Что можно сделать из двигателя от пылесоса?
Главная-Для чистоты и порядка-Пылесос-Двигатель от пылесоса: куда можно применить в быту?
- Разборка
- Список нужных материалов
- Порядок действий
- Создание
- Газонокосилка
- Триммер
- Вентилятор
Бытовая техника со временем ломается и изнашивается. Пылесос — классический бытовой инструмент для уборки дома. Часто при поломке или изнашивании этого агрегата люди покупают новый, не задумываясь о том, что можно сделать из сердца пылесборника — двигателя.
Сегодня существует множество различных моделей пылесоса. Однако все устройства сделаны по единому принципу. Двигатель агрегата в ходе работы набирает мощность, которая вращает крыльчатку.
Разборка
Двигатель старого пылесоса пригодится для построения нужных в хозяйстве приборов. Но перед созданием нового предмета необходимо достать и разобрать сердце пылесборника.
Иногда при разборке возникает сложность в снятии гайки, которая держит все детали агрегата вместе.
Гаечный держатель крепко сидит на середине мотора посредством герметика.
Двигатель от пылесборника Самсунг — 11ME83
Внимание! Нельзя ротор электродвигателей прокручивать металлическими приборами наподобие отвертки, пытаясь снять гайку. Гайка снимется, а обмотка повредится. Своими руками восстановить обводку врядли не получится.
Далее следует информация о простой разборке двигателя старого пылесоса с использованием обычных инструментов.
Список нужных материалов
Для разборки понадобятся:
- плоскогубцы;
- отвертки;
- ключ для откручивания гайки диаметром 1,2 см;
- тиски;
- 2 бруска из дерева 10х40 мм;
- напильник круглой формы;
- ножовка, предназначенная для металлических поверхностей.
Собирается двигатель пылесборника всегда единым образом. Различие заключается в объеме и массе деталей. Инструменты должны соответствовать их размеру.
Порядок действий
Перед разборкой моторчика старого ненужного пылесоса требуется подготовка инструмента и самого агрегата.
Сначала откручивается щетка с задней поверхности, затем снимается кожух, роль которого в двигателе — прикрывание крыльчатки с передней стороны.
Сломанная крыльчатка в моторчике
Нередко кожух крепко прикрепляется к корпусу. В таком случае применяются плоскогубцы: края отгибаются по бокам и с помощью отвертки отжимается кожух.
Порядок действий по откручиванию гайки:
- Аккуратно стопорится ротор посредством плотного зажатия через выемки, которые предназначены для щеток. Для этого потребуются бруски, размер которых указан выше. Деревянные бруски вставляются в выемки под щетки. Вся конструкция плотно прижимается к якорю с помощью тисков. Если бруски не влазят в щеточные отверстия, их можно подпилить напильником круглой формы.
- Откручивается гайка с использованием ключа. Насадка ключа подбирается согласно размеру гайки.
- Снятие остальной конструкции. Из инструментального набора берутся подходящие отвертки для откручивания остальных деталей на двигателе.
Разбирают мотор в целях определения поломки или модернизации для создания других полезных в быту предметов.
Создание
Что можно полезного сделать из двигателя от пылесоса? Далее перечислены изделия, которые конструируются с применением моторчика пылесборника.
Газонокосилка
Для людей, которые думают, куда внедрить двигатель от пылесоса, предлагается конструирование собственной газонокосилки.
Конструируется этот пригодный в быту предмет с помощью сердца пылесоса в рабочем состоянии. Обычно пылесборники изнашиваются и выкидываются на помойку. Вместо этого двигатель агрегата можно использовать для постройки газонокосилки: достаточная мощность — 500 Вт.
Самодельная газонокосилка, сделанная с использованием двигателя от пылесоса
Требуемые для сборки материалы:
- аппарат для сварки;
- листовая сталь;
- ненужная детская коляска;
- старая пила или ножовка.
Для начала отделяются колесики коляски. Лучше, если колеса крупные, так как это обеспечит проходимость изделия по неровной и шершавой почве.
Лишние детали обрезаются, но можно оставить ручки, так как это будет удобно для удержания газонокосилки во время передвижения.
