на 9 кг.
Плюс как и для любой другой сервомашинки в комплекте идет набор рычагов (двойной, крест, звезда, колесо) и крепежная фурнитура (понравилось, что есть проставки из латуни)
Макрофото вала сервомашинки
Пробуем закрепить крестообразный рычаг для фотографии
На самом деле интересно проверить заявленные зарактеристики — это металлический комплект шестерен внутри. Разбираем сервомашинку. Корпус сидит на герметике по кругу, а внутри присутствует обильная смазка. Шестерни и правда металлические.
Фото платы управления сервой
Использование и способ подключения
Наверх ▲
Для чего все это затевалось: для того, чтобы попробовать БК двигатель как сверлилку/гравировалку. Все таки заявлена пиковая мощность 1200Вт.
Я выбрал проект сверлильного станка для подготовки печатных плат на
thingiverse. Там есть множество проектов для изготовления светильного настольного станка. Как правило, все эти проекты малогабаритные и предназначены для установки небольшого двигателя постоянного тока.
Я выбрал один из
популярных проектов и доработал крепление в части держателей двигателя 3660 (родной двигатель был меньше и имел другие размеры креплений)
Привожу чертеж посадочных мест и габаритов двигателя 3660
В оригинале стоит более слабый двигатель. Вот эскиз крепления (6 отверстий для М3х6)
Скрин из программы для печати на принтере
Заодно напечатал и хомут для крепления сверху
Мотор 3660 с установленным цанговым патроном типа ER11
Для подключения и проверки БК мотора потребуется собрать следующую схему: источник питания, сервотестер или плата управления, ESC-контроллер двигателя, двигатель.
Я использую самый простой сервотестер, он также дает нужный сигнал. Его можно использовать для включения и для регулировки оборотов двигателя
При желании можно подключить микроконтроллер (Ардуино и т.п.). Привожу схему из интернета с подключением аутраннера и 30А контроллера. Скетчи найти не проблема.
Соединяем все, по цветам.
Источник показывает, что холостой ток контроллера небольшой (0.26А)
Теперь сверлильный станок.
Собираем все и крепим на стойку
Для проверки собираю без корпуса, потом допечатаю корпус, куда можно установить штатный выключатель, крутилку сервотестера
Еще одно применение подобного 3660 БК двигателя — в качестве шпинделя станков для сверления и фрезеровки печатных плат
Про сам станок обзор доделаю чуть позже. Будет интересно проверить гравировку печатных плат с помощью GoolRC 3660
Заключение
Наверх ▲
Двигатель качественный, мощный, крутящий момент с запасом подойдет под любительские цели.
Конкретно живучесть подшипников при боковом усилии при фрезеровки/гравировки покажет время.
Определенно существует выгода применения модельных двигателей в любительских целях, а также простота работы и сборки конструкций на них по сравнению с шпинделями для ЧПУ, которые дороже и требуют специального оборудования (источники питания с регулировкой оборотов, драйверы, охлаждение и т.п.).
При заказе пользовался купоном
SALE15 со скидкой 5% на все товары магазина.
Спасибо за внимание!
А если точнее, то вообще без принудительного охлаждения.
Это по поводу применения на фрезере.
Я бы сначала думал как его охлаждать, затем как менять подшипники, а потом все остальное.
Кстати, как у него с люфтами?
По поводу люфта — сборка мотора очень качественная. Если будут нюансы с точной фрезеровкой печатных плат, то я попробую конструкцию шпинделя, когда на фрезу передается через ремень. По идее это повысит надежность конструкции.
У меня такой словил межвитковое часов через 10 работы. =( теперь незнаю чем заменить, брать такой же за 2000руб глупо, а размер крепления резко ограничивает выбор.
Увы у меня ось z цельная, крепление вместе с подшипниками скольжения — единая деталь.
При ударе по патрону или сильном нажатии — вал гнется.
При фрезеровании ударные нагрузки неизбежны, проживет недолго.
Это только кажется, что 5 мм трудно погнуть.
Но это будет стоить не дешевле готового шпинделя.
https://world.taobao.com/item/545848038473.htm
Сам приобрёл аналогичного формфактора двигатель, но с чуть другой обмоткой (17V 47A) и заявленной мощностью 800Вт. И был неприятно удивлён тому, что этот малыш при 12В питания и небольшой нагрузке на валу ток потребляемый контроллером составлял 2.5А (то есть мощность на двигателе менее 30Вт) прогревается до 60гр в течении минуты. Пришёл к выводу, что с хорошей турбиной может и удастся эксплуатировать двигатель на мощности 100-120Вт, но больше вряд ли.
tnenergy.livejournal.com/113638.html
В этой статье описаны магниты с гигантской плотностью тока. На порядки превосходит токи модельных двигателей.
Не думал, что такие движки можно использовать кудато ещё. И кстати сверху правильно указали — без активного охлаждения двигатель быстро помрёт. Друг колхозил медную трубку вокруг движка, по которой циркулировала забортная вода.
его мощность 170вт от 5 до 50к оборотов и он прилично греется уже просто на отрезании 5мм стальной оси абразивным диском
твой движок за 40 баксов пойдет только дырки сверлить и гравировать, на фрезерные работы подшипник развалится
на фрезерных шпинделях стоит подшипник для боковых нагрузок и заделан он в корпус и движок в этом корпусе
причем половина цены шпинделя это цена подшипника
Про обработку черных металлов в промышленных масштабах речь не идет.
