Sterkere, lettere, slankere: Vi tester børsteløs motor

[Odd R. Valmot]

Sterkere, lettere, slankere: Vi tester børsteløs motor

[Egil Grimsøen]

Mer-prisen skyldes antagelig mer at handelsstanden utnytter vår vilje til å betale mer for ny teknologi enn at produksjonsprisen er høyere.

[Nautica]

Bruker bla. vinkelkutter mye i profesjonell sammenheng og det største problemet med børster er at det gir arbeidsstans når de blir utslitte, spesielt på den typen som har en stoppindikator som slår inn når børstene har blitt slitt ut til et viss punkt og git 100% stans av maskinene.

 

Så det er mer økonomisk og kjøpe børsteløse maskiner samt at de tåler mer juling før de tar kvelden.

 

Men kan også legge til at det finnes maskiner med børster som fungerer bra i årevis, foreksempel eldre ELU-verktøy og metabo, så det er nok forskjeller på børstekvalitet og kommutatorer.

Endret 11. mai 2019 av Nautica

[Elektroavdelingen]

"Den slipper også å skape magnetfeltene i rotoren og statoren, for i statoren er det permanentmagneter som drives av et roterende magnetfelt. Det er et gammelt prinsipp, men moderne kraftelektronikk har utviklet seg til å få plass i håndverktøy."

Et ikke dette selvmotsigende? Jeg bratt at det er snakk om induksjonsmotorer, og ikke motorer med permanentmagneter?

Er det vanlige asynkrone kortslutningsmotorer med vekselretter/frekvensomformer som brukes?

[1P4XZQB7]

Er vel snart mer som femten år siden jeg kjøpte min siste bøstemaskin. Totalforbud i mitt hjem. Og det lar seg lykkeligvis gjennomføre i dagens marked, så lenge vi prater batteriverktøy. Og det er etterhvert det meste av verktøy. Men fortsatt er der visse typer verktøy man må kjøpe for nettspenning. Og da er det fortsatt og uten unntak universialmotorer med børster som gjelder. Irriterer meg grønn, når vi ser hva bil-/industrien får til med børsteløse motorer og variabel frekvensstyring, VFD.

 

I det minste fikk jeg fatt i børsteløs støvsuger og vaskemaskin, så der er bevegelser i markedet. Og disse maskinene inneholder nødvendigvis miniatyriserte og billige VFD for nettspenning. Og dertil soleklart mer intelligent som bare 1/F kontroll. Så hvorfor ikke verktøymaskiner? Hva er problemet?

Endret 13. mai 2019 av 1P4XZQB7

[1P4XZQB7]

"Den slipper også å skape magnetfeltene i rotoren og statoren, for i statoren er det permanentmagneter som drives av et roterende magnetfelt. Det er et gammelt prinsipp, men moderne kraftelektronikk har utviklet seg til å få plass i håndverktøy."

Et ikke dette selvmotsigende? Jeg bratt at det er snakk om induksjonsmotorer, og ikke motorer med permanentmagneter?

Er det vanlige asynkrone kortslutningsmotorer med vekselretter/frekvensomformer som brukes?

 

La den saken fare. Alle batteriverktøy med tradisjonell børstemotor benytter seg av det som bare omtales som DC motor (No Such Thing…,) eller selvkommuterende DC-motor. Permanentmagnetene er plassert i stator, og viklinger i rotor. Kommutator er plassert på enden av rotor. Disse motorene produserer sin egen AC spenning gjennom kommutator. 

 

 

Snakker vi derimot startmotor for bil (og riktig gamle lokomotiv,) så er dette seriemotorer. Da er permanenmagnetene byttet ut med statorviklinger, og disse kobles i serie med rotorviklingene, igjen via kommutator. Slike omtales gjerne også som universialmotor, da de løper like godt på DC som på (lavfekvent) AC. Seriemotorer er råsterke på lavt turtall, men suger på alle andre parametre, unntatt pris. Denne typen universialmotor benyttes følgelig i alt av verktøy tilsluttet nettspenning.