Далее конструируется площадка, на которую затем помещается двигатель с валом пылесборника. Необходимо соблюдать правила, при которых площадка с валом будет обращена к низу. Чтобы защитить такой двигатель и вал от возможных повреждений, нужно вырезать кожух толщиной примерно 1,2 см. В кожухе прорезается дырка. Размер отверстия должен быть больше на 0,5 см помещаемого на площадку двигателя. Перед самой установкой измеряется расстояние от мотора до пола. Размер расстояния строго — не менее 3 см.
Следующий этап — вырезка диска из стали. Диаметр — 35-45 см. Объем диска сопоставляется с силой, прилагаемой для раскручивания. Для диска 45 см и больше требуется мощный мотор. В построении газонокосилки лучше использовать диск большего размера, так как мощность этого пылесосного двигателя никогда не подводит. В центральной части вырезанного диска просверливается дырочка.
Через нее проходит кончик вала вместе с двигателем.
С боков диска отмеряют 2 см, затем на указанном расстоянии просверливаются 2 отверстия под ножики.
Старую пилу деформируют и превращают в 2 ножика. Перед вставкой в вышеуказанные отверстия ножи точат. Рекомендуемая длина — 5,5 см, ширина — 3 см. С помощью болтов М6 вырезанные детали закрепляются на диске. Ножи через каждые 3 стрижки газона.
Триммер
Триммер — прибор, выполняющий функции газонокосилки для труднодоступных мест.
Триммер для покоса травы
Для сборки садового инструмента понадобятся:
- штранга;
- мотор пылесборника;
- самодельные ножи;
- диск из пластика или стали.
Двигатель закрепляется у подножия штанги. На вал крепятся вырезанные из ножовки ножи размера аналогичному в вышеописанном разделе. Другой вариант — прикрепить на вал диск и сделать в нем отверстие для продевания лески. Сверху для защиты прибор накрывают и закрепляют кожухом.
Как вариант можно использовать кожух из пластика.
Соорудить его можно из канализационной трубы, которая обычно используется при установке смесителя.
Для охлаждения двигателя высокой мощности изготавливается следующие приспособление: под место, где продета леска, вставляется диск с вогнутыми лопастями. Данная деталь служит вентилятором.
Вентилятор
Из моторчика старого пылесборника выходит отличный вентилятор для очистки помещений. Что понадобится для конструирования:
- уплотненные резинки;
- турбинный моторчик;
- половина корпуса от пылесоса.
На корпус выводятся провода и закрепляется мотор. Затем надеваются резинки и кожух для защиты от повреждений. С одного конца воздух всасывается внутрь, с другого выходит.
Готовая конструкция воздуходувки
На место, где происходит выход воздушной массы, прикрепляется пластиковый конус, конец которой отрезается.
Далее к корпусу прикрепляется пластмассовая трубка, которая будет служить ручкой для удерживания. Сгибать трубку нужно аккуратно, чтобы ее не сломать, поэтому лучше места сгиба нагревать в течении нескольких минут феном.
Турбинные пылесосы обладают большой мощностью, поэтому идет сильное вентилирование воздуха. Применяют построенный вентилятор для очистки строительных приборов и помещений. Главный плюс — никаких затрат.
Нам важна ваша оценка!
Что можно сделать из старого пылесоса – самоделки для дома, дачи, гаража
Нередко возникает ситуация, когда в дом покупается пылесос новой конструкции с современными функциями, а старый агрегат оказывается ненужным и стоит без дела. В этом случае многие хозяйственные пользователи хотят выяснить, что можно сделать из старого пылесоса. Существует несколько интересных вариантов, которые сможет реализовать любой домашний мастер с базовыми знаниями и минимальными навыками. Самые полезные самоделки для дома, дачи, гаража и мастерской – в материале далее.
Необходимый инструмент и материалы
Если старый пылесос находится в исправном состоянии, то подручных материалов будет достаточно для создания простых и полезных изобретений. Практически в каждом гараже есть различные устройства и детали, вышедшие из строя, которые могут понадобиться при сборке.
К основным элементам относятся:
- электрический силовой агрегат;
- кабель для подключения к сети 220 В.
Также могут пригодиться лакокрасочные материалы, которые позволят улучшить эстетику самоделки. Помимо материальной базы необходимо подготовить набор инструментов, перечень которых зависит от сложности конструкции будущего изделия. Как правило, он ограничивается отверткой, комплектом гаечных ключей, сварочным аппаратом, шлифовальной машинкой, строительным уровнем, рулеткой и расходниками (крепежными и соединительными деталями).
