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激安品を高性能に改造！ブラシレスDCモーターのESC(モータードライバ)を改造実験をご紹介します！
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- Опубликовано: 17 июл 2023
- ブラシレスDCモーターのESC(モータードライバ)をできるだけコストをかけずに高性能化する改造実験を行ってみました！
この改造法を使えば高くつきがちなESCを使わずに高性能なブラシレスDCモーターの運用ができる可能性が高いです！
どうやるのか？
どのくらい性能がアップする？
倹約以外のメリットとは？
実験してみた結果を個人的な見解と合わせてご紹介します！
※注意点
今回は最大電流320AものハイパワーMOSFETへ交換しています。
しかし実験では配線は細いものをそのまま使い、ヒートシンクも付けていません。
実際の使用時にパワーを出すためにはもっと電流を流せる極太の配線(AWG10以下)、
空冷ファン付きの大型ヒートシンク、ハイパワー電源が必要ですのでご注意ください。
今回使用した部品類(Amazonリンク)
・ブラシレスDCモーターのESC(モータードライバ)
simonk 30A 4S用 1000円(2023/7/18)
amzn.to/3OiM4As
こちらは激安品ではありますが、私が買った時よりもかなり値上がりしていました(涙)
・サーボモータテスター 580円(2023/7/18現在)
amzn.to/44MPIId
これをESCに接続すればPWM信号を出してブラシレスDCモーターを回転させることができます！
・ブラシレスDCモーター A2212 KV1000 1037円(2023/7/18現在)
amzn.to/46Uep7r
超小型・激安・ハイパワー・比較的低回転(DIYでは低回転のほうが使いやすい)と
かなり良いブラシレスDCモーターだと思います！
・ブラシレスDCモーター 6384 120KV 7415円(2023/7/18現在)
amzn.to/3XYF276
電動バイクなどに使われるモンスター級ブラシレスDCモーターです！
軸径は驚異の10mmです。
120AのESCと組み合わせてLFPの24Vで自作草刈り機で使用中です！
・12Vスポット溶接機キット 1470円(2023/7/18現在)
amzn.to/3NVudyf
今回はこれに使われている高性能MOSFETを流用しました。
G011N04という40V320Aの凄い性能のMOSFETが5個取れます。
また10AWG(20cm)のケーブルも4本取れます(実験ではこれも流用すべきでした)
コスパは最強だと思います！
動画内で登場した過去の動画
・驚きの構造＆高性能！格安のサーボモーターをご紹介します！
• 驚きの構造＆高性能！格安のサーボモーターをご...
マイコン＆PWMで駆動する点が今回のブラシレスDCモーターと似ています。
ラジコンで標準化されているためか、非常に汎用性があって使いやすいです！
・激安でも超高性能！コスパ最強のスポット溶接機DIYキットをご紹介します！
• 激安でも超高性能！コスパ最強のスポット溶接機...
激安にスポット溶接機が作れますし、今回のようにパーツ取りに使ってもコスパは抜群です！
※詳しい内容の追記
今回の実験はsimonkというESCを流用しています。
調べてみるとこのESCにはプログラムモードが存在し、
電源投入直後に特定のスロットル動作でプログラムモードに入り、
動作モードの変更ができます。
(回転方向の設定、スロットルの設定、ブレーキの設定、低電圧保護の設定など多数)
非常に操作が難しいので電源投入直後はスロットルに触らないほうが良いです。
今回はなにもしなくても動きましたが、
流用するESCによっては設定を変更しないとうまく動かないことがあるかもしれません。
またプログラムカードというものを使うことで、
簡単に設定を変更することもできるようです。
※訂正
動画内で200AのESCは2~3万円すると話していましたが、
それは高級品の話で今はなんと5000円くらいの激安品が登場してきています。
本当に使えるかはかなり怪しいですが、一度購入して調査してみます！
いつも拝見しています。とても参考になる事しておられるので勉強になります。ありがとうございます。
コメントありがとうございます！
そういっていただけると励みになります！
今日のこの動画を待ってました。
なかなか安くて使えそうな
そんな企画は少ないですが
気持ちがムズムズしてくる
とても魅力的な動画です。
コメントありがとうございます！
そういっていただけると嬉しいです！
個人的にはMOSFETやブラシレスDCモーターを動かすだけでも面白いです！
今回も、素晴らしいアイデアですね。いつも感心してしまいます。
後は電流が多いので、配線の太さ選びは大切ですね。
今回も参考になりました。ありがとうございます。
コメントありがとうございます！
もっと太いものにしたいと思います！
👍Thanks for detail infomation . . I have made it for 24v ebike controller . .
