Minimum Titreşim ve Geniş Devir Aralığında Motor(Beyin Fırtınası)

[eem7490]

Herkese merhaba.

Bir projem var ve orada kullanılacak motoru belirlemeye çalışıyorum. Amacım değerli forum üyeleriyle birlikte beyin fırtınası yapmak ve tabiki tecrübeli arkadaşların önerilerinden faydalanmak.
Projede 1 adet motor bir kolu ileri geri hareket ettirecek. Ancak problem şu, kullanılacak olan motorun üreteceği titreşimin yok denecek kadar az olması gerekmekte ve ayrıca geniş bir devir aralığında çalışabilmesi gerekmektedir(Ör: 1-5000rpm). Uygulanacak yük pek fazla değil o yüzden torkun çok yüksek olmasına gerek yok.

Daha önce step motor ve fırçalı dc motor kontrolleri yaptım. Ancak bu proje için bu ikisinin de uygun olacağını düşünmüyorum.
1) Step motor: Adı üstüne adım motoru olduğundan adımlar arası geçişlerdeki titreşimin fazla olduğunu düşünüyorum. Bu kadar geniş devir aralığında çalışabilir mi o da soru işareti.
2) Fırçalı dc motor: Bu motorda da fırça olduğu için sürtünmelerden ötürü oluşacak titreşimler ve motoruna göre değişse de 1000 rpm lik bir motorun pratikteki minimum devri 40-50 rpm. Ayrıca torkun düşmesi de cabası. Nitekim bunu da kullanmayı düşünmüyorum.
3) AC motorlar: Öncelikle zaten AC olduğu için açıkcası mecbur kalmadığım sürece kullanmak istemiyorum. 12-24V DC gerilim tercihim.
Tüm bunların sonunda geriye Fırçasız DC (BLDC) motorlar kalıyor.

Bu motorları daha önce kullanmadım ama araştırmalarım ve düşüncelerim şunları söylüyor(Yanlış olabilir)
a) Araştırmalarım sonucu bu motorların torkları devirle orantılı değil. Çünkü tork akımla alakalı, ve bu motorların hızı değişken akımla değil frekansla kontrol ediliyor.
b) Ayrıca birbirine sürten fırça olmadığı için titreşim de minimum olacak.
c) Frekansla devir kontrolü yapıldığı için geniş bir devir aralığına sahip olabileceğini düşünüyorum.

Dediğim gibi daha önce tecrübe etmedim. Düşüncelerim doğru mu onu da tam olarak bilemiyorum. Sizlerin fikirlerinizi ve önerilerinizi bekliyorum.

[Zoroaster]

a) Araştırmalarım sonucu bu motorların torkları devirle orantılı değil. Çünkü tork akımla alakalı, ve bu motorların hızı değişken akımla değil frekansla kontrol ediliyor.
b) Ayrıca birbirine sürten fırça olmadığı için titreşim de minimum olacak.
c) Frekansla devir kontrolü yapıldığı için geniş bir devir aralığına sahip olabileceğini düşünüyorum.

Tork ve hız akımla orantılıdır. Frekans kendi başına deviri belirleyici bir unsur değil.

1 çift kutuplu bir motor düşün. Bir turu 6 segmente böldüğünü düşün. Yani her bir segment 60 derece.

Herhangi bir segmente girdiğimiz ana T=0 diyelim. Sargılara uygun yönde akım verdiğimizde itme/çekme kuvveti oluşur. İtme kuvvetinin büyüklüğü ve kütle/atalet ivme oluşturur ivme de hızı doğurur.

O halde bir segmentten bir sonraki segmente geçme hızımız akımla orantılıdır.

Eğer mile bağlı yükün değeri az ise aynı akım değeri ile yükü fazla olan motora kıyasla daha kısa sürede segment atlarız. Her bir segmentte bobinlerden geçen akımların şiddeti/yönü değişir ve 6 segment değişimi 1 tur dönüye sahip olur. Şimdi burda dönme hızını frekans mı belirlemiştir yoksa akım mı?

