Cet article a été écrit pour résumer mon expérience dans la fabrication indépendante d'une centrale électrique pour un paramoteur électrique, et en fait: un moteur électrique, un contrôleur, une batterie et d'autres accessoires.
Contexte
Comme la plupart, je m'intéressais au sujet du vol depuis mon enfance, mais il s'est avéré que j'ai pris de vrais vols dans les airs, et pas sur un simulateur ou un modèle radiocommandé, il n'y a pas si longtemps, en 2014. J'ai choisi un parapente comme type d'avion le plus démocratique.
Au stade initial des vols non motorisés, lorsque chaque minute passée dans l'air coûte cher, vous pensez souvent aux avantages du vol à moteur, mais vous voyez immédiatement les inconvénients - augmentation du bruit et des vibrations d'un moteur primitif à deux temps, odeur de carburant pendant le transport et le stockage de l'installation. Et comme j'ai eu une expérience réussie d'auto-électrification d'un vélo, il a été décidé de faire une installation électrique.
Après avoir réfléchi aux différentes conceptions, je me suis installé sur un schéma d'un entraînement à hélice à entraînement direct mis en œuvre par beaucoup, avec un moteur électrique de grand diamètre, mais de faible épaisseur.
Le moteur électrique, plat comme une crêpe, donne un couple acceptable avec un petit poids, des dimensions et une complexité de conception. Une plus grande efficacité peut être obtenue en utilisant un moteur électrique à grande vitesse de petite taille avec une boîte de vitesses (j'en étais convaincu sur mon vélo électrique), mais la complexité de la fabrication d'une telle boîte de vitesses et, surtout, son bruit considérable m'ont fait abandonner cette idée.
Sans plus attendre, prenant des photos et des croquis du célèbre moteur électrique HPD10 à partir du réseau, en quelques jours j'ai dessiné mon moteur en Solid
De l'ancêtre, seul le profil des plaques de stator est resté inchangé, ce que, me semble-t-il, les concepteurs allemands ont pris sans modifications d'une roue de moteur de vélo inconnue.
La partie la plus importante, le circuit magnétique du stator doit être constitué d'un ensemble de plaques d'acier magnétique isotrope spécial d'une épaisseur ne dépassant pas 0,35 mm. Après une longue recherche, à Saint-Pétersbourg, il y avait une entreprise prête à honorer ma petite commande.
Anneau de rotor en tuyau approprié trouvé dans la ferraille
Le disque est fraisé à partir d'une plaque d16t, le moyeu est en PCB épais.
Enroulement final, le travail le plus ennuyeux.
Échantillon intermédiaire prêt, puissance 12kW, tension maximale 100V.
Au stade du calcul de l'enroulement du moteur, j'ai augmenté la tension maximale, par rapport au prototype deux fois, jusqu'à 100V. À ce moment-là, je ne pensais pas aux pièges de cette solution, le principal avantage que j'ai vu dans une double diminution du courant, d'où la connexion série de batteries à relativement faible courant, les fils de connexion et les connecteurs de plus petites sections.
La réalité s'est avérée moins rose, les contrôleurs disponibles à l'époque étaient avec une tension ou un courant maximum inférieur, ne savaient souvent pas comment fonctionner en mode sans capteur ou étaient indécemment coûteux.
Eh bien, après réflexion, j'ai décidé de créer le contrôleur moi-même. Avant cela, à partir d'un modèle similaire, je n'avais créé qu'un simple contrôleur BLDC sur AVR, avec le firmware clignotant sur les parties des apnotes. Par conséquent, évaluant sobrement mes forces et mon temps, je me suis installé sur le projet semi-ouvert du
contrôleur vectoriel
Lebowski , auteur avec endless-sphere.com
L'auteur envoie le dsPIC30 flashé, le reste que vous devez faire vous-même. En adaptant les circuits d'étage de sortie recommandés, j'ai obtenu ce dont j'avais besoin, dépensant un peu d'argent et ne brûlant qu'un seul ensemble de transistors de puissance pour le débogage. Le courant de phase maximum du contrôleur est de 200 A, tension jusqu'à 150 V.
Le revers du projet sans sources, l'impossibilité de mettre à jour le firmware pour vous-même, la nécessité d'acheter un nouveau contrôleur de firmware si vous gravez celui existant. Un râteau d'une tension de 100 V a frappé ici, limitant le choix des transistors de puissance.