Пошаговые инструкции по изготовлению самоделок
Итак, ниже будут приведены способы изготовления наиболее востребованных в домашнем и/или огородном хозяйстве устройств, которые несложно сделать самостоятельно из старого пылесоса.
Вентилятор
Для реализации данного проекта понадобятся пластиковые лопасти и регулятор вращения оборотов. В качестве материала лопастей подойдет прочный пластик, устойчивый к деформациям.
Так, данные детали можно вырезать из канистры или бутылки. Но затем нужно будет с помощью строительного фена разогреть поверхность и сделать соответствующий изгиб профиля. Однако при этом необходимо учитывать сторону вращения мотора.
Регулятор вращения демонтируется из старого устройства. В противном случае его можно купить на радиорынке или заказать в Интернете, предварительно посмотрев фото и ознакомившись с характеристиками. Стоимость детали незначительная, но при выборе следует ориентироваться на параметры мотора.
Корпус для вентилятора выполняется из того же пластика либо дерева. Некоторые умельцы делают конструкцию металлической, но это негативно сказывается на ее весе.
Внимание! Вышеописанный вентилятор подойдет для использования в гараже, поскольку его эксплуатация сопровождается сильным шумом.
Краскопульт
Для изготовления краскопульта необходимо разбираться в принципах работы пылесоса, поскольку для этого устройства потребуется изменение направления воздушного потока.
Итак, сначала следует поменять местами клеммы, которые идут на статор и ротор, что позволит сменить направление тяги, то есть — двигатель будет крутиться в другую сторону.
Затем в специализированном магазине нужно приобрести пульверизатор и подсоединить к его выходу шланг пылесоса. Электрический краскопульт позволит выполнять покрасочные работы намного быстрее. При этом увеличится качество лакокрасочного покрытия. По эффективности и производительности данная самоделка сможет составить конкуренцию заводским краскопультам среднего ценового сегмента.
Зернодробилка
- Двигатель закрепляется на небольшой панели, изготовленной из фанеры. При этом снизу оставляется 4 см свободного места, благодаря которому вал будет опускаться и беспрепятственно вращаться.
- В том месте, где находится резьба, закрепляется металлическая пластина. Её передние кромки изгибаются.
- Корпусная часть изготавливается из тонкого металла, но для этого дополнительно понадобится дрель, чтобы установить крепежные элементы, или сварка.
- Затем дополнительно монтируются сито и система управления в виде кнопки включения и выключения.
Умельцы модифицируют такую конструкцию регулятором оборотов, предохранителями и всячески видоизменяют корпус.
Нагнетатель воздуха
Пылесос идеально подходит на роль мощного источника воздуха для быстрого накачивания водных матрасов, детских кругов и бассейнов. Некоторые модели пылеуборочной техники помимо входного отверстия оснащены еще и выходным, что можно использовать в самоделках. В этом случае для создания нагнетателя достаточно подключить шланг в соответствующий разъем.
Важно! Чтобы изготовить нагнетатель воздуха, необходим следующий список материалов и элементов: электромотор, плотный полиэтиленовый пакет, ножницы, скотч и лента, предназначенная для стяжки.
Последовательность действий:
- предварительно необходимо удалить из контейнера пылесоса мусор с пылью, чтобы исключить вероятность попадания инородных предметов внутрь накачиваемого изделия;
- затем нужно поменять местами контакты для вращения ротора в другую сторону;
- на выходе требуется вмонтировать конус;
- далее нужно демонтировать мусорный контейнер, а на его место закрепить полиэтиленовый пакет и закрыть крышку;
- на край шланга следует установить элемент, сужающий диаметр воздушной струи;
- в завершение все части соединения следует герметизировать клейкой лентой.
На заметку! На выходе полученного самодельного нагнетателя значительно увеличивается скорость воздушной струи, что обеспечивается физическими законами (благодаря сужению диаметра выдува). Это качество будет актуально не только для надувания резиновых изделий, но и для дачи: эффективного удаления листьев и мусора, песка, опилок и т.
д.
По такому же принципу можно выполнить промышленный пылесос, который будет функционировать, как стружкоотсос или сборщик опилок.
