Увеличение крутящего момента бесколлекторного мотора

Автор ShurikenA, 19 Июль 2011 в 07:54

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.


ZxV

чтото мне надоело
магниты они такие магниты
тягу в двигателе создают не магниты а обмотки (ну если у нас конечно не чисто магнитный  вечный двигатель)




тяга от одного зубца
один вариант больше второго в два раза (по массе соответственно в четыре)
горизонтальная сила
в обесточенном состоянии
большой -8.1Н
малый -4.2Н (дада по массе в четыре раза меньше я тяга меньше всего в два раза)
горизонтальная сила под током
большой -10.8Н разница с обесточенным состоянием 2.7Н
малый -4.89Н разница 0.69Н
тут у нас один зубец
в двигателе их много и магнит притягивается как к правому так и к левому
то что получится из притягивания всех магнитов ко всем зубцам называется зубцовый момент
и его конструкторы всеми доступными средствами стараются уменьшить до нуля
тяга (момент) двигателя это 2.7 и 0.69Н
количество витков отличается в 4-е раза соответственно тяга отличается в 4-е раза
какты не плющи дроби и не растягивай
в первом приближении при тойже массе и соответственно техже ампервитках тяга останется тажа
растянеш на в два раза больший диаметр
момент станет в два раза больше
думаю вопрос можно закрывать
зы повышение момента при помощи электромагнитной редукции идет тудаже

nikvic

Цитата: ZxV от 16 Авг. 2011 в 18:45
какты не плющи дроби и не растягивай
в первом приближении при тойже массе и соответственно техже ампервитках тяга останется тажа
растянеш на в два раза больший диаметр
момент станет в два раза больше
думаю вопрос можно закрывать
"""Сорок да сорок - рупь сорок...
Обычная история: возьмёт мальчик микроскоп, и ну давай им гвозди забивать :bm:



ShurikenA

В общем, вы забодали свои спором.
Запускаем MotorSolve BLDC.
По умолчанию имеем вот такой двигатель.


Диаметр 90 мм, воздушный зазор 0,5 мм, обмотка 12 витков, сечение 1,622 кв. мм, напряжение 15 В.


Увеличиваем диаметр в два раза, все остальные параметры программа увеличивает пропорционально.
Диаметр 180 мм, воздушный зазор 1,0 мм, обмотка 12 витков, сечение 6,49 кв. мм, напряжение 15 В.


Диаметр 180 мм, воздушный зазор 1,0 мм, обмотка 12 витков, сечение 6,49 кв. мм, напряжение 30 В.


Обратите внимание, что максимальный потребляемый ток я специально ограничил значением 10А.
Так что при увеличении диаметра мотора в 2 раза и том же потребляемом токе крутящий момент вырастает тоже в 2 раза.
Однако следует учесть, что площадь провода обмотки увеличилась в 4 раза при том же количестве витков, длина же должна увеличится в 2 раза. Я не нашел в программе сопротивления двигателя в Омах (может, ограничения триала). Но думаю, что максимальный ток в увеличенный в 2 раза двигатель можно подавать в 2 раза больший.
Отсюда вывод, что максимальный крутящий момент двигателя возрастает в 4 раза при увеличении диаметра мотора в 2 раза (длина мотора та же).

nikvic

Цитата: ShurikenA от 16 Авг. 2011 в 19:49
Запускаем MotorSolve BLDC.
По умолчанию имеем вот такой двигатель....
Диаметр 90 мм, воздушный зазор 0,5 мм, обмотка 12 витков, сечение 1,622 кв. мм, напряжение 15 В.
Увеличиваем диаметр в два раза, все остальные параметры программа увеличивает пропорционально.
Диаметр 180 мм, воздушный зазор 1,0 мм, обмотка 12 витков, сечение 6,49 кв. мм, напряжение 15 В.
Диаметр 180 мм, воздушный зазор 1,0 мм, обмотка 12 витков, сечение 6,49 кв. мм, напряжение 30 В.
Обратите внимание, что максимальный потребляемый ток я специально ограничил значением 10А.
Так что при увеличении диаметра мотора в 2 раза и том же потребляемом токе крутящий момент вырастает тоже в 2 раза.
Однако следует учесть, что