By
Почему так много людей предпочитают использовать двигатели с постоянными магнитами теперь только из-за их сохранение энергии, который может достигать около 20%? Сегодня я объясню влияние геометрии и допуска магнитов постоянного магнита двигателя на ширину магнитов двигателя.
В фиксированном магнитном кольце, когда толщина магнитной стали увеличивается, она уменьшает воздушный зазор между ротором и статором. Например, увеличение толщины на 1 мм уменьшит воздушный зазор на ту же величину и соответственно увеличит эффективный магнитный поток, поскольку более сильное магнитное поле может поддерживаться через уменьшенный воздушный зазор.
С увеличением эффективного магнитного потока скорость двигателя на холостом ходу имеет тенденцию к снижению. Например, если толщина увеличится на 10%, скорость холостого хода может снизиться примерно на 5-7%, в зависимости от конструкции двигателя. Одновременно ток холостого хода снижается, поскольку двигателю требуется меньше энергии для преодоления внутренних потерь, что потенциально снижается на 3–5%. Эта улучшенная магнитная муфта обеспечивает более эффективную работу двигателя в условиях холостого хода.
Большая толщина и более высокий магнитный поток могут увеличить пиковую эффективность двигателя на целых 2-3%. Однако выгода достигается за счет некоторых затрат. Более высокое магнитное притяжение увеличивает коммутационные вибрации, которые могут потребовать дополнительных демпфирующих механизмов. Кривая эффективности двигателя становится круче: двигатель работает оптимально в узком диапазоне скоростей и нагрузок. Это может снизить общую полезность двигателя для тех приложений, которые требуют переменной нагрузки.
В магнитной стали существует большая необходимость в обеспечении равномерной толщины, поскольку при равномерном распределении магнитного поля механический дисбаланс вызывает вибрацию. Например, изменение толщины примерно на 0.1 мм приводит к увеличению амплитуды вибрации примерно на 2-3%, что, безусловно, ухудшает работу двигателя и срок его службы. Таким образом, равномерная толщина способствует достижению плавной работы и увеличивает срок службы двигателя.
Для бесщеточных двигателей совокупный зазор между магнитами должен контролироваться очень жестко. Общий зазор более 0.5 мм может не позволить правильно установить и выровнять. Если зазор слишком мал, установка становится проблематичной из-за герметичности. И наоборот, слишком большой зазор может привести к значительным вибрациям и потере эффективности двигателя до 5-10%. Это связано с тем, что несоосность влияет на эффективность определения положения ротора датчиком Холла, и, как следствие, возникает плохая эффективность коммутации с повышенными потерями энергии.
Элементы Холла, используемые для установки положения ротора, зависят от точного выравнивания с магнитами. Несоосность всего в 0.2 мм может привести к ошибке синхронизации в несколько градусов, что отрицательно скажется на эффективности и производительности двигателя. Точное позиционирование обеспечивает плавную и эффективную работу двигателя и сводит к минимуму вероятность чрезмерного износа.
В щеточных двигателях между магнитами намеренно имеются зазоры, позволяющие осуществлять механическую коммутацию. Эти зазоры используются в качестве переходных зон, в которых щетки могут менять контакты, не вызывая дуги или сильного износа. Обычно зазор около 0.3-0.5 мм сохраняется для баланса эффективной коммутации с механической стабильностью.
Строгий процесс установки гарантирует, что магниты правильно установлены в узле двигателя. Незначительные процентные ошибки в ширине или позиционировании магнита могут привести к серьезным проблемам с производительностью. Например, если магнит установлен неправильно, смещение составляет до 0.2 мм, это приведет к смещению ротора с такими последствиями, как дополнительная вибрация и потеря эффективности на 3–5%.
Если она слишком большая, это может привести к плохой установке, что приведет к механическому напряжению двигателя и возможному повреждению. Если она слишком маленькая, сдвиг в работе может вызвать смещение магнита, повышенную вибрацию и, следовательно, огромное падение эффективности. Правильная ширина гарантирует, что магниты останутся на нужном месте и будут работать эффективно.
Снятие фасок с кромок магнитной стали снижает скорость изменения магнитного поля в ее краевой зоне, что позволяет минимизировать импульсные колебания. Снятие фасок радиусом 0.5 мм позволяет снизить амплитуду колебаний на 2-4% и обеспечить более плавный ход двигателя. Недостаток информации о снятии фасок обычно приводит к скачкам магнитного поля, повышенным пульсациям и шуму.
Снятие фаски обычно сопровождается потерей магнитного потока. Например, фаска размером 0.8 мм может привести к потере магнитного потока примерно на 0.5-1.5%. Это следует учитывать в ущерб преимуществу снижения вибрации и, следовательно, плавности работы.
Изменение размера фаски может сбалансировать остаточный магнетизм и пульсацию. Например, при небольшом уменьшении размера фаски остаточный магнетизм увеличивается на 1–2%, что было бы полезно для условий с низким остаточным магнетизмом, но к этому следует относиться с осторожностью, поскольку может произойти резкий рост амплитуды пульсации.
Размер фаски напрямую влияет на эффективный магнитный поток. Хотя большая фаска немного уменьшает поток, она способствует более плавной работе. Меньшая фаска сохраняет больше потока, но может привести к увеличению вибраций. Оптимальный размер фаски, например 0.5-0.7 мм, может поддерживать компромисс между высокой эффективностью и низкой вибрацией для оптимальной производительности двигателя.