Газонокосилка
Если в пылесосе установлен мощный мотор, то его можно использовать для создания домашней газонокосилки, не уступающей по характеристикам магазинным аналогам. Производительность двигателя должна составлять минимум 500 Вт. Кроме силового агрегата важную роль в газонокосилке играют лезвия — эта деталь подвержена серьезным нагрузкам и механическим повреждениям, поэтому материалом должна быть твердая сталь.
Обязательно понадобится ручка. Лучшим решением будет демонтаж старой детской коляски. Оттуда также можно взять колеса и каркас. Шнур питания можно использовать от старого пылесоса.
Для создания каркаса следует подготовить металлический лист толщиной более 3 мм, вырезать из него квадрат, а в центре проделать отверстие для установки двигателя. После этого нужно сделать защитный кожух, чтобы предотвратить попадание травы и различного мусора в полость мотора.
Совет! Если материалов и навыков нет, то в качестве защитного кожуха для двигателя подойдет простая металлическая банка. Она надевается на вал и замечательно справляется с основными задачами.
Следующим шагом будет фиксация лезвий и колес. Для этого на каркас привариваются уголки с отверстиями. Ножи следует располагать на расстоянии 5-7 см от пола. Комфортной длиной ручки считается 90 см. Далее дело за малым – сборка с использованием сварочного аппарата и крепежных элементов. При соблюдении технологии изготовления можно создать очень полезную штуку для дачи и частного дома.
Детский аттракцион
Современных детей сложно удивить новыми игрушками, однако любого ребенка привлечет забава под названием «летающий шарик». Помимо самого пылесоса и шланга, подключенного к выходному отверстию, для реализации задумки понадобится следующий набор инструментов:
- несколько мячиков для игры в настольный теннис;
- чистые детские банки для еды;
- тонкие булавки;
- круглые бусины среднего диаметра.
В первую очередь необходимо аккуратно проколоть шарики с двух сторон. Затем нужно вырезать пропеллер из банок, он будет закрепляться наверху шарика. В длину пропеллер не должен быть более 7 см, а в ширину – до 1 см. Он прокалывается в центре и насаживается на булавку. Чтобы обеспечить легкое вращение, с двух сторон булавка фиксируется бусинками и загибается. Аттракцион готов.
Осталось нажать на кнопку «Включение» старого пылесоса и направить поток воздуха на шарик, но обязательно с нижней стороны. Пропеллер будет вращаться, что приведет к полету изделия, причем он может не только зависать в воздухе, но и недолго летать. При желании на поверхности шарика можно нарисовать забавный узор, что позволит занять ребенка на продолжительное время.
Водяной насос
Электродвигатель с частотой оборотов более 1400 в минуту подходит для использования в качестве насоса. Для этого необходимо удлинить вал силового агрегата. Соответствующая насадка выполняется на домашнем токарном станке или под заказ.
Этот элемент должен надежно соединяться с валом мотора, а также иметь место для установки подшипников, располагаемых в камере всасывания воды.
На этом работа токарного станка не заканчивается — его необходимо задействовать для изготовления стакана с отверстиями, диаметр которых должен соответствовать отводному шлангу. Кроме того, следует обязательно проделать отверстия под вал двигателя. Далее стакан крепится к всасывающей камере болтами, после чего отверстия нужно сделать герметичными. Для этого используются резиновые прокладки или силиконовый герметик.
Следующий этап заключается в установке стакана на мотор. С электродвигателя нужно демонтировать крышку и проделать в ней пару отверстий под болты. Крепеж необходимо вставлять с внутренней стороны, проходя через отверстия в крышке агрегата и стакана. На каждый болт нужно завинтить по три гайки. Это позволит провести центровку путем последовательного вращения гаек.
После установки стакана можно переходить к закреплению всасывающей камеры.
Чтобы удлиняющая насадка надежно держалась, её следует закрепить прямо на валу. Затем на крышке монтируется развальцованной стороной входная трубка. Для проверки устройства необходимо опустить трубку в воду, перекрыть её нижнюю часть и заполнить камеру самодельного насоса водой через отводной патрубок. После этого можно производить запуск мотора и кран.
