ساخت اولین موتور براشلس با بدنه کامپوزیت توسط دانش آموز نخبه تبریزی

محمد حسین حسن زاده دانش آموز مدرسه میثاق تبریز و عضو کانون تربیتی نخبگان شهید احمدی روشن با حمایت سازمان بسیج علمی پژوهشی و فناوری آذربایجان شرقی، اولین موتور با پوسته پلیمری و کامپوزیت را طراحی و ساخته است.

محمد حسین حسن زاده  دانش اموز نوجوان تبریزی در گفتگو با خبرنگار ما با اشاره به طراحی و ساخت موتور براشلس گفت: با توجه به این که در پهپادها وزن، پارامتر مهمی است و سبک بودن باعث افزایش راندمان و سقف پروازی می شود در این طرح سعی شده با حذف بدنه فلزی موتور به میزان زیادی وزن را کاهش داد.به طور معمول موتورهای براشلس دارای بدنه فلزی هستند که وزن اصلی موتور را در بردارد.

وی با بیان اینکه وزن یک عامل اساسی در این زمینه است افزود : وزن یک موتور اغلب زیاد بررسی می شود، چراکه فاکتوری مهم در پرنده ها می تواند باشد.چون موتورها در چهار گوشه فریم قرار می گیرند، تاثیر زیادی روی واکنش گرایی کواد دارد. موتور های سنگین تر ممان اینرسی زاویه ای کواد را افزایش می دهند، موتورها باید برای تغییر جهت سخت تر کار کنند.

دانش آموزنوجوان تبریزی ادامعه داد : در عمل، وقتی کواد در حال چرخش و جهش است، زمان نیاز دارد تا شتاب زاویه ای بگیرد، به مکان دلخواه رفته و توقف کند. موتور های سنگین تر زمان بیشتری نیاز دارند تا به آن سرعت زاویه ای برسند و همچنین زمان بیشتری می خواهند تا سرعتشان را کم کنند. به این علت است که لخت تر احساس می شوند.

حسن زاده با اشاره به اینکه در این طرح برای اولین بار از پلیمر در پوسته،نگهدارنده مگنت و نگهدارنده سیم پیچ و یاتاقان ها استفاده شده است خاطرنشان کرد:

موتور طراحی شده با تکنولوژی مواد پلیمری فلزی توسط پرینترهای سه بعدی ساخته شده است و در حال حاضر در مرحله تست تراست توسط دستگاه تراستومتر و قابلیت های انتقال حرارت و خنک شوندگی است و در این طرح برای اولین بار از پلیمر در پوسته،نگهدارنده مگنت و نگهدارنده سیم پیچ و یاتاقان ها استفاده شده است که تنها قطعه فلزی شفت و سیم پیچ موتور است با توجه به اینکه امکان شناسایی فلزات در رادار به سهولت انجام می پذیرد.

وی در خصوص مقایسه بدنه فلزی با پلیمر مورد استفاده افزود: کاهش جرم موتور و تقویت پارامترهای رادار گریزی و تسهیل فرآیند تولید، چگالی آلومینیوم 7075A برابر 2.810 g/cm3 می‌باشد. (0.1015 lb/in3)  ، انبساط گرمایی آلومینیوم 7075 برابر1/k  23.4 می باشد ، چگالی کامپوزیت استفاده شده برابر 1 g/cm3  می باشد که یک سوم چگالی آلومینیوم  و انبساط گرمایی آن برابر  0.5 1/k  است.

دانش آموز نخبه تبریزی با اشاره به کاربردهای موتور براشلس خاطرنشان کرد: موتور براشلس کاربردهای زیادی در زندگی دارد که همه ما به طور روزانه از آن استفاده می کنیم.

حمل و نقل یکی از کاربردهای موتور براشلس است که می توان گفت:موتورهای براشلس پرتوان در وسایل حمل‌ونقل برقی و هیبرید یافت می‌شوند. این موتورها اساساً موتورهای AC سنکرون با روتور آهنربای دائم هستند.Segway Scooter و Vectrix Maxi-Scooter از موتورهای براش‌لس استفاده کرده‌اند. تعدادی از دوچرخه‌های برقی از موتور براش‌لس استفاده می‌کنند که خودش به‌طور مستقیم در توپی چرخ قرار گرفته‌است و استاتور در محور ثابت شده‌است و آهنرباهای دائم روتور بر روی چرخ به گردش در می‌آیند.

