Разница в характеристиках двигателя 1: скорость/крутящий момент/размер
В мире существует множество различных типов двигателей. Большие и маленькие. Двигатель, который движется вперед и назад, а не вращается. Двигатель, цена которого на первый взгляд кажется низкой. Однако все двигатели выбираются по определенной причине. Так какими же характеристиками, производительностью или особенностями должен обладать ваш идеальный двигатель?
Цель этой серии статей — предоставить знания о том, как выбрать идеальный двигатель. Мы надеемся, что она будет полезна при выборе двигателя. И мы надеемся, что она поможет людям изучить основы работы двигателей.
Различия в производительности, которые будут описаны далее, будут разделены на два отдельных раздела следующим образом:
Скорость/Крутящий момент/Размер/Цена ← Вопросы, которые мы обсудим в этой главе
Точность скорости/плавность хода/срок службы и ремонтопригодность/пылеобразование/эффективность/тепловыделение
Выработка электроэнергии/вибрация и шум/меры противодействия выбросам/условия эксплуатации
1. Ожидаемые характеристики двигателя: вращательное движение.
Под двигателем обычно подразумевают двигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую, и в большинстве случаев это двигатель, обеспечивающий вращательное движение. (Существует также линейный двигатель, обеспечивающий прямолинейное движение, но мы его в этот раз не будем рассматривать.)
Итак, какое вращение вам нужно? Вы хотите, чтобы оно вращалось мощно, как дрель, или слабо, но с высокой скоростью, как электрический вентилятор? Сосредоточившись на разнице в желаемом вращательном движении, становятся важными два свойства: скорость вращения и крутящий момент.
2. Момент затяжки
Крутящий момент — это сила вращения. Единица измерения крутящего момента — Н·м, но в случае маломощных двигателей обычно используется мН·м.
Конструкция двигателя разработана с учетом различных способов увеличения крутящего момента. Чем больше витков электромагнитного провода, тем больше крутящий момент.
Поскольку количество витков ограничено фиксированным размером катушки, используется эмалированная проволока большего диаметра.
В нашей серии бесщеточных двигателей (TEC) представлены 8 видов двигателей с наружным диаметром 60 мм: 16 мм, 20 мм, 22 мм и 24 мм, 28 мм, 36 мм, 42 мм. Поскольку размер обмотки также увеличивается с диаметром двигателя, можно получить больший крутящий момент.
Для создания больших крутящих моментов без изменения размеров двигателя используются мощные магниты. Неодимовые магниты являются самыми мощными постоянными магнитами, за ними следуют самарий-кобальтовые магниты. Однако даже при использовании только сильных магнитов магнитная сила будет утекать из двигателя, и эта утекающая магнитная сила не будет способствовать созданию крутящего момента.
Для того чтобы в полной мере использовать преимущества сильного магнетизма, для оптимизации магнитной цепи используется тонкий функциональный материал, называемый электромагнитной стальной пластиной.
Кроме того, поскольку магнитная сила самариево-кобальтовых магнитов стабильна к изменениям температуры, использование самариево-кобальтовых магнитов позволяет стабильно приводить в движение двигатель в условиях значительных перепадов температуры или высоких температур.
3. Скорость (обороты)
Число оборотов двигателя часто называют «скоростью». Это показатель того, сколько раз двигатель совершает оборот за единицу времени. Хотя «об/мин» обычно используется как обороты в минуту, в системе единиц СИ оно также выражается как «мин⁻¹».
По сравнению с крутящим моментом, увеличение числа оборотов технически не представляет сложности. Достаточно уменьшить количество витков в катушке, чтобы увеличить число витков. Однако, поскольку крутящий момент уменьшается с увеличением числа оборотов, важно соблюдать требования как к крутящему моменту, так и к числу оборотов.
Кроме того, при работе на высоких скоростях лучше использовать шариковые подшипники, а не подшипники скольжения. Чем выше скорость, тем больше потери на трение и тем короче срок службы двигателя.
В зависимости от точности вала, чем выше скорость, тем больше проблем, связанных с шумом и вибрацией. Поскольку в бесщеточном двигателе нет ни щеток, ни коммутатора, он производит меньше шума и вибрации, чем щеточный двигатель (в котором щетка контактирует с вращающимся коммутатором).
Шаг 3: Размер
Когда речь идет об идеальном двигателе, его размер также является одним из важных факторов производительности. Даже если скорость (обороты) и крутящий момент достаточны, это бессмысленно, если его нельзя установить в готовое изделие.
Если вам нужно просто увеличить скорость, вы можете уменьшить количество витков проволоки, даже если количество витков невелико, но без минимального крутящего момента она не будет вращаться. Поэтому необходимо найти способы увеличить крутящий момент.
Помимо использования вышеупомянутых мощных магнитов, важно также увеличить коэффициент заполнения обмотки. Мы говорили об уменьшении количества витков проволоки для обеспечения необходимого числа оборотов, но это не означает, что проволока должна быть намотана неплотно.
Использование толстых проводов вместо уменьшения количества витков позволяет пропускать большие токи и получать высокий крутящий момент даже при той же скорости. Пространственный коэффициент является показателем плотности намотки провода. Увеличение или уменьшение количества тонких витков — важный фактор при получении крутящего момента.
В целом, выходная мощность двигателя зависит от двух факторов: железа (магнита) и меди (обмотки).
Дата публикации: 21 июля 2023 г.