В этой главе мы обсудим следующие вопросы:
Точность скорости/плавность/срок службы и ремонтопригодность/пылеобразование/эффективность/тепло/вибрация и шум/меры по борьбе с выхлопными газами/среда использования
1. Гироустойчивость 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.
Для щелевых бесщеточных двигателей притяжение между щелевыми зубцами и роторным магнитом будет пульсировать на низких скоростях. Однако в случае нашего бесщеточного бесщеточного двигателя, поскольку расстояние между сердечником статора и магнитом постоянно по окружности (что означает, что магнитосопротивление постоянно по окружности), маловероятно, что он будет создавать пульсации даже при низких напряжениях. Скорость.
2. Срок службы, ремонтопригодность и пылеобразование
Наиболее важными факторами при сравнении щеточных и бесщеточных двигателей являются срок службы, ремонтопригодность и образование пыли. Поскольку щетка и коммутатор контактируют друг с другом при вращении щеточного двигателя, контактная часть неизбежно изнашивается из-за трения.
В результате весь двигатель необходимо заменить, а пыль из-за износа становится проблемой. Как следует из названия, бесщеточные двигатели не имеют щеток, поэтому они имеют больший срок службы, ремонтопригодны и производят меньше пыли, чем щеточные двигатели.
3. Вибрация и шум
Щеточные двигатели производят вибрацию и шум из-за трения между щеткой и коллектором, а бесщеточные двигатели — нет. Щеточные бесщеточные двигатели производят вибрацию и шум из-за крутящего момента в пазах, а щеточные двигатели и двигатели с полой чашкой — 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 выработка тепла
Отношение выходной механической энергии к входной электрической энергии — это КПД двигателя. Большинство потерь, которые не становятся механической энергией, становятся тепловой энергией, которая нагревает двигатель. Потери двигателя включают:
(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, а также потери, вызванные сопротивлением воздуха: потери на сопротивление ветра)
Потери меди можно уменьшить, утолщая эмалированный провод, чтобы уменьшить сопротивление обмотки. Однако, если эмалированный провод сделать толще, обмотки будет трудно установить в двигатель. Поэтому необходимо спроектировать структуру обмотки, подходящую для двигателя, увеличив коэффициент рабочего цикла (отношение проводника к площади поперечного сечения обмотки).
Если частота вращающегося магнитного поля выше, потери в стали возрастут, что означает, что электрическая машина с более высокой скоростью вращения будет генерировать много тепла из-за потерь в стали. В потерях в стали потери на вихревые токи можно уменьшить, утончив ламинированную стальную пластину.
Что касается механических потерь, то щеточные двигатели всегда имеют механические потери из-за сопротивления трения между щеткой и коллектором, а бесщеточные двигатели — нет. Что касается подшипников, то коэффициент трения шариковых подшипников ниже, чем у подшипников скольжения, что повышает эффективность двигателя. В наших двигателях используются шариковые подшипники.
Проблема с нагревом заключается в том, что даже если само устройство не имеет ограничений по теплу, тепло, вырабатываемое двигателем, снизит его производительность.
Когда обмотка нагревается, сопротивление (импеданс) увеличивается, и току становится трудно течь, что приводит к снижению крутящего момента. Более того, когда двигатель нагревается, магнитная сила магнита уменьшается из-за термического размагничивания. Поэтому нельзя игнорировать выделение тепла.
Поскольку самариево-кобальтовые магниты имеют меньшую степень термического размагничивания из-за нагрева, чем неодимовые магниты, самарий-кобальтовые магниты выбирают в приложениях, где температура двигателя выше.
Время публикации: 21 июля 2023 г.
