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标题: 『航模发动机+航模无刷电机』能改装成一台高功重比的低压发电机么？ [打印本页]
作者: Engic    时间: 2013-5-6 05:06
标题: 『航模发动机+航模无刷电机』能改装成一台高功重比的低压发电机么？
本帖最后由 Engic 于 2013-5-6 06:00 编辑

市面上能够买到的汽油发电机都很重，功率重量比往往达到了每1kw要10kg-30kg的程度。

而航模汽油四冲发动机的功重比许多都可以做到每1kw只要0.4kg左右，航模无刷永磁电机更是1kw只要0.2kg以下。
如果用一个转速跟航模汽油四冲发动机转速匹配较好的无刷电机，就可以省掉变速机构，直接连轴。而且如果电机启动扭矩够大的话，还可以作为发动机的启动电机。无感无刷电机启动的时候可能不太给力，还不太清楚能否作为启动电机，我觉得有感无刷应该可以吧。

考虑到效率，想要输出1kw，可能需要在额定转速下轴输出1.4kw左右的发动机和1.4kw左右的有感无刷电机（转速要匹配）。

下一步就是整流电路。如此低电压的发电机（例如使用6S电池的航模无刷22.2V），达到1kw左右需要近50A的电流，如果采用常规的整流桥，重量又会很大，散热也成问题。但考虑到无刷电调重量轻电流大的特点，如果能够将无刷电调改造成一个反向工作的整流器可能是可行的。因为无刷电调在正向工作的时候通过判断转子的位置来决定开关管的通断，实现电子换向，电能从电池流向马达，现在如果我们把电调上某些元件做些调整，同样通过检测转子位置决定开关管的通断，能否实现对无刷电机发电的整流呢？连电调的程序都不用做任何改动，可能只需要改动一些元件的方向。

这样一来，整套装备，算上连接件和固定件，1kw的低压发电机可能只需要1.5kg的重量就实现了。

但我对无刷电调了解不多，不知道哪位大侠能指点一二，先行谢过！

（PS：我知道航模发动机寿命都不长，发电并不经济，上述设计并不是为了经济的发电，就是为了让发电机达到极高的功率重量比。）



作者: yzwindos    时间: 2013-5-6 07:05
本帖最后由 yzwindos 于 2013-5-6 07:07 编辑

虽然不知道您用来干什么。。。但是中间还是有很多问题。

1、航模发动机转速？？多少？？？   

涉及问题转速匹配问题。   就算  1KV的航模电机。  功率  300W     航模发动机的转速都要10000转/分    而且不是1kW。

2、整流也不必什么用电调。。。都是半导体。。。为什么觉得电调就体积小功率大。。  同样是整流管也有  节电压。和频率的区别。
    一般整流管节电压。。大于0.5V   发热自然就大。

3、电调你觉得温度不大。。。是因为它并没有随时工作在最大功率。。。而且。。飞机上还有空气冷却。   你看船用和车用都要加风扇的。

4、供电目标。对电压的要求。   发电机随转速。。电压是变化的。 和您供电目标的设计能否匹配。

作者: SC胖胖瓜    时间: 2013-5-6 07:37
觉得航模电动机的性能不稳定，虚标严重，不太可能在其所谓的最大功率下长时间工作。另外其输出电压可能会比较低，这样电流就会很大，会造成比较大的损耗。还有就是转速过高，磨损可能会比较严重。

我也设想用工业用无刷电机当发电机，汽油机输出经过变速，带发电机。

发出来的电经过整流后输入到降压稳压电源里，经过降压，稳压出来再给各用电器使用。

作者: ldh1395    时间: 2013-5-6 07:45
帮顶
作者: 醉逍遥    时间: 2013-5-6 07:49
路过 顶过
作者: hpn    时间: 2013-5-6 07:55
原理是可行的，但有很多技术问题，你说的那种整流叫做同步整流，是用用专用驱动芯片来驱动场效应管
作者: naklopi    时间: 2013-5-6 08:57
顶一顶，学习学习，顺路看你的头像。
作者: ss80145    时间: 2013-5-6 08:59
没那没复杂，无刷电机做发电机时，就是转子磁钢切割导体，生成三相交流，然后在用二极管整流就可以了，不涉及AC升压成DC，场效应管基本无用
作者: Engic    时间: 2013-5-6 09:42
本帖最后由 Engic 于 2013-5-6 09:49 编辑
yzwindos 发表于 2013-5-6 07:05
虽然不知道您用来干什么。。。但是中间还是有很多问题。