 

Til tider kobles dog stator- og rotorviklinger i stedet i parallel og slike motorene kalles da shuntmotor. Seriemotoren har nemlig en tendens til å akselerere helt til den smeller, om den tillates spinne opp uten last. Alternativt en blanding av serie- og shuntmotor, som da kalles compound motor.

 

 

Børsteløse DC-motorer ligner faktisk kommuterte DC-motorer – dog med fravær av kommutator – ved at de igjen har permanentmagneter. Men denne gang i rotor. I stator er der nå et minimum av _tre_ viklinger. Disse viklingene står på sin side i ro, slik at man slipper sleperinger. Ulempen er at man elektronisk må syntetisere trefase vekselspenning  med variabel frekvens, 120° ut av fase med en annen, og dertil synkronisert med rotorposisjon, for å få motoren til å spinne.

 

Slike motorer omtales som BLDC og er hva som benyttes i nyere batteriverktøy. En forfinet versjon av BLDC er PMSM, som kommer med distribuerte statorviklinger og derfor må kommuteres med sann sinus trefase, i stedet for trapesformet trefase. 

 

 

 

Dernest kommer man til (enfase- og) trefase asynkronmotorer, samt trefase synkronmotorer. Der førstnevnte er hva som også omtales som kortslutningsmotor, induskjonsmotor eller industriens uslitelige arbeidshest. Tesla Motors benytter ma. slike som fremdriftsmotor. Topologien ble dog på sin side oppfunnet av Galileo Ferraris. Disse er børsteløse av natur.

Synkronmotorer har riktignok ikke kommutator, men behøver likefullt to eller tre uavbrutte sleperinger for børster på rotor. I sin enkleste form mates rotor med en DC spenning, som gir opphav til et permanent rotorfelt, som raskt vil rette seg inn etter det roterende feltet fra stator. Som på sin side er matet med sinusoid trefase. 

 

   

 

Nær sagt alle typer motor kan også benyttes som generator (/dynamo.) I dagliglivet er derfor synkronmotoren som oftest å finne som generator (alternator) i bil. (Det er lenge siden bilene kom med DC-motor/DC-dynamo.) Spenningen/effekten ut av generatoren justeres ved å variere en relativt liten strøm gjennom rotor av synkrongeneratoren.

 

 

Tl slutt nevner vi variabel reluktans motorer. Og hybrider av slike og BLDC. Disse forstår jeg ikke helt selv hvordan kan virke, og skal unnlate kommentere. 

 

Endret 2. juni 2019 av 1P4XZQB7

[Xantippe]

Hvite børster med hvite buster børster bedre enn svarte børster med svarte buster børster!

[Svein Hanssen]

After Tesla has completed the switch from three-phase asynchronous motors to reluctance motors with permanent magnets with the Model 3, the Californians want to use permanent magnet reluctance motors for the Model S and Model X in the future,

[Svein Hanssen]

 

Tl slutt nevner vi variabel reluktans motorer. Og hybrider av slike og BLDC. Disse forstår jeg ikke helt selv hvordan kan virke, og skal unnlate kommentere. 

 

 

The Model 3 debuted with an alternative motor technology that Tesla calls a permanent magnet synchronous reluctance motor. A synchronous reluctance motor has a series of electromagnets around the stator, but the rotor doesn't have any windings or permanent magnets. Instead, the rotor contains veins of a magnetic material interspersed with non-magnetic material, arranged so that it has a preferred orientation in the magnetic field created by the stator.

 

To turn the rotor, the motor activates electromagnets in sequence, creating a rotating magnetic field that pulls the rotor along. This design is known as a synchronized motor because the activation of the electromagnets is synchronized to the rotation speed of the rotor—something that isn't true for an induction motor.

 

The dual-motor versions of the Model 3 have an induction motor in the front and a permanent magnet synchronous reluctance motor in the back. The Model S and Model X switch this around, putting an induction motor in the back and a PMSRM in the front.