Après le moteur et le contrôleur, la fabrication de la batterie semblait une marche facile, mais il y avait aussi des problèmes. Ayant acheté 24 cellules LI-PO IMP3201057P22A, j'en ai assemblé trois batteries de 8S, avec des courants longs de 200 A et à court terme 400 A.
Tout va bien, les batteries sont puissantes, elles ne chauffent guère à 120 ampères, mais le poids ... La batterie montée sur le support s'est avérée peser près de 15 kg, c'est triste. En conséquence, l'ensemble de l'installation s'est avéré peser 32 kg, plus lourd que de nombreuses essences. Cela ne me convenait pas du tout. C'est décidé - les batteries sont vendues, nous fabriquons de nouvelles batteries.
Il a fallu fabriquer une batterie avec un poids deux fois plus petit et un temps de vol de 15 minutes. Je me suis arrêté aux cellules 18650 inr18650-25r, que j'ai commandées aux Pays-Bas et reçues en toute sécurité. Il a rendu les boîtiers aussi légers que possible mais solides, il a connecté les cellules par soudure, considérant que le soudage avec un appareil artisanal ferait plus de mal qu'une soudure réfléchie.
En conséquence, j'ai reçu trois batteries de configuration 8S6P avec un courant continu maximum de 120 A et une capacité de 15 Ah. La suppression des courants maximaux admissibles est possible en raison d'une bonne purge des éléments installés avec des entrefers dans le flux de la vis. Satisfait de la variation minimale des performances, après tout, Samsung. Le poids final de l'ensemble sur le support 7800 grammes, a quasiment respecté les prévisions.
Le reste était une question de technologie, soudé un châssis léger, fraisé une hélice. La masse finale de l'installation est de 25 kg, le diamètre de l'hélice est de 1,25 m.
Oh oui, comme une cerise sur le gâteau, j'ai fait le minerai avec la communication CAN, cela semblait plus sûr et plus intéressant, car le contrôleur du moteur le permet.
Fin octobre, il a effectué quelques décharges de la batterie au sol, puis un vol d'essai. Les caractéristiques souhaitées ont été atteintes en général, d'ici la prochaine saison estivale, je prévois d'éliminer quelques bagatelles et de voler ensuite complètement, maintenant il n'y a pas de temps de vol.
En tant que telle, une installation électrique à dos n'est rien d'autre qu'un jouet par rapport aux modèles à essence, moins de traction, et surtout un temps de vol de moteur à un poids acceptable, privé de ses avantages. Cependant, tout changera si vous intégrez le groupe motopropulseur au système de suspension pour un vol libre non motorisé, installez une hélice repliable sans clôture, tout en gardant un poids inférieur à 20 kg.
De nombreux concepteurs sont passés par là, il y a quelques difficultés ici, une hélice à distance sans guide nécessite un réglage et un contrôle de l'inclinaison de l'axe de rotation. Sinon, des complications désagréables sont possibles au décollage ou en vol. J'ai quelques réalisations, mais jusqu'à présent, je n'ai pas décidé d'aller plus loin.
Le projet a pris deux ans d'activité tranquille pendant mon temps libre, grâce à cela j'ai maîtrisé la CNC et le tournage, le soudage à l'argon, mis à jour mes connaissances dans les entraînements électriques, l'électronique de puissance et bien d'autres. Passer du temps et de l'argent n'est pas dommage, j'ai eu beaucoup de plaisir créatif.
En ce qui concerne les vols eux-mêmes, depuis deux ans, j'ai resserré mes compétences en tant que pilote libre, et le vol à moteur maintenant ne fait pas vraiment appel, surtout pour un changement. Pourtant, un vol régulier gratuit est quelque chose de spécial, surtout quand il est réussi. Dans ces minutes, et maintenant même des heures, les sentiments atteignent la concentration la plus élevée, l'esprit traite de nombreuses informations reçues en temps réel, l'expérience les empêche d'actions déraisonnables et la volonté vous oblige à passer à de nouvelles découvertes de ce bel espace aérien.
Tous les vols en toute sécurité!
Ajout d'une
vidéo du deuxième vol d'essai, un pilote pesant 95 kg.