1、航模发动机转速？？多少？？？   
1、航模发动机转速？？多少？？？   
涉及问题转速匹配问题。   就算  1KV的航模电机。  功率  300W     航模发动机的转速都要10000转/分    而且不是1kW。
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这个事情我研究过。许多航模发动机的转速也有一万几千rpm的，只要找较低KV的电机就能匹配上。而且电机只要负载适当配合了转速，在很大转速范围内都能输出最大功率。

2、整流也不必什么用电调。。。都是半导体。。。为什么觉得电调就体积小功率大。。  同样是整流管也有  节电压。和频率的区别。
    一般整流管节电压。。大于0.5V   发热自然就大。
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我查到各种成品整流桥堆都比同样电流的航模电调重若干倍。

3、电调你觉得温度不大。。。是因为它并没有随时工作在最大功率。。。而且。。飞机上还有空气冷却。   你看船用和车用都要加风扇的。
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我可没觉得电调温度不高，玩航模的经常有人会烧电调，怎么可能不高。

4、供电目标。对电压的要求。   发电机随转速。。电压是变化的。 和您供电目标的设计能否匹配。
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供电目标就是无人机上的设备，对于多轴飞行器可以用于实现电传动（多轴不太适合用机械传动，多台发动机更不现实，用电池续航时间不足）


作者: yzwindos    时间: 2013-5-6 10:27
本帖最后由 yzwindos 于 2013-5-6 10:31 编辑
Engic 发表于 2013-5-6 09:42
1、航模发动机转速？？多少？？？   
涉及问题转速匹配问题。   就算  1KV的航模电机。  功率  300W     航 ...

和我那么多年搞的东西差不多。。。。  

http://www.tech-domain.com/thread-37396-1-1.html

我就是被这个项目逼的。。。热力学   力学   电机学   电路设计   程序设计。。。。反正要搞懂的一大堆。。。最后还失败了。。。。

还的有个管理系统。    多轴电机的功率是不断变化的。  发电系统的功率输出也要相应匹配控制。不然功率输出突降时发动机会飞车。

多说不如多做。。。多做做试验吧。。。谁都没法说清楚。。。因为大家都没做过。。。

不过你这个有希望。。。。至少。。发动机是现成的。。。。只是转速不够高。。。功率重量比。。。受到转速的限制。 也别想用什么齿轮增速。那么高的转速，齿轮。。。。。。。。。润滑。。。。。能量消耗。。。。

1kw   不是个小数目。。。

为您加油。。。。。




作者: 古怪    时间: 2013-5-6 10:52
1.5KG的东西发出1KW的电功率，不要说其他了，有这样的电池已经是世界顶级了，电动车立刻就可以满街跑了！
作者: 伺服器    时间: 2013-5-6 12:03
这种想法我也同样有过，没听说有谁实验过就想肯定有解决不了的问题，就放弃了实验，不过一直在想。模型发动机有好多种呢，能发电的东西也好多种，也许会有一个合理的组合，要是成功了，我的四轴可就厉害了。
作者: SC胖胖瓜    时间: 2013-5-6 17:02
yzwindos 发表于 2013-5-6 10:27
和我那么多年搞的东西差不多。。。。  

http://www.tech-domain.com/thread-37396-1-1.html

发电系统到用电器之间要有缓冲（稳压电源+超级电容+电池组）吧。

一是提供稳定的电压，二是能提供或吸收突然出现的功率尖峰。否则会损坏发电机和用电器的吧。

作者: SC胖胖瓜    时间: 2013-5-6 17:06
实际上一些轿车，大型运载车辆，轮船这些都是这样的混合动力系统。

最开始的就是 费迪南保时捷 搞的，准备在虎式坦克上用，结果那个时代的技术不行，系统可靠性太悲剧，方案落选，造出来的底盘最后改造成著名的象式坦克歼击车。



作者: Engic    时间: 2013-5-6 23:38
SC胖胖瓜 发表于 2013-5-6 17:02
发电系统到用电器之间要有缓冲（稳压电源+超级电容+电池组）吧。

一是提供稳定的电压，二是能提供或吸 ...

这是肯定的。仅仅是电调设计也必须考虑这一点，电流换向的时候就会出现瞬间高压，如果完全不处理会击穿开关管。不过电调并没有因此变得太笨重。

作者: Engic    时间: 2013-5-6 23:48
yzwindos 发表于 2013-5-6 10:27
和我那么多年搞的东西差不多。。。。  

http://www.tech-domain.com/thread-37396-1-1.html

你这个太高端了，涡轴对我来说是完全不在考虑范围内的。
我只想用一些很容易买到的常规的东西做做。
电调的原理我研究了一段时间，到目前为止感觉仍然是有希望的。
航模发动机的转速其实够用了，因为可以找到相近转速范围的无刷电机。而且二者速度匹配不需要很精确，电机的轴输出功率并不一定要在最高转速才最大，只要负载合适在很大转速范围内都可以输出最大功率。我只需要通过油门的控制让发动机转速稳定在使发电机发出的电压接近于我想要的输出电压附近就可以了，此时如果负载变大（电流增加），发电机的反扭矩就会加大，反之如果负载变小（电流减小），发电机的反扭矩就会减小。而我需要做的就是通过油门控制使发动机转速基本维持不变，这可以通过单片机根据转速传感器进行反馈控制。