Одно время на авто игрался с БК моторами имеющими датчики и прошивками с возможностью изменять «углы опережения», так один мотор в холостую разорвало, а точно такой же мотор на модели отлично вжаривал, высасывая батарею 5 ампер за 5 минутный заезд.
Причем грызет резво.
Там ватт 10 у мотора видеоголовки и 1500об /мин.
И шарико-подшипники у СОНИ например просто длянные.
А у старых Пнасоноков полупроф подшипник был скольжения.
Или старый видик был СТУДИЙНЫЙ на пару десятков киловатт.
для фрезеровки не пойдет, для этого нужен шпиндель с радиально-упорными подшипниками, впрочем какое-то время проработает, возможно даже будет хороший результат
для гравировки, где осевая нагрузка не очень большая, вполне сгодится
да и охлаждение требуется для длительной работы
мне понравилось выше правило 1:3.
Я в принципе сейчас так и делаю.
Самая распространенная ошибка при программировании ЧПУ — калибровка нулевого уровня.
При первом же ударе фрезой в стол или в боковую поверхность заготовки погнете вал и заплачете.
волков бояться, в лес не ходить :)
Я зарезал стол через два часа после начала работы.
Это бывает абсолютно у всех — как потеря девственности.
Но на нормальном станке ломается инструмент, а у вас сломается двигатель.
не стоит проецировать свои неудачи на всех :)
сначала тренируемся на воздухе, потом на пенопласте, потом на деревяшках, и все останется целым :)
симуляция работы УП спасает от критических ошибок, таких как забуривание в стол, да и про жертвенный стол не забываем, чтобы не повредить основной…
Рано или поздно все у вас получится )
pp.userapi.com/c637123/v637123792/7cf27/iW1m4FVewis.jpg
Я делал вообще на мебельной направляющей, не могу найти фото, но мотор ДПМ-30 обороты маловаты но биений вала нет.
стало горааааздо удобнее сверлить печатные платы, чем в руках моторчик держать)))
По поводу смены подшипников- передняя крышка отворачивается.
Делаете пластину типа моторамы, на коротких винтах, и отворачиваете ей переднюю крышку. Иногда бывает на клее, надо погреть феном место стыка.
По поводу охлаждения правильно говорят, надо думать как охлаждать. Тут опасность в размагничивании ротора при перегреве. У него точка Кюри будет скорее всего в районе 100-130 градусов.
На судомодели инраннеры ставят не по причине легкой герметизации, а для уменьшения вращающейся массы=гироск. момент.
Были прецеденты разламывания моделей при резком повороте на большой скорости.
зы я в чпу не силен, но для 2S батареи на выходе получается 30000 оборотов, для фрезы не многовато? Или это просто с запасом огромным?
Я сверлилку лет 5 назад делал на инранере 2860, но Kv брал 2000 и то многовато было.
На самопальном стенде проверяли, тормозили генератором.
тоже тема, но почему-то старательно обходимая народом.
а какие вещи можно делать из твердосплавных металлов… гравировка на победитовых и быстрорежущих напайках для резцов… молчу.
а моторчик на маленьких оборотах как сверлильный.
причём платы можно резать сверлом же, и на краях плат не нужна обычно чистота высокая — там можно и меньше обороты.
И да, я уверен что 1 КВт. через 5 мм вал нормально не передать.
Посмотрите видео, правда оно старое, сейчас уже все быстрее.
youtu.be/cBrBr_Osb0M
Здесь гибкие валы 2мм, сплошные. Длина вала около 35см, муфты, как правило, приклеены локтайтом.
на 60-70 тысяч оборотов, или больших — момента нет.
риска остановить резко вал тоже практически нет.
в данном случае — будут много меньшие обороты. иначе не представляю режущего инструмента который делает 50К оборотов.
как минимум без охлаждения всё будет гореть.
P.S. Похоже вы плохо представляете что такое киловатт мощности.
этого достаточно чтобы разгонять ваше тело до скорости в 60-70 км/ч без особых трудностей.
А у меня мечта: купить здоровенный мотор с регулем и присобачить к велосипеду)
нет ничего невозможного))))
нужно просто не картинки с сиськами и свистоперделки в интернетах рассматривать.
Я искал искал, и запутался…
aliexpress.com/item/DIY-Mini-hand-drill-drill-without-power-spindle-modified-accessories-with-a-drilling-bit/32797016123.html
тут почитать можно
а для тех кто сомневаеться в возможности вот фотка (не моя) ядреной бормашинки
Очень нужен совет.
Для домашней мастерской хочу собрать небольшую дрель с дополнительными функциями, бормашинка и тд.
Понимаю, что большие обороты ( 20-30 -50 тыс. ) мне не нужны.
Интересует безколлекторный мотор, который может работать в диапазоне от 300-400 обр/мин до 9000-12000 обр/ мин с сильным крутящим моментом.
Размер диаметра мотора 20 мм, длина может быть до 40 -45 мм.
Может быть вы сможете подсказать, какой именно мне нужен мотор, как правильно его выбрать, на что именно обратить внимания и где его можно купить?
Благодарю.
С Уважением.