Другие самоделки
Смекалка домашних умельцев отличается неординарностью и творческим подходом, поэтому вариантов применения старых пылесосов «Ракета», «Буран» или другой модели множество. Помимо вышеперечисленных изделий, электромотор можно использовать для изготовления следующих проектов:
- раздувателя печи;
- циркулярки;
- точилки ножей;
- электрокосилки травы;
- миксера;
- мясорубки;
- соковыжималки;
- сенокосилки с двигателем пылесоса;
- кофемолки;
- измельчителя веток;
- аппарата для производства сахарной ваты;
- генератора.
Создать каждое из этих устройств достаточно просто, ведь не нужно использовать чертежи или специализированное оборудование. Главное — запастись терпением и подойти к процессу креативно. Найти вдохновение можно в одном из многочисленных видео, размещенных в Интернете.
Советы мастеров
При поломке старого пылесоса не нужно спешить его выбрасывать – аппарату можно дать вторую жизнь. Возможно, проблема скрывается в неисправности, которую можно устранить своими руками. К самым распространенным поломкам относятся:
- засорение пылесборника или защитного фильтра;
- нарушение целостности шланга;
- окисление контактов на клеммах электромотора;
- повреждение сетевого провода.
Это распространенные проблемы не только старых моделей (например, «Вихрь» или «Урал»), но и новых пылесосов. При должной сноровке со всеми этими поломками справится любой домашний мастер.
Но если эксплуатировать морально устаревший аппарат уже не планируется, вариантов другого его применения очень много, начиная от детских игрушек и заканчивая более масштабными изделиями, такими как компрессор или газонокосилка. Но при этом важно помнить о технике безопасности и использовать средства защиты при работе с опасными техническими инструментами и оборудованием.
Самые популярные пылесосы
Пылесос Thomas Aqua Pet & Family на Яндекс Маркете
Пылесос Thomas DryBOX+AquaBOX Cat & Dog на Яндекс Маркете
Пылесос Thomas Perfect Air Feel Fresh на Яндекс Маркете
Пылесос Miele SBAD0 на Яндекс Маркете
Пылесос Thomas DryBox Amfibia на Яндекс Маркете
Двигатель пылесоса и опорная конструкция
Мне нужен был двигатель пылесоса для использования в
движение
эксперименты с высокими скоростями (об/мин). Моторы пылесоса
обычно может делать 10000 об / мин
с большим крутящим моментом. Поэтому я купил один совершенно новый (150 канадских долларов).
Двигатели этого пылесоса всасывают воздух из области вала и вниз.
через корпус двигателя. Так он охлаждает себя. Для движения
экспериментах это проблема, так как этот поток воздуха может исказить результаты.
Эту проблему можно решить, полностью протестировав двигатель и устройство.
в герметичной коробке. Затем эта коробка становится тем, что вы кладете на весы.
или баланс. Поскольку поток воздуха не может выйти, этот воздушный поток не будет
фактор.
Двигатели пылесосов имеют большой крутящий момент, поэтому вам нужно медленно довести его до скорости. Это можно сделать с помощью вариака или регулятора скорости.
Работа с высокими скоростями вращения опасна! Если части отрываются от вашего устройства, они будут летать со смертельной скоростью. Всегда находиться полностью за защитным барьером или вообще в другом помещении (возможно с настройкой камеры и ТВ-монитора) при вращении мотора что-то на высокой скорости.
Чтобы обнажить больше вала, мне пришлось удалить некоторые из
веерные слои сверху (рисунки ниже).
Этот двигатель имел три слоя вентилятора для
всасывание воздуха.
Ближайший к концу вала слой был вращающимся. Следующий слой
был невращающимся. И последний слой был вращающимся. Я удалил
первый и второй веерные слои, чтобы я мог обнажить больше вала
для моего использования. На момент написания этой статьи у меня все еще есть третий, вращающийся веерный слой.
так что он может охлаждать двигатель. Я могу или не могу снять его позже и
либо всегда запускайте двигатель на достаточно короткие промежутки времени, чтобы
он не нагревается и не имеет отдельного охлаждающего вентилятора.
Держится только за счет плотного прилегания.Мне нужна была прочная, но легкая опорная конструкция для моего пылесоса. более чистый двигатель, поэтому я построил один. Фотографии следуют.