Скорости холостого хода и токи двигателей постоянного тока связаны с остаточным магнетизмом. Например, если один двигатель имеет более высокий остаточный магнетизм, то скорость холостого хода может быть снижена на 5-10% из-за более высокого значения магнитного потока. Это, в свою очередь, снижает ток холостого хода, как правило, на 10-15% ниже, чем у двигателей с более низким остаточным магнетизмом, поскольку в этой рабочей точке двигатель имеет меньшее электрическое сопротивление.
Чем выше остаточный магнетизм, тем выше максимальный крутящий момент, которого может достичь двигатель. При определенных условиях, если остаточный магнетизм оптимизирован, можно достичь увеличения крутящего момента на 20%. Эффективность двигателя также улучшается; возможно увеличение эффективности на 5-10% в точках пиковой эффективности. Однако их необходимо сбалансировать с возможностью увеличения вибрации и шума.
Скорость холостого хода и максимальный крутящий момент являются важными показателями, отражающими производительность двигателя. Например, в таком тесте говорят, что двигатель постоянного тока находится на своей оптимальной рабочей скорости 3000 об/мин с максимальным крутящим моментом 1.5 Нм. Отклонения от этого оптимума дадут представление об изменении остаточного магнетизма и работоспособности двигателя. Эти тесты обычно включают измерение реакции в условиях контролируемой нагрузки и того, что показатели производительности соответствуют ожидаемым стандартам.
Коэрцитивность влияет как на устойчивость магнита к размагничиванию, так и на его эксплуатационную стабильность при повышенных температурах. Магнит с высокой коэрцитивной силой, например 1000 кА/м, выдерживает более высокие температуры, не теряя при этом своих магнитных свойств. Это позволяет использовать более тонкую конструкцию магнита, уменьшая общий вес и размер двигателя. И наоборот, магниты с более низкой коэрцитивной силой могут потребовать увеличения толщины на 10-20% для поддержания стабильности и предотвращения размагничивания, особенно в высокотемпературных средах.
Эксплуатационные потребности и стоимость будут определять оптимальные значения коэрцитивности. В обычных приложениях, например, 800-1000 кА/м будет достаточно для поддержания стабильности и производительности. Изготовление двигателя с чрезмерно высокой коэрцитивностью будет очень ресурсоемким и, как правило, не требуется, при условии, что рабочая температура двигателя остается в умеренном диапазоне. Таким образом, значения коэрцитивности должны соответствовать их конкретным требованиям применения, чтобы избежать чрезмерно дорогих материальных затрат и эффективно использовать ресурсы.
Равномерность кривой КПД двигателя является одним из ключевых факторов оценки производительности. Относительно ровная кривая КПД означает, что в широком диапазоне рабочих условий производительность постоянна. Например, двигатель, кривая КПД которого остается в пределах 85–90 % на протяжении всей скорости, предпочтительнее другого, пик которого составляет 92 %, но падает до 75 % на других скоростях. Такая последовательность имеет решающее значение в приложениях, требующих надежной производительности при переменных нагрузках и скоростях.
В реальных приложениях, особенно для двигателей-ступиц электромобилей, плоскость кривой эффективности напрямую влияет на производительность. Например, в таких разнообразных дорожных условиях, как подъем или плохие поверхности, двигатель с более плоской кривой эффективности обеспечит более надежную мощность и лучшее использование энергии. Например, двигатель-ступица, который работает с эффективностью 85% как на ровных, так и на наклонных поверхностях, обеспечит лучший общий диапазон и производительность по сравнению с тем, эффективность которого резко падает на склонах. Это приводит к более плавной езде и более предсказуемому потреблению энергии, что имеет решающее значение для практической эксплуатации транспортного средства.
Линейка продукции компании была создана с учетом различных конструкций, направленных на улучшение характеристик двигателей с постоянными магнитами с учетом формы и допусков магнитов двигателя.
Из-за большого влияния, которое оказывают магниты на двигатель с постоянными магнитами и которое определяет общую тенденцию его производительности, становится важным ЭННЭНГ для предоставления необходимой экспертизы в области специализированной продукции.
Двигатели с постоянными магнитами от ENNENG хорошо спроектированы, вплоть до мельчайших деталей формы и жестких допусков. Это, в свою очередь, увеличит эффективность двигателей за счет меньшего потребления энергии и большей выходной мощности.
Использование только новейших производственных технологий в сочетании с превосходным материалом гарантирует, что последовательность формы и размеров всех магнитов двигателя, производимых ENNENG, обеспечивает минимальные отклонения в результатах. Точность формы магнита и допусков имеет большое отношение к более плавной работе, низкой вибрации и высокой общей надежности.
Кроме того, продукт ENNENG может быть настроен по форме магнита и допускам в соответствии с подробными требованиями клиентов. Это будет означать широкую свободу для клиентов в оптимизации производительности двигателя в их приложениях.
" ЭННЭНГ продукты гарантируют, что форма и допуски двигателей с постоянными магнитами оказывают очень большое влияние на производительность двигателя. Производство продукции в компании осуществляется с определенными формами и жесткими допусками, которые могут обеспечить повышенную эффективность, энергосбережение, а также повышенную надежность. Одним из вариантов также является настройка, позволяющая клиенту вносить изменения для наилучшего соответствия с целью повышения производительности двигателя.
