[serg_Fry 0]

Подскажите, пожалуйста, наиболее подходящий класс электродвигателей.

 

Нужно сделать систему телеметрии тренажера.

Есть желание реализовать заряд аккумуляторов от вращения вала, который приводит в движение спортсмен.

 

Есть вал, нижний порог рабочих оборотов: 500 об./мин. Думаю, сможем поставить ременную передачу или редуктор и поднять обороты на валу планируемого генератора.

Предварительно это будут единицы тысяч оборотов в мин (3000-7000 об./мин.) . 

В конечном счете нужно получить 5VDC 2.5А+ (12.5 Вт).

 

Пока рассматриваем вариант трехфазных бесколлекторных моторчиков, которые применяются в коптерах. Но выбор в значительной степени интуитивный и несистемный.

Поэтому хочется проконсультироваться с экспертами в данном вопросе.

[AlexandrY 2]

1 hour ago, serg_Fry said:

Поэтому хочется проконсультироваться с экспертами в данном вопросе.

Да, правильно выбрали направление. Нужно брать так называемые BLDC моторы.
Но от коптеров плохие, у них высокий так называемый Kv

Вам нужен мотор у которого меньше 500 Kv чтобы была больше ЭДС.
Эт будут от самокатов скорее моторы. 

[Егоров 0]

Если механикой удастся довести обороты до 5-7 тыс, то сравнительно дешевый коллекторный двигатель.
От самокатов двигатель - из пушек по вороб.. комарам.

[rkit 1]

А как собрались согласовывать требуемую для тренировки нагрузку с рабочим диапазоном моторчика? Это же коробку передач придется городить.

[Егоров 0]

Не моторчиком там нагрузка определяется. Задуманный генератор 3-5% от нагрузки тренирующегося.
Спокойная ходьба - 150-160 Вт.

[AlexandrY 2]

1 hour ago, Егоров said:

Если механикой удастся довести обороты до 5-7 тыс, то сравнительно дешевый коллекторный двигатель.
От самокатов двигатель - из пушек по вороб.. комарам.

Повышать обороты до 5-7 тыс. означает потери в редукторе. Аккурат и будет потеряно 12 Вт.
Это те потери которые нельзя будет регулировать. 
Нужно делать без редуктора, но многополюсный или с инерционным маховиком, а то у движков с магнитами очень чувствуется когинг (т.е. пульсирование момента силы).
Я б даже может быть посоветовал для комфорта использовать PMSM моторы и векторное управление торможением. Тогда можно и когинг нейтрализовать и малое количестов полюсов использовать (т.е. дешевле мотор) 
Нынче в моду входят гибридные моторы - асинхронные, но с магнитами.
В Европе такие обязаны ставить в вентиляторы. У них штатная частота 1500 об в мин. Можно среди таких поискать. 

[Егоров 0]

Задача на уровне Клуба Юных техников.
Но если сюда привлечь опытных программистов и комплект евростандартов для гоночных автомобилей, то .... 

[rkit 1]

4 hours ago, Егоров said:

Не моторчиком там нагрузка определяется. Задуманный генератор 3-5% от нагрузки тренирующегося.
Спокойная ходьба - 150-160 Вт.

Правильно. А согласовывать эти две цифры ты как собрался? С учетом того, что на тренажере бывает как спокойная ходьба. так и бег, так и что угодно.

[Егоров 0]

1 Не нужно тыкать малознакомым людям, тем более, старшим.
 2. А тут согласовывать ничего и не нужно.  Механическая нагрузка в тренажере регулируется сама по себе, она уже есть там. Отобрать дополнительно 12-15 ватт на зарядку - для спортсмена практически незаметно.
- 
 Это, конечно, если задача поставлена именно так: снабдить стандартный тренажер устройством отбора мощности на зарядное.
 Ну, а если разрабатывается принципиально новый тренажер, с электромеханическим тормозом.... То так задачу и формулировать нужно.
 Да, там что-то про телеметрию туманно...  Что автор телеметрировать собрался ? Возможно, просто слово красивое.

[варп 16]

Самый доступный BLDC - это мотор от детского гироскутера ( 6 дюймов по резине..., без резины - ещё меньше) - дёшево и сердито... Там мощность начинается от 250 Вт. Но использование BLDC в качестве генератора имеет одну ( неприятную ) особенность - "зубцовый эффект" ...- неравномерное сопротивление принудительному вращению.... Имейте это ввиду сейчас, чтобы в итоге не ухудшить характеристики собственно тренажёра.... Почитайте вот эту тему, полагаю найдёте много полезного по Вашему вопросу.

https://electrotransport.ru/ussr/index.php?topic=22369.0#topmsg

(Педальный привод на генератор, а не на колесо? Обсудим "за" и "против"?)