作者: Engic    时间: 2013-5-6 23:55
古怪 发表于 2013-5-6 10:52
1.5KG的东西发出1KW的电功率，不要说其他了，有这样的电池已经是世界顶级了，电动车立刻就可以满街跑了！

这样的电池很多吧。20C 5Ah的电池，放电电流100A，只要3S就可以持续输出1.11kW的功率，3分钟将电池电量耗尽。现在的电池功率密度足够了，只是能量密度严重不足而已，所以有这样的电池照样没法电动车满街跑。用发电机发电，还是要烧油，只不过相当于把传动系统由机械变成了电而已。目前有这样的量产汽车，好像是雪佛莱。

我研究这个是因为机械传动对多轴而言很麻烦，电池电量又不太适应长时间航拍，所以才考虑电传动。


作者: Engic    时间: 2013-5-7 00:01
hpn 发表于 2013-5-6 07:55
原理是可行的，但有很多技术问题，你说的那种整流叫做同步整流，是用用专用驱动芯片来驱动场效应管

多谢指教！我以前不知道这种方式叫同步整流。

这位大侠能否指点一下这种主动换向的同步整流跟那种被动的整流桥电路在各方面的差异点么？我个人不靠谱的感觉似乎只有靠这种主动的整流方式才可能实现较高的功率重量比，不知是否如此？


作者: hpn    时间: 2013-5-7 00:05
要用同步整流的目的，1.二极管都有压降，就算是肖特基二极管也有0.4v ，耗损功率是p=ui，也要几瓦以上，况且是六个二极管，热量可想而知，二因为转速高，发出的交流是几百赫兹，管耗会更大，同步整流用的是MOS管，导通内阻一般是几毫欧姆，耗损功率可以忽略，
作者: Engic    时间: 2013-5-7 00:16
hpn 发表于 2013-5-7 00:05
要用同步整流的目的，1.二极管都有压降，就算是肖特基二极管也有0.4v ，耗损功率是p=ui，也要几瓦以上，况且 ...

多谢大侠！我在这方面是新手，正苦于找不到人指点。
您觉得如果我用现成的电调改的话，您觉得我最可能会在什么地方遇到困难？
我现在正在读timegate 墨鸢大侠写的电调设计全攻略，但我并不想自己设计电调，只想弄清楚原理改造现成的电调加以实现。
我担心某些厂家的电调缺少资料改造起来可能会遇到一些莫名其妙的陷阱，不知您能否在电调的选型方面给点建议？


作者: mailcoverbox    时间: 2013-5-7 00:30
其实你的需求就是磁流体发电机。。。。体积小功率大，效率要看热回收的水平了，不回收只有20%左右，不过由于功率大，也够你用了。回收废气用于燃气轮发电可以到50～60%
而且磁流体发电还不用整流。。。发的是直流电
作者: Engic    时间: 2013-5-7 00:39
mailcoverbox 发表于 2013-5-7 00:30
其实你的需求就是磁流体发电机。。。。体积小功率大，效率要看热回收的水平了，不回收只有20%左右，不过由于 ...

这方案对我而言太科幻，不考虑。

作者: mailcoverbox    时间: 2013-5-7 00:47
Engic 发表于 2013-5-7 00:39
这方案对我而言太科幻，不考虑。

上次看到的十兆瓦级磁流体发电机体积只有10kW内燃机的水平，虽然没看到体积更小的，但是这个技术并不太复杂，你要是不追求效率，这是个好选择
要说别的，那就试试燃料电池吧，目前小型化的功率也不小了，美国的单兵外骨骼已经用这个做动力了，虽然对于航模来说功率密度还是不太高

作者: Engic    时间: 2013-5-7 00:49
伺服器 发表于 2013-5-6 12:03
这种想法我也同样有过，没听说有谁实验过就想肯定有解决不了的问题，就放弃了实验，不过一直在想。模型发动 ...

好，如果搞出来了就通知您，交换条件是多轴方面的问题您要不吝赐教


作者: Engic    时间: 2013-5-7 01:00
mailcoverbox 发表于 2013-5-7 00:47
上次看到的十兆瓦级磁流体发电机体积只有10kW内燃机的水平，虽然没看到体积更小的，但是这个技术并不太复 ...

