В этой главе мы обсудим следующие вопросы:
Точность скорости/плавность/срок службы и ремонтопригодность/пылеобразование/эффективность/тепло/вибрация и шум/меры по снижению выбросов/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 она будет меняться в зависимости от формы сердечника двигателя на низкой скорости.
В бесщёточных двигателях с пазами притяжение между зубьями и магнитом ротора будет пульсировать на низких скоростях. Однако в случае нашего бесщёточного бесщёточного двигателя, поскольку расстояние между сердечником статора и магнитом постоянно по окружности (что означает постоянное магнитосопротивление по окружности), возникновение пульсаций маловероятно даже при низких напряжениях. Скорость.
2. Срок службы, ремонтопригодность и пылеобразование
Наиболее важными факторами при сравнении щёточных и бесщёточных двигателей являются срок службы, ремонтопригодность и пылеобразование. Поскольку щётка и коллектор соприкасаются при вращении щёточного двигателя, контактная часть неизбежно изнашивается из-за трения.
В результате приходится менять весь двигатель, а пыль, образующаяся из-за износа, становится проблемой. Как следует из названия, бесщёточные двигатели не имеют щёток, поэтому они долговечнее, удобнее в обслуживании и производят меньше пыли, чем щёточные двигатели.
3. Вибрация и шум
Щеточные двигатели создают вибрацию и шум из-за трения между щёткой и коллектором, в то время как бесщёточные двигатели этого не делают. Щеточные двигатели с пазовым ротором создают вибрацию и шум из-за крутящего момента в пазах, в то время как щеточные двигатели и двигатели с полым ротором этого не делают.
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 выработка тепла
Отношение выходной механической энергии к входной электрической энергии называется КПД двигателя. Большая часть потерь, не преобразующихся в механическую энергию, преобразуется в тепловую энергию, которая нагревает двигатель. Потери двигателя включают в себя:
(1). Потери в меди (потери мощности из-за сопротивления обмотки)
(2) Потери в стали (потери на гистерезис сердечника статора, потери на вихревые токи)
(3) Механические потери (потери, вызванные сопротивлением трения подшипников и щеток, а также потери, вызванные сопротивлением воздуха: потери на сопротивление ветра)
Потери в меди можно уменьшить, утолщая эмалированный провод, что снижает сопротивление обмотки. Однако при увеличении толщины эмалированного провода обмотки будет сложно установить в двигатель. Поэтому необходимо проектировать обмотку, соответствующую двигателю, увеличивая коэффициент заполнения (отношение площади сечения проводника к площади поперечного сечения обмотки).
Чем выше частота вращающегося магнитного поля, тем больше потери в стали. Это означает, что электрическая машина с более высокой скоростью вращения будет генерировать большое количество тепла из-за потерь в стали. Потери на вихревые токи можно уменьшить, уменьшив толщину ламинированной стальной пластины.
Что касается механических потерь, то в коллекторных двигателях они всегда возникают из-за сопротивления трения между щеткой и коллектором, в то время как в бесколлекторных двигателях их нет. Что касается подшипников, коэффициент трения шарикоподшипников ниже, чем у подшипников скольжения, что повышает КПД двигателя. В наших двигателях используются шарикоподшипники.
Проблема с нагревом заключается в том, что даже если устройство не имеет ограничений по нагреву, тепло, вырабатываемое двигателем, снизит его производительность.
При нагревании обмотки сопротивление (импеданс) увеличивается, что затрудняет прохождение тока, что приводит к снижению крутящего момента. Более того, при нагревании двигателя магнитная сила магнита уменьшается из-за теплового размагничивания. Следовательно, выделение тепла нельзя игнорировать.
Поскольку магниты из самарий-кобальта имеют меньшее тепловое размагничивание, чем неодимовые магниты, из-за нагревания, магниты из самарий-кобальта выбирают в приложениях, где температура двигателя выше.
Время публикации: 21 июля 2023 г.