Педальный привод на генератор, а не на колесо? Обсудим "за" и "против"?

Изменено 12 июня, 2020 пользователем варп

[rkit 1]

3 hours ago, Егоров said:

 2. А тут согласовывать ничего и не нужно.  Механическая нагрузка в тренажере регулируется сама по себе, она уже есть там. Отобрать дополнительно 12-15 ватт на зарядку - для спортсмена практически незаметно.

Тренажер можно крутить как 50 оборотов в минуту, так и 300. Как ты собрался в обоих случаях снять одинаковые 15 ватт без коробки передач, взрослый ты наш?

[Егоров 0]

38 минут назад, rkit сказал:

Тренажер можно крутить как 50 оборотов в минуту, так и 300. Как ты собрался в обоих случаях снять одинаковые 15 ватт без коробки передач, взрослый ты наш?

Хамить не надо.
 Снять фиксированную мощность с электрогенератора - рядовая  задачка в электронике. Электроника без шестеренок с этим справляется.

[AlexandrY 2]

5 hours ago, Егоров said:

Отобрать дополнительно 12-15 ватт на зарядку - для спортсмена практически незаметно.

Эт несколько неточно. 
Во-первых, зависит от того чем крутят.
Если руками то это будет сильней чувствоваться. 
Во-вторых, одно дело отобрать 15 Вт при среднем расходе 50-100 Вт, и другое дело взять эти 15 Вт при среднем расходе 200 Вт.
Так на 200 Вт "спортсмен" еще вытянет часок, а на 215 Вт ему придет каюк за тот же час.  

[serg_Fry 0]

Вопрос про чувствительность нагрузки от генератора для спортсмена действительно неоднозначный.

Это тренажер для гребли на байдарке. Усилие на руки через весло. В составе тренажера есть регулируемый воздушный тормоз, который дает нагрузку и работает постоянно. 

По данным аналогичных тренажеров при таком темпе спортсмен выдает мощность порядка 60 Вт. То есть генератор добавит примерно 25% к нагрузке. Это нижний порог интенсивности тренировок - худший случай. Скорее всего достаточно будет учитывать потери на генератор при расчете основных параметров тренировки и понимать, что сколько-то теряем снизу от диапазона регулировки нагрузки (можно скомпенсировать за счет ослабления воздушного тормоза). В самом худшем случае придется ограничивать ток заряда при малых оборотах.

По поводу ощущения дискретности усилия на генераторе для спортсмена: мне кажется, если в составе генератора будет 6 и более магнитов, не должно быть явно заметно на таких оборотах. Но это нужно проверять.

 

Заявленное потребление (15 Вт) - это максимально возможное потребление электроники с небольшим запасом. Причем потребление не зависит от темпа в котором работает спортсмен.

Логика простая: чтобы тренажер был автономен, в среднем генератор должен выдавать больше чем потребляет электроника. 

 

Обороты в 500 об./мин, которые я указал в первом сообщении выбраны аналитически.  Это условно возможные минимальные обороты, которые могут удерживаться значительное время.

Понятно, что могут быть специфические тренировки например восстановительного плана при которых спортсмен ооочень медленно работает и в принципе не способен покрыть штатное потребление электроники тренажера.

Поэтому в целом гарантировать автономность невозможно. На практике, руководствуясь средними реальными значениями, - можно для подавляющего числа случаев.

 

Рад, что есть относительное единство мнений в типе мотора. Поле для выбора претендентов на попробовать сузилось.

 

Еще вопрос: грубо можно оценить запас на КПД механики+генератора?

на выходе хотим чистыми 15 Вт, значит нужно брать электромотор с заявленной мощностью ??? Вт (берем худший случай, для оборотов 3000 об./мин.).

С учетом, что заявленная мощность мотора не для режима генератора, а наоборот.

Субъективно, мне кажется мотор от самоката или героскутора в 250Вт+ - это многовато как-то.

13 hours ago, Егоров said:

Если механикой удастся довести обороты до 5-7 тыс, то сравнительно дешевый коллекторный двигатель.
От самокатов двигатель - из пушек по вороб.. комарам.

Не хочется иметь дело с щетками и их заменой. Возможно это предрассудки. В любом случае, если в бюджет влезет бесщеточный вариант, то он предпочтителен. 

[amaora 20]

Про DD моторы от самокатов 250 Вт. У них подходящий Kv, при скорости 500 об./мин. будет ЭДС около ~30в, то есть редуктор не нужен. Но обратите внимание на магнитные потери (в железе статора, вихревые во всех проводниках, все суммарно) около ~10-30 Вт при номинальной скорости. Потери на сопротивлении обмоток статора ничтожны для требуемой мощности на такой скорости. Поэтому оптимальный по КПД режим будет ниже 500 об./мин.. Так же массогабариты у таких DD не лучшие, вес около 3 кг.