我晕，不要说燃料电池技术还远未普及，买都不好买，就连氢或甲烷这些燃料的获取和存储对我来说都是不小的困难。我想要做的事情就是用市场上用不高的价钱随手可得的东西DIY一下，不是要做什么高技术应用研发。您这些方案对我而言真的太过于科幻了，10年以后说不定会普及，我随便DIY一下可不准备涉足。

作者: mailcoverbox    时间: 2013-5-7 01:08
Engic 发表于 2013-5-7 01:00
我晕，不要说燃料电池技术还远未普及，买都不好买，就连氢或甲烷这些燃料的获取和存储对我来说都是不小的 ...

那就用航模发动机加有刷直流电机吧，省去整流的麻烦，转速匹配也方便

作者: Engic    时间: 2013-5-7 01:15
mailcoverbox 发表于 2013-5-7 01:08
那就用航模发动机加有刷直流电机吧，省去整流的麻烦，转速匹配也方便

1kW功率电流高达上百A并且可以工作在上万rpm的有刷直流电机？？

作者: mailcoverbox    时间: 2013-5-7 01:23
这个转速和功率的有刷不少。。。主要是kv值不合适，都是低kv，在高转速下输出的是高电压而不是大电流。。。这是个问题
作者: Engic    时间: 2013-5-7 01:35
本帖最后由 Engic 于 2013-5-8 15:16 编辑
mailcoverbox 发表于 2013-5-7 01:23
这个转速和功率的有刷不少。。。主要是kv值不合适，都是低kv，在高转速下输出的是高电压而不是大电流。。。 ...
如果不能提供大电流，那就什么用都没有。上千瓦功率的“直流——交流——变压——整流”电路算上散热器会要命的。

PS: 就算其他都合适有刷还有一个致命的问题，就是电刷火花造成的电磁干扰。越是大电流在换向的瞬间造成的电火花越严重。

作者: 古怪    时间: 2013-5-7 12:02
Engic 发表于 2013-5-6 23:55
这样的电池很多吧。20C 5Ah的电池，放电电流100A，只要3S就可以持续输出1.11kW的功率，3分钟将电池电量耗 ...

电池20C放电完全不是一种正常的工作状态，发电机要的是能量的转换，不是功率的转换，所以不计算持续的时间是没意义的。相机闪光灯的电容的放电瞬时可能达到千瓦级呢，但完全没有可比性。

另外，你可能忽略了一个重要的问题，就是能量的转换效率，我不清楚无刷电机的电能转化为机械能的效率有多少，但肯定不会很高，在大电流放电时，电池、电调、导线、电机线圈电阻等消耗的功率肯定很可观。

当你需要将其反过来变成一个发电装置时，楼主需要用一个装置将燃料转化为机械能，再将机械能转化为电能，然后电能需要克服上述的线圈、导线、整流等器件的能量消耗而输出功率，上述一长串能量转换链，每个环节都是难题啊！整流只是其中很小的一部分！！

作者: Engic    时间: 2013-5-7 17:15
古怪 发表于 2013-5-7 12:02
电池20C放电完全不是一种正常的工作状态，发电机要的是能量的转换，不是功率的转换，所以不计算持续的时间 ...

标称20C的电池以20C放电当然是正常工作状态，还有50C的电池呢。功率和能量这种事情大家都清楚，你上一帖显然没有进行区分。
你说的这些我都考虑过，而且前面已经都说过了。

作者: arxwjh    时间: 2013-8-28 11:12
低kv输出是高电压低电流，但开关管转一下就变成低电压大电流了呀，效率也还可以
作者: 我就是个渣    时间: 2014-2-19 17:21
楼主是要研制一个太阳能手电筒么？呵呵，开玩笑啦，预祝马上成功！~
作者: mzral    时间: 2014-2-19 20:47
说的简单点吧，航模的马达是按照分钟工作的，，常规的移动发电机是按天工作的，
作者: 王清华王清华    时间: 2014-2-19 21:47
08时我做过实验了。用剪草机的汽油机直联工业电机（57mm）。 可以用启动气油机，与发电。
那时在上班，没有时间搞电源管理系统。后来就一直没有理这个事情了。
当时的目的是，做一个小型的发电机。把自己当时的电动车改成串联混合动力。
放弃的理由：1。没有更多的时间去研究它了，要生存。大家都懂的。
                  2。找到不到小排量耐用的发动机。
                 
作者: zoexh    时间: 2014-2-19 23:41
王清华王清华 发表于 2014-2-19 21:47
08时我做过实验了。用剪草机的汽油机直联工业电机（57mm）。 可以用启动气油机，与发电。
那时在上班，没 ...

是了。几百小时就报废的内燃机和高耗油率，民用用不起呀，可以装鱼类导 弹上给设备供电不错





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