Burada frekans denen şey akımın sonucudur. Akımı artırına motor 6 segmenti hızlıca tamamladı ve geçen sürenin tersinden frekans şu dedik sadece.

b) Fırça olmamasından ziyade fırçasız motorların rotorları son derece silindirik yapıdadır. Halbuki fırçalı motor endüvilleri silindirsellikten uzaktır. Her ne kadar ağırlıkları silindirik yüzeye eşit dağıtsakta itme ve çekme kuvvetleri belli yerlerde olur bu da torkta dalgalanma demektir. Tork dalgalanması ise titreşime neden olur.

c) Dediğim gibi gene devir sayısını aslında akımla değiştiriyoruz. Yük fazla ise akım az ise motor devri  de düşüyor dolayısı ile düşük frekans veriyoruz.

Çünkü frekansı kafamıza göre değiştirmiyor mil segment atladıkça akım yönünü falan değiştiriyoruz.

Şöyle düşün. DC motorun miline her devirde açılıp kapanan kontak bağladık. motor akımını artırınca devir sayısı artıyor ve kontağın açılıp kapanma hızı yani frekansı artıyor.

Fırçasız motor fırçalı motorun elektronik fırçalı olanı. Fırçalı motorda frekans olmadığına göre (aslında var) fırçasız motorda da frekans yok dersek hata yapmayız.

Fırçalı DC motorda da aslında frekans var. Akım taşıyan teller mıknatısların altından geçerken AC akımlar üretir fakat kolektörün dönüsü ile eş frekansda olduğu için mekanik doğrultma işlemi var.

Zaten DC motorların da endüvileri saçtan yapılır. Sebebi bu AC akımlar. Dakikada 20 bin devir dönen motorların saçları 50Hz trafo saçlarından çok daha kalitelidir. Çünkü frekans çok yüksek.

[DaRt]

5000 rpm ileri geri hareket eden kol mekanizmasında en son düşüneceğiniz şey motorun titreşimidir. Her şartta hareket eden kolun yaratacağı titreşim motorun titreşiminden fazla olacaktır. (içten yanmalı motor kullanmadığınız sürece) Bu nedenle titreşim konusunda motora takılmayın bence.

[apsis]

Fırçalar ne kadar titreşim oluşturur anlayamadım!! Sen titreşimleri yok etmek istiyorsan hareketli cisimlerde kütle dengeleme yapmalısın ki araçların dinamiğinde bu kullanılır. Bir kolu ileri geri hareket yaptırmak istiyorsun ama bu kol her uç noktalarda kütlesinden fazla darbeler oluşturur ki bu da titreşim demektir. Hele burada  5000rpm  den bahsediyorsan @DaRt  'ın dediği gibi en son düşüneceğin şey titreşim olacaktır. Mekanizmanın uç noktalarında pnomatik silindirlerdeki gibi yataklama yaparsan uç noktalara ulaşma anından hemen önce bir yavaşlatma oluşturarak uç titreşimleri birazda olsa sönümleyebilirsin. Ayrıntılı mekanik tasarım yapacağım diyorsanız aşağıdaki makina konularına bakmanız gerekmektedir:
1) Mekanizma
2) Kütle dengeleme
3)Titreşimler
Bunlar birbirini takip eden konulardır.

[mert3162]

Benzinli olsun deseydin bir efsaneler efsanesi olan wankel motoru önerecektim ama gel gelelim elektrik  motoru tavsiyesi istemişsiniz.

şimdi bir kolun ileri geri gitmesini kontrol edecek bir motor istiyorsunuz.Ve mümkün mertebede titreşim az olsun diyorsunuz.Bence çözüme yanlış noktadan başlamışsınız.Bence sizin sisteminizde titreşim en son sorun olacak.Eğer yük çok az olacak diyorsanız.

http://norcal4air.com/files/SMAC%20Catalogue%202014-2015.pdf


Yada eksantrik preslerin mekanik yapısını inceleyebilirsin.Eğer kontrol etmek istediğin kolun hareketlerine kısıtlama getirmeyecek sürekli ileri geri gitmesi senin için yeterliyse eksantrik presler tamda senin istediğin çözüm ayrıca içindeki kavrama sistemi sayesinde motorun sürekli aynı devirde dönerken kavrama sayesinde gücü kontrol edebilirsin

https://www.youtube.com/watch?v=D1FktaJauFU

Servo piston,Servo silindir, cümleleri ile daha enteresan şeylerde bulabilirsin.Ben olsam bir servonun ucuna trapez mil yerleştirir güzel bir muhafaza yerleştirir içeri dışarı kontrol yapardım.Hız yüksekse eksantirik pres çok fayda sağlayamayacaktır.Ama yükün çok az ise smac(marka) cihazlarını önerebilirim.