Ниже представлена первая опорная конструкция, которую я сделал. Это все металл. Проблема заключалась в том, что в некоторых экспериментах использовались высокие напряжения. или имели движущиеся магнитные поля, которые могли индуцировать вихревые токи, поэтому я сделал выше одного с меньшим количеством металла.
Каждая нога
L имеет ширину 1,5 дюйма. Сверху вы можете видеть четыре
маленькие черные вещи. Через них проходят отверстия для вкручивания
мотор на месте. Каждая черная штучка — это половинка резиновой втулки. я использую
их там, чтобы, возможно, впитать часть вибрации, если таковая имеется.
Современный дизайн двигателя очищает портативный пылесос расширение количества бытовой техники. Внутри дома вы можете найти электродвигатели в холодильниках, компьютерах, микроволновых печах, вентиляторах, стиральных машинах и пылесосах. Вне дома двигатели присутствуют в открывателях гаражных ворот, пылесосах для магазинов, садовых триммерах, беспроводных культиваторах, электрических газонокосилках, мойках высокого давления и другом садовом оборудовании.
Мы прошли долгий путь с начала 20-го века, когда простые асинхронные двигатели переменного тока и коллекторные двигатели постоянного тока приводили в действие стиральные машины, холодильники и вентиляторы.
Современные конструкции двигателей перешли к бесщеточному стилю постоянного тока. Эта конструкция учитывает предпочтения потребителей, обеспечивая большую эффективность, питание беспроводных устройств в течение длительного времени, возможность установки в более компактные и легкие устройства и повышенную надежность. Исследование, проведенное Консультативным комитетом по энергоэффективности (ACEE), дополнением к Международной электротехнической комиссии (IEC), показало: «Системы электродвигателей представляют более 50% потребляемой в мире электроэнергии, из которых подавляющее большинство электродвигателей потребляют используется в машинах, насосах, вентиляторах, компрессорах, конвейерных лентах и т. д. Это реальная возможность повысить энергоэффективность».
В этом сообщении блога рассказывается об инженерном проекте, в котором Qorvo помог выполнить технические требования к конструкции мощного беспроводного пылесоса с использованием усовершенствованного PMSM (синхронного двигателя с постоянными магнитами), обеспечивающего необычно высокий уровень мощности и скорости.
Тенденции на мировом рынке пылесосов
В 2018 году мировой рынок пылесосов достиг 9,2 млрд долларов США. По данным Grand View Research, этот рынок демонстрирует уверенный рост. Они прогнозируют, что CAGR будет 90,1% в течение прогнозируемого периода с 2019 по 2025 год, что обусловлено увеличением числа работающих женщин и новыми потребительскими ожиданиями, связанными с повышением уровня жизни.
Значительная часть этого роста рынка обусловлена предпочтениями потребителей в отношении энергоэффективной работы приборов и заботой об окружающей среде. Еще одним фактором роста является растущий спрос на пылесосы для рабочих мест, которые уменьшают количество опасной пыли и улучшают гигиену в различных средах, включая больницы, производственные центры, розничные магазины и медицинские учреждения.
Задача
Группе разработчиков пылесосов, участвовавшей в этом проекте, и инженерам Qorvo был представлен набор строгих требований заказчика к беспроводному пылесосу.
Полученная конструкция сочетает в себе работу высокоскоростного двигателя для максимального всасывания, легкий форм-фактор и компоненты, выбранные для длительного и надежного жизненного цикла продукта. Уровень всасывания, указанный для этого пылесоса, был выше, чем у большинства обычных портативных пылесосов. Еще одно соображение также повлияло на конструктивные решения: в большинстве конструкций пылесосов важными факторами являются крутящий момент и скорость двигателя. Однако требования в этом случае были несколько иными, подчеркивая необходимость мощности и скорости.
Спецификации заказчика предусматривали двигатель PMSM, оснащенный функциями управления с ориентацией поля (FOC) для частотно-регулируемого привода (VFD) для удовлетворения требований к продукту.