گرمایش و تهویه:

هم‌اکنون در HVAC و صنایع سردسازی گرایش به سمت استفاده از موتورهای براش‌لس به جای موتورهای AC متعدد وجود دارد. دلیل قابل توجه برای جایگزینی توان موردنیاز پایین‌تر برای گرداندن موتورهای براش‌لس در برابر موتورهای AC است. درحالی که موتورهای قطب سایه‌دار(؟) PSC در ابتدا بر موتورهای پنکه حکمرانی می‌کردند، هم‌اکنون بسیاری پنکه‌ها با موتورهای براش‌لس به حرکت در می‌آیند. برخی پنکه‌ها از موتورهای براش‌لس دی‌سی برای افزایش راندمان سراسری سیستم بهره می‌برند.

در کنار راندمان بالاتر موتورهای براش‌لس، در سیستم‌های HVAC خصوصاً زمانی که کنترل سرعت مطرح باشد، از موتورهای براش‌لس دی‌سی استفاده می‌شود چراکه ریزکنترل‌گر داخلی این موتورها امکان برنامه‌ریزی و کنترل بهتر در جریان هوا و ارتباط سری می‌دهد.

مهندسی صنایع:

کاربرد موتور دی‌سی براش‌لس در مهندسی صنایع در درجه اول بر مهندسی تولید یا اتوماسیون صنعتی تمرکز دارد. در تولید، موتورهای براش‌لس در درجه اول برای کنترل حرکت، مکان، یا سیستم‌های تحریک به کار می‌روند. موتورهای براش‌لس درحالت ایده‌آل برای کاربردهای تولیدی به خاطر توان بالا، چگالی، مشخصه سرعت-گشتاور خوب، راندمان بالا، محدوده سرعت وسیع و تعمیر و نگهداری اندک مناسب هستند.

سیستم‌های کنترل حرکت:

موتورهای دی‌سی براش‌لس عموماً به عنوان محرک پمپ، پنکه، درایو دوک‌های نخ‌ریسی (اسپیندل) در سرعت‌های تنظیم‌پذیر و متغیر به کار می‌روند. آن‌ها می‌توانند گشتاور بالا با پاسخ سرعت مناسب فراهم آورند. به علاوه، آن‌ها می‌توانند به راحتی برای کنترل از راه دور برنامه‌ریزی و اتوماسیون شوند. به خاطر ساختارشان، خصوصیات گرمایی خوب و راندمان انرژی بالایی دارند. برای بدست آوردن پاسخ سرعت متغیر، موتورهای براش‌لس در سیستم الکترومکانیکی عمل می‌کنند که دارای کنترل‌گر الکترونیکی و سنسور فیدبک مکان روتور است.

تثبیت موقعیت و سیستم‌های تحریک:

موتورهای براش‌لس برای تثبیت موقعیت صنعتی و سیستم‌های تحریک به کار می‌روند. برای روبات‌ها سرهم کننده، استپرهای براش‌لس یا موتورهای سروو برای تثبیت موقعیت قطعه برای سرهم نمودن یا یا یک ابزار برای پروسه تولید، همانند جوش‌کاری یا نقاشی به کار می‌روند. موتورهای براش‌لس دی‌سی همچنین می‌توانند برای به‌حرکت درآوردن محرک‌های خطی استفاده شوند.

مهندسی مدل:

موتورهای براش‌لس موتورهای انتخابی محبوبی برای هواپیماهای مدل شامل هلیکوپترها هستند. نسبت قدرت به وزن مطلوب آن‌ها و محدوده بزرگ اندازه‌های دردسترس، از ۵ گرم تا موتورهای بزرگ در اندازه صدها وات، انقلابی در تجارت هواپیماهای مدل برقی با جایگزین نمودن همه موتورهای برقی برش دار ایجاد کرده‌است. آن‌ها همچنین رشد هواپیماهای مدل ساده و کم‌وزن را به جای مدل‌های بزرگ با موتورهای احتراق داخلی تشویق کرده‌اند. نسبت توان به وزن بزرگ باتری‌های مدرن و موتورهای براش‌لس به مدل‌ها اجازه می‌دهند تا به جای فرازگرفتن تدریجی به صورت عمودی بالا روند. به خاطر نویز پایین و کاهش جرم در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی کوچک دلیل دیگری برای محبوبیت آن‌هاست.