[Okan AKÇA]

https://tr.aliexpress.com/item/DC12V-70mm-1kg-Linear-actuator-Reciprocating-motor-for-DIY-design-Free-shipping/548535303.html?spm=2114.010208.3.29.JI58Ql&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_3_10056_10065_10068_10055_10054_10059_10078_10079_10084_10083_10073_10080_10070_10082_10081_10060_423_10061_10052_10062_10050_10051,searchweb201603_8&btsid=3521f70e-2dcc-4507-8b24-fef57e6deee3

[eem7490]

Öncelikle verdiğiniz cevaplar için teşekkür ediyorum.
Mekanizmayı tam olarak anlatmamışım bu benim eksiğim. Mekanizmada dişli çark, redüktör vs olacak ayrıca vidalı mil gibi hassas mekanik sistemler olacak. Bunun sonucunda motordaki 5000 rpm, kolda 5 mm/sn olacak. Ayrıca verdiğim 1-5000 rpm değerleri farazi değerler. Demek istediğim örnek olarak max hızı 5000 rpm olan bir motor 1 rpm ile döndürülebilir mi? Böyle bir motor var mıdır?
Fırçaların titreşim oluşturacağını düşünme sebebim rotorda fırçaların bulunduğu yere denk gelen kısımda kırtışlı bölgelerin bulunması, ayrıca dediğim 1000 rpm lik motorun min 40-50 devirde düşük torkta çalışmasından ötürü bunu tercih etmek istemiyorum.
Not: Beni brushless motorlara yönlendiren sebeplerden biri de bilgisayar fanlarında brushless motor kullanılması.

BLDC motorda hız anladığım kadarıyla direkt frekansla ayarlanıyor. Demek istediğim motor için gerekli olan gerilim ve akım sağlansa bile, gerilimi sinusoidal formda belirli bir frekansla uygulamadığımız sürece motor dönmez. Bu da demek oluyor ki hız kontolü frekansla yapılıyor. Yani gerilim ve akımın sınırlanması şuanda benim için işin fantastik kısmı.

Step motordan kimse bahsetmemiş, sanırım benzer şeyleri düşünüyoruz. Fırçalı dc motorları da belirttiğim sebeplerden ötürü halen kullanmayı düşünmüyorum. En azından şu var BLDC motorda rotorun bağlandığı yer hariç başka bir mekanik sürtünme olmadığından daha az titreşim üretir gibime geliyor.

[eem7490]

Peki Step motoru mikrostepping kullanarak sürsem sizce nasıl olur?

[mert3162]

step motorlardaki en büyük handikap servolardaki gibi geri bildirim olmadığından tam istediğiniz yere gittimi gitmedimi emin olamıyorsunuz bir enkoder vs cihazınız yoksa.sana pals verdiğimde şuraya git dediğinizde motor adımda kaçırsa yükten dolayı anlık yavaşlamalarda yaşasa az bir hareket edip sonra dursa bile ben yerime vardım diyor.Yükünüzün durumu nedir sabitmi yahut sürekli değişkenmi eğer sürekli değişken ise servo kullanımı daha mantıklı ancak her iş yaptırmak istediğinizde aynı yükü hareket ettirecekse ince ayarlar ile step motor kullanabilirsiniz.

[apsis]

Krank-biyel mekanizmalarına göz atın birde

[ilyas KAYA]

Kamera stabilator için küçük bldc motorlar var. Sessiz ve sarsıntısız calismak zorundalar. Aynı zamanda 5 kg luk kamerayı da harekat ettirmek durumundalar. Gimbal motor diye ararsanız görebilirsiniz.