Руководство по сокращению конструкции двигателя
- АЦП — аналого-цифровой преобразователь
- BLDC — бесщеточные двигатели постоянного тока
- FOC — Полевой контроль
- МЭК — Международная электротехническая комиссия
- MCU — Блок микроконтроллера
- PMSM — Синхронный двигатель с постоянными магнитами
- ШИМ — широтно-импульсный модулятор
- ЧРП — частотно-регулируемый привод
Решение
Qorvo и группа разработчиков начали проект с понимания того, что конечным продуктом будет высокопроизводительный пылесос, и по этой причине выбрали трехфазный СДПМ, поскольку в нем используется синусоидальная коммутация, которая помогает максимизировать производительность.
Конструкция основывалась на FOC и использует алгоритм управления вращающимся магнитным полем статора, основанный на двух ортогональных компонентах для регулирования генератора магнитного потока и определения доступного крутящего момента.
Использование FOC и специального алгоритма, разработанного Qorvo, позволило точно контролировать скорость двигателя и максимально повысить общую эффективность вакуума. Совместная работа группы дизайнеров и Qorvo в течение нескольких месяцев привела к созданию продукта, который успешно удовлетворяет требованиям к продукту. В результате совместных усилий по проектированию этот мощный и эффективный беспроводной пылесос теперь доступен в продаже.
Обзор – работа пылесоса
Ручные пылесосы производят всасывание за счет вращения вентилятора с приводом от двигателя, который втягивает воздух через насадку пылесоса и — после захвата проглоченной пыли и мусора в мешок или канистру — выбрасывает его через выпускное отверстие. Как правило, фильтр, помещенный в выхлопной поток, предотвращает выброс мельчайших частиц.
Скорость двигателя вентилятора и размеры впускного отверстия (или дополнительных приспособлений) определяют степень всасывания, определяемую отрицательным давлением, создаваемым, когда воздух втягивается через головку и с силой выбрасывается из выхлопной трубы. Скорость вентилятора до 100 000 оборотов в минуту и выше обычно достигается в пылесосах высокого класса, например, в дизайне продукта, в разработке которого участвовал Qorvo.
Ключевые компоненты мощного пылесоса
Для достижения максимальной производительности современные ручные пылесосы оснащены бесщеточными двигателями постоянного тока (BLDC), создающими вращающееся магнитное поле внутри корпуса двигателя. В этом типе бесщеточной конструкции статор неподвижен, с фиксированными катушками, а постоянные магниты прикреплены к ротору, который вращается в ответ на циклические магнитные поля. Ток в обмотках статора точно контролируется внешним электронным контроллером двигателя, что позволяет создавать переменные скорости вращения.
Преимущества конструкции BLDC, которая является более сложной, но гораздо более управляемой, чем коллекторные двигатели постоянного тока и традиционные асинхронные двигатели, включают высокоэффективную работу, более компактные размеры, большую надежность и исключительную долговечность.
Тип двигателя BLDC, выбранный для этого проекта, представляет собой трехфазный СДПМ, приводимый в движение синусоидальной волной, что представляет собой лучший выбор для удовлетворения требований высокой производительности. Критерии проекта включали:
- Возможности сверхскоростного двигателя
- Регулятор постоянной мощности с защитой от перенапряжения
- Быстрый запуск
- Экономичные компоненты конструкции
Конструктивные особенности, которые позволили Qorvo и его команде соответствовать этим критериям, обсуждаются в следующем разделе.
Особенности дизайна
Микросхема Qorvo PAC5225, принадлежащая к семейству контроллеров питания Qorvo (PAC), лежит в основе проекта пылесоса.
Эта система на кристалле (SoC) обеспечивает полную функциональность для создания простой, компактной и экономичной платы управления двигателем (см. рис. 2). Плата в этой конструкции включает в себя интегрированную систему управления питанием, 50 МГц, 32-битный микроконтроллер (MCU) ARM Cortex-M0, драйверы затворов, операционные усилители, компараторы и другие вспомогательные компоненты. Добавление периферийного МОП-транзистора для обеспечения постоянной выходной мощности в переменных условиях завершает интегрированную конструкцию.
Рис. 1. Функциональная блок-схема контроллера двигателя PMSM и драйверов.
Достижение сверхвысокой скорости работы двигателя
Исключительная скорость двигателя была важным конструктивным параметром в этом проекте, направленным на то, чтобы сделать возможным достижение уровней, значительно превышающих стандартные пылесосы на рынке. Для достижения механической скорости до 150 000 об/мин требуется точное управление работой аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и широтно-импульсного модулятора (ШИМ), которыми управляет микроконтроллер ARM Cortex M0.