インバータを改造できる倹約さん、すごいです。
コメントありがとうございます！
できるか全く分かりませんでしたが、
今のところ普通に動いていて良かったです！
非常に面白いです。これから大電力のモーターを使う予定なので助かりました。ありがとうございます。
コメントありがとうございます！
そういっていただけると励みになります！
いつも参考になります。
100AクラスのESCでも結構ヒートシンクがデカかったりするので、負荷が大きいときは立体配線ではちょっと怖いですね。
この手のESCはセンサーレス制御なので、低速から負荷の大きい(ラジコンカーみたいに)用途だと、脱腸してしまうかもですね。
ミニセグウェイとかの車輪一体型のバカでかいモーターも回せるはず(回したことあります)ですが、あちらは本来の用途だと微妙な制御が必要なので位置センサーが付いてます。
でも細かい制御なしで動力として回すならセンサー配線なしで駆動は可能なので色々なおもちゃに使えそうですね。
ぜひなにか楽しいものを作ってみてください。
コメント＆解説ありがとうございます！
確かにいきなりモーターが外力でロックしたりすると脱調しますね。
ヒートシンクまで完成させて実際に使ってみたいと思います！
18:50でFETを並列にと言っておられますが、FETとダイオードは基本的には並列で使えません。半導体は高温になると抵抗値が下がる特性があります。
例えば10A+10Aで設計したとして、特性のばらつきによって10.1A+9.9Aになったとします。先ほどの特性により10.2A+9.8Aのようにどんどん電流が偏っていきます。
そのうち電流がFETの許容電流を超え、FETは1個ずつ壊れます。
スポット溶接機がFETを並列で使用出来ているのは通電時間がごく短いこと、FET同士の温度が同じになるようパターンや配置を工夫していることが推測されます。
コメントありがとうございます！
それが普通の半導体と違いMOSFETは温度特性が正らしいんです。
なので並列でも全然問題ないとのことです。
@@kenyakuDIY 本当だ、失礼しました。であれば、ガンガン並列にできますね。
@@kenyakuDIY 確かに、温度があがるとON抵抗は下がりますが、重要な点は、温度上昇によってON抵抗が下がったFETには集中して電流がかかります。ラジコンの大電流スピコンは多量のFETを使っているものがありますが、破損する場合、必ず中心から破損します。一つのFET内部も膨大な並列接続ですが、破損したFETを見ると熱の逃げにくい中心付近です。つまり、同じ温度になるような冷却を考える必要があります。そのため、安いインバーター等は並列接続した物は多いですが、信頼性が必要な民生品で並列接続は少ないです。
凄いことやってますね。Amazonでは航空機 模型飛行機とあって、趣味用とありました。
ウクライナのドローンに使用されている物と似てましたが、っちゅーことはハイパワー。
モジュールの制御次第でF1並みのピーキーさが得られるわけなんですね。
コメントありがとうございます！
ブラシレスモーターは大きさからは考えられないくらいのパワーがあります！
モーター配線部にも接続とありますが、何処からですか、？
うぽつです！ブラシレスDCモーターは、大学で３相インバータと同期電動機と直流電源で可能とならいました。
今回、改良した部分は３相インバータの部分ですね＾＾
コメント＆解説ありがとうございます！
本当は制御部も自作したいところですが、ラジコンの用がコスバが良すぎだと思います！
スポット溶接基盤をヒートガンであぶる時、電解コンデンサーには熱保護するか新品に交換しておいた方が良いかと。
コメント＆解説ありがとうございます！
確かにそうですね！
lipoの充放電一体式のモジュールで1.5vから出力出来るものご存じではありませんか？乾電池をlipoにするのにamazonとかで見ると乾電池の形をしたものがありますがなかなか高いですし
コメントありがとうございます！
確かにそれ安くできたら良いですね。
Lipoもいま色々調査しているところです。
良いものがあったらまたご紹介します！
ヒートガンでMOSFETを取り外していますが、やり方や注意点などを詳しく知りたいです。
加熱しすぎるとICが壊れてしまわないかとか考えてヒートガンを使うのを躊躇しています。
コメントありがとうございます！
動画のようなやり方でこれまでに壊れたことはないですが、
壊れそうで怖いのは確かです。
ハンダこてで外そうとしてなかなか外れずに何度か壊したことがあります！
一度やり方を調べてみます！