[trikola]

DC motor (No Such Thing…,)

 

No such thing.... det trodde jeg også til jeg så "The history of Electricity": Faraday laget en ekte DC-motor i 1821. Riktignok uten praktisk betydning, men den finnes, den roterer uten kommutator eller annen form for AC: https://www.youtube.com/watch?v=r967ko07qg8

[1P4XZQB7]

The Model 3 debuted with an alternative motor technology that Tesla calls a permanent magnet synchronous reluctance motor. A synchronous reluctance motor has a series of electromagnets around the stator, but the rotor doesn't have any windings or permanent magnets. 

 

…med andre ord en hybrid/blanding av variabel reluktans motor med permanentmagneter innfelt i rotorlaminatet (Niks, kjøper ikke påstand om stator med mindre det er snakk om et slags Halbach Array. Man plasserer bare ikke et permanent felt i stator når rotor er avhengig av å mates med roterende felt. Men skal aldri si aldri.) som på sin side ligner en synkron BLDC. Altså en topologi allerede nevnt og som du siterte.

 

Nå er dette er en tråd om børsteløse motorer i elektroverktøy, så jeg ser ikke helt hvorfor du så voldsomt søker få min oppmerksomhet rundt Tesla? Også Think benyttet asynkronmotorer. Kan heller ikke si sitatet ditt akkurat  oppklarer elektromagnetismen i hvordan en reluktansmotor faktisk virker.

 

Om du endelig må vite det, så har jeg hatt denne bildiskusjonen litt for mange ganger fra før, senest i anledning GKN sin nye drivlinje. Og som jeg nevnte ved den anledning, så er Tesla sin nyeste BLDC+reluktansmotor på mange måter samme sak som allerede eksisterende fremdriftsmotor i Toyota Prius. Uten at jeg har plukket fra hverandre en Prius for å bekrefte den saken. Ble bare informert dette av representant for det Amerikanske selskapet som var inne på kraftelektronikk- og regulering av Toyota sin hybridlinje. 

 

 

No such thing.... det trodde jeg også til jeg så "The history of Electricity": Faraday laget en ekte DC-motor i 1821. Riktignok uten praktisk betydning, men den finnes, den roterer uten kommutator eller annen form for AC: https://www.youtube.com/watch?v=r967ko07qg8

 

Sant, glemte faktisk "Faraday's Disc." Men som du sier – den er uten egentlig betydning. Og man kan argumentere for at også den 'motoren' er selvkommuterende.

Endret 13. mai 2019 av 1P4XZQB7

[1P4XZQB7]

 

The Model 3 debuted with an alternative motor technology that Tesla calls a permanent magnet synchronous reluctance motor. A synchronous reluctance motor has a series of electromagnets around the stator, but the rotor doesn't have any windings or permanent magnets. Instead, the rotor contains veins of a magnetic material interspersed with non-magnetic material, arranged so that it has a preferred orientation in the magnetic field created by the stator.

 

…med andre ord en hybrid/blanding av variabel reluktans motor med permanentmagneter innfelt i rotorlaminatet (Niks, kjøper ikke påstand om stator med mindre det er snakk om et slags Halbach Array. Man plasserer bare ikke et permanent felt i stator når rotor er avhengig av å mates med roterende felt. Men skal aldri si aldri.) som på sin side ligner en synkron BLDC. Altså en topologi allerede nevnt og som du siterte.

 

Som sagt, man skal aldri si aldri. Det er fortsatt mye jeg ikke vet om elektromotorer. Og Tesla sin påståtte løsning ser nå ut til å være reell, men samtidig heller ikke så unik at det gjør noe. Lette etter stepmotor med hul aksling, og kom i den anledning over en interessant implementasjon av hybrid stepmotor med permanentmagnet i nettopp stator. (Fortsatt uten viklinger på rotor.)

 

•  https://www.linengineering.com/products/stepper-motors/zh417-series-hollow-shaft-stepper-motor/#fndtn-features

 

Endret 24. mai 2019 av 1P4XZQB7