Требуемая электрическая частота может достигать 2,5 кГц, а для точного управления FOC скорость дискретизации и точность АЦП должны быть до 1 MSPS, а также требуется очень высокое разрешение ШИМ. Микроконтроллер обеспечивает точную настройку этих значений для точной работы, а алгоритм FOC, разработанный Qorvo, настраивается для удовлетворения этих требований и ускорения рабочих последовательностей FOC.
Регулировка мощности для оптимальных результатов
На всасывание в пылесосе влияет множество различных факторов, в том числе объем воздуховодов различных насадок, уровень заряда батареи, любой проглоченный предмет, который засоряет пылесос, а также засорение выпускного фильтра пылью и мусором. Именно здесь поддержание постоянной мощности в изменяющихся условиях имеет решающее значение для максимизации всасывания. Конструкции, основанные на регулировании крутящего момента или скорости двигателя, не реагируют на весь спектр факторов, влияющих на силу всасывания, в то время как регулирование мощности, контролируемое микроконтроллером, встроенным в SoC, и управляемое специальным алгоритмом Qorvo FOC, дает гораздо больше.
последовательные результаты. Расчеты выполняются в режиме реального времени с использованием внутренних данных об уровне мощности, выбранных АЦП, и необходимые корректировки мощности могут быть выполнены быстро.
Функции управления двигателем, обеспечиваемые чипом Qorvo, также поддерживают множество защитных мер, таких как:
- Обнаружение и регулирование перенапряжения, пониженного напряжения и перегрузки по току
- Контроль и защита внутреннего источника питания/li>
- Защита от блокировки ротора
- Защита от обрыва цепи
- Отключение из-за перегрева и сброс MCU при необходимости
С точки зрения дизайна, без вычислительных возможностей, доступных благодаря микросхеме Qorvo, задачи управления и защиты энергосистемы в вакууме потребовали бы значительных дополнительных проектных работ и множества дополнительных компонентов. Благодаря интегрированной в продукт системе Qorvo SoC можно поддерживать постоянную скорость двигателя на уровне 120 000 об/мин в различных условиях.
Чип обеспечивает все необходимое для привода вакуумного двигателя и повышения его эффективности.
Обеспечение быстрой скорости запуска
Для обеспечения плавного и быстрого запуска вакуума алгоритму запуска двигателя требуется информация о положении ротора. Для этого Qorvo использовала свою SoC для подачи высокочастотного сигнала на двигатель для сбора данных об индуктивности трехфазного двигателя. Эти данные использовались алгоритмом запуска для расчета положения ротора. В конструкциях бесщеточных двигателей прошлого поколения для определения положения ротора использовались дорогие, подверженные сбоям датчики Холла, но в этой конструкции встроенные возможности Qorvo SoC могут справиться с этой задачей без каких-либо дополнительных компонентов датчика Холла.
Информация о положении ротора позволяет избежать обратного вращения при пуске, а также способствует быстрому пуску примерно за 5 секунд.
Обеспечение экономичной конструкции
Объединение всей логики и схем для выполнения функций управления двигателем в одной микросхеме управления двигателем Qorvo PAC является ключом к экономичной конструкции этого продукта.
Избегая использования отдельных компонентов в конструкции, требования к техническому обслуживанию сводятся к минимуму, а жизненный цикл продукта продлевается. Высокоинтегрированная SoC, обеспечивающая источник питания, приводы затворов, аналоговый интерфейс, экономичный встроенный процессор от ARM и другие компоненты, приводит к снижению затрат на спецификацию (BOM).
Сложный алгоритм, разработанный Qorvo, позволяет выполнять многочисленные функции управления двигателем с помощью доступного аппаратного обеспечения SoC. Например, в конструкции используется бездатчиковое управление FOC, основанное на методе выборки с одним резистором, а не с тремя резисторами выборки, как во многих конструкциях прошлого поколения. На рис. 2 показана схема, выполняющая эти операции.
Рис. 2. Основные компоненты схемы привода двигателя.
Пользовательский алгоритм также включает в конструкцию функции энергосбережения и повышения эффективности, снижая общее энергопотребление и обеспечивая впечатляющую производительность в расширенном диапазоне условий.