В этой главе мы обсудим следующие вопросы:
Точность скорости/плавность хода/срок службы и ремонтопригодность/пылеобразование/эффективность/тепло/вибрация и шум/меры противодействия выхлопным газам/среда использования
1. Гиростабильность и точность
Когда двигатель вращается с постоянной скоростью, он будет поддерживать постоянную скорость в соответствии с инерцией на высокой скорости, но на низкой скорости она будет меняться в зависимости от формы сердечника двигателя.
В бесщеточных двигателях с прорезями притяжение между зубьями с прорезями и магнитом ротора будет пульсировать на низких скоростях.Однако в случае нашего бесщеточного безпазового двигателя, поскольку расстояние между сердечником статора и магнитом постоянно по окружности (это означает, что магнитосопротивление постоянно по окружности), пульсации вряд ли будут возникать даже при низких напряжениях.Скорость.
2. Срок службы, ремонтопригодность и пылеобразование
Наиболее важными факторами при сравнении коллекторных и бесщеточных двигателей являются срок службы, ремонтопригодность и пылеобразование.Поскольку щетка и коммутатор контактируют друг с другом при вращении щеточного двигателя, контактная часть неизбежно изнашивается из-за трения.
В результате требуется замена всего двигателя, а пыль из-за остатков износа становится проблемой.Как следует из названия, бесщеточные двигатели не имеют щеток, поэтому они имеют лучший срок службы, ремонтопригодность и производят меньше пыли, чем коллекторные двигатели.
3. Вибрация и шум
Коллекторные двигатели производят вибрацию и шум из-за трения между щеткой и коллектором, а бесщеточные — нет.Бесщеточные двигатели с прорезями создают вибрацию и шум из-за крутящего момента в пазах, а двигатели с прорезями и двигатели с полым стаканом - нет.
Состояние, при котором ось вращения ротора отклоняется от центра тяжести, называется дисбалансом.При вращении несбалансированного ротора возникают вибрация и шум, которые усиливаются с увеличением скорости двигателя.
4. Эффективность и тепловыделение
Отношение выходной механической энергии к входной электрической энергии и есть КПД двигателя.Большая часть потерь, которые не превращаются в механическую энергию, становятся тепловой энергией, которая нагревает двигатель.К потерям двигателя относятся:
(1).Потери в меди (потери мощности из-за сопротивления обмотки)
(2).Потери в железе (потери на гистерезис сердечника статора, потери на вихревые токи)
(3) Механические потери (потери, вызванные сопротивлением трения подшипников и щеток, и потери, вызванные сопротивлением воздуха: потери на сопротивление ветру)
Потери меди можно уменьшить за счет утолщения эмалированного провода для уменьшения сопротивления обмотки.Однако если эмалированный провод сделать толще, обмотки будет сложно установить в двигатель.Следовательно, необходимо спроектировать структуру обмотки, подходящую для двигателя, за счет увеличения коэффициента заполнения (отношения проводника к площади поперечного сечения обмотки).
Если частота вращающегося магнитного поля выше, потери в железе увеличатся, а это означает, что электрическая машина с более высокой скоростью вращения будет выделять много тепла из-за потерь в железе.При потерях в железе потери на вихревые токи можно уменьшить за счет утончения ламинированной стальной пластины.
Что касается механических потерь, то коллекторные двигатели всегда имеют механические потери из-за сопротивления трения между щеткой и коллектором, а бесщеточные - нет.Что касается подшипников, то коэффициент трения шарикоподшипников ниже, чем у подшипников скольжения, что повышает эффективность двигателя.В наших двигателях используются шарикоподшипники.
Проблема с нагревом заключается в том, что даже если приложение не имеет ограничения на само тепло, тепло, выделяемое двигателем, снизит его производительность.
Когда обмотка нагревается, сопротивление (импеданс) увеличивается, и току становится трудно протекать, что приводит к уменьшению крутящего момента.Более того, когда двигатель нагревается, магнитная сила магнита уменьшается за счет термического размагничивания.Поэтому нельзя игнорировать выделение тепла.
Поскольку самарий-кобальтовые магниты имеют меньшее термическое размагничивание, чем неодимовые магниты из-за тепла, самарий-кобальтовые магниты выбираются в тех случаях, когда температура двигателя выше.
Время публикации: 21 июля 2023 г.