120A程度までのものなら中華製のラジコン用ESCが2500円程度で売られていますけど、それ以上の大電流駆動にも対応し、尚且つ自前で部品交換の維持管理もできるという点では今回の改造は大きな利点がありますね😃
動画の中ではVVF2sqのケーブルを用いましたが、これをそれなりの板厚のある銅板に置き換えれば許容電流・放熱性・見栄えの点から良さそうに思ったのですが、どうなんでしょう？
コメント＆アイデアありがとうございます！
参考になります！
銅板とても良いアイデアだと思います！
センサレスは矩形波でスパイクノイズが出るはずです。ホール素子付きなら、静かでですが、ここは特許の塊です。
コメント＆解説ありがとうございます！
参考になります！
モーターにマスキングテープや養生テープ等で旗をつけてはどうです❓
回転が見やすくなると思います👀
コメント＆アイデアありがとうございます！
フレームレートが低すぎてスピード感は分かりにくい感じになってしまいますが、色々対策を検討してみます！
いつも面白く拝見しています、モーターの回転方向か決まっている(スピンドルモーターとかプロペラのモーターとか)ならばMOS-FETは３個で良いのでは？、と思いましたがなぜ６個あるのでしょうか。
＋→FET→-コイル→FET→ー
なぜ下段のFETが必要なのか？
３個のコイルのオンオフならば3個のFETで良いのでは？
コメントありがとうございます！
言葉だけで解説するのはかなり難しいので恐縮ですが、ブラシレスDCモーターの仕組み上、6個要りますね🤔
すみません、質問した自分がバカでした。コイルには交流が流れるのですね。
一方向だけに電流が流れるものと勘違いしていました。
PCの4ピンのケースファンとかって同じように素体に使えるんですかね
安いやつはかなり安いですし
コメントありがとうございます！
PCファンも使えますよ。
以前動画にしたこともありますので、
よろしければ見てみてください！
細かい話ですが、改造する際はMOSFETのゲート容量が心配になってきます。
大容量になればその分制御回路ICのドライブ能力が足らず、制御ICが焼けたり、モーターがうまく動かなかったり、制御電源が焼けたり…
対策としては品番などからデータシートとにらめっこで近いものを使用する、でしょうか。
しかし、上手く行ったらリターンはかなり大きいですね。
コメント＆解説ありがとうございます！
確かにゲート容量は気になりました。
モーターの低い周波数（数百Hz？)くらいなら大丈夫なようです。
うまく動いて良かったです！
@@kenyakuDIY
よくわかりませんが、モータの回転数とFETの駆動周波数は別では?
@macomaco7546 さん
駆動回路によっても違うかもしれませんが、
基本的に1回転につきすべてのMOSFETが順番に1回オンオフするようです。
10000rpmだと167Hz程度になると思われます！
@@kenyakuDIY 一度、オシロで中速程度でゲートの測定してみて下さい。プラス側かマイナス側か、CPUのプログラムによって違いますが、おおすじ一回転６回切り替わりますが、角度６０度の内で数回ON,OFFしていると思います。
解説ありがとうございます！
言われてみると確かに滑らかに回転させるために細かいステップ制御はされてそうですね！
ゲート容量の仕様を確認しておかないと、最悪mosfetが燃えますね。モーターあつかってるのもですが、mosfetで遊ぶときは保護メガネしてください。弾丸のように飛んできますから
コメント＆解説ありがとうございます！
MOSFETは以前失敗してパチっと爆ぜた感じになったことがあります。
気をつけたいと思います！
Nチャンネル、PチャンネルのMOSFETをセットでブリッジ回路作らないとと思ってたけどNチャンネルだけでできるんですね。
コメントありがとうございます！
そうなんですよ。
Nchのほうが性能が良くて安いので、制御回路でプラス側のゲート電圧を引き上げて駆動しているらしいです！
仰る通り、プラス側FETはPチャンネルでないとだめですが、専用のゲートドライバーIC(IRS2117等)ブートスラップ型などを使用すればNチャネルも使えます。簡単に言えば、マイナス側FETが導通する時にコンデンサに充電し、プラス側FETを導通したい時には、溜まったコンデンサ容量でプラス側ゲートを導通します。一般的には、チャージポンプと呼んでますね。
ベアリングにベルハンマーのスプレーを差しておくとモーター何倍も長持ちするよ。
これが可能なら、以前紹介されたMOSFETモジュールをパワーアップさせるのも可能かな？
コメントありがとうございます！
もちろんあのモジュールのMOSFETを入れ替えても使えると思います！
確か40Aくらいだったと思いますので、めちゃくちゃパワーアップしますね！
ESC50Aを購入して直径35mmのブラシレスモーターをカヤックの動力として
試してみました。すぐにESCのヒートシンクが熱くなり高温になったせいか出力停止。
ちょうど動画を見させて頂いたので、mosfet の容量上げることをしてみたいと思い
スポット溶接セットを購入してmosfetを6個ゲットしました。
しかし、自分の購入したESCの基板を覆っている熱収縮チューブを切って開けてみると
そこには小さいFETが12個並んでました。
この場合、どうやって接続したら良いのか素人なのでわかりません。
教えていただけないでしょうか？よろしくお願いします。
コメントありがとうございます！
たぶんそれは2つ並列になったものが6セットあるのではと思います。
並列になっている所を見つけて接続すれば大丈夫だと思います！
ありがとうございます。
テスター当てて並列になってるところ
探ってみます。
きっと隣同士で並列になってるんだろうな
この動画で回路図書いていたのを参考に考えます！
ラジコン趣味の私…おおっ！コレはと、思いました。1～6セルまでリポ持ってるのですが制御回路は一緒で、MOFだけが違うということなんですかね？
コメントありがとうございます！
もちろんESCによっても微妙に違うと思いますが、
今回のケースではその可能性が高いと思います！
@@kenyakuDIY ありがとうごいます。
これは使えるぞ〜。
これからもよろしくお願いします
jyqd-v7.3 このモータードライバーは使用した事ありますか？ UVWだけ接続で、ホール素子を接続なしで動作しないでしょうか？
コメントありがとうございます！
こちらはホールセンサなしで動きますよ！
有難う御座います。洗濯機の乾燥FANが手に入ったので、 購入して実験してみます。
何時も楽しく拝見しています。私もこのモジュールでテニスのボールマシンの制御
を試作に現在かかっています。wifi、TWE-LTEで３０Mぐらい離れたところから
スビード制御したいのですが、周波数、PWMの設定より、PCからシリアル通信で
制御したいのですが、このモジュールのシリアルポートのフォーマットが分かりません
ご存じであれば教えてください。何度かAmazonに問い合わせていますが、解答が来ません。
よろしくお願いします。
コメントありがとうございます！
シリアル通信については詳しくないので分かりません。スミマセン！
ただシリアル通信は気になっているのでいずれ勉強したいと思ってます！
@@kenyakuDIY有難う御座いました
VVFなら、2sqじゃなくて、2mmではないでしょうか？
細かい所で、申し訳ございません
コメント＆ご指摘ありがとうございます！
そうでした！
解説ありがとうございます！
AZのお試しで接点復活剤が99円でやってますよ！
コメント＆情報ありがとうございます！
これ、一番肝心な大電流流したところが出てないんじゃん！ 電源が10Aまでだから・・・ってサラッと飛ばしてますね。残念
コメントありがとうございます！
それはスミマセン！
しっかりと放熱処理もして実用レベルまで仕上げるつもりなので、続報をお待ち下さい！
返信、ありがとうございます。この手のESCは電動ラジコン用のものですね。ラジコンの車や飛行機な大きな電流を流します。以前、ラジコンのグライダーを飛ばしていましたが、100Aくらい平気で流していました。（グライダーは最初の１０秒間くらい大電流でプロペラを回し急上昇させ、その後滑空させます）本格的な競技をされる人は300Aくらいのものも使っていました。そういう意味で、この動画はすごく注目しました。今度の動画を期待致します。
ESCって車・ボートなどリバース運転も要るよね、その設定はできたかい？
それと、溶接用のMOFET基盤から外さなくても、パタン一部カットして、線で繋げば良いじゃん。
それに予備ハンダは盛り上がると付けにくく成るので溶けてるうちにティッシュで拭き取って置くといいよ。
導線は、3個の両側を片方ずつ押さえて、少しだけハンダ付けしてあとは真ん中に、
出来たら軽く押さえながら十分盛り上げてやると、電流流しても大丈夫。
ゲートは先に線出しをして、上に0.5mmくらいの紙を乗せて接触しないように導線を少し曲げて隙間を開けて、ソース側だけにハンダ付けすると良いと思うよ。
コメント＆解説ありがとうございます！
参考になりました！
家電で試したい・・・掃除機ですか。
コメントありがとうございます！
ブラシレスモーターを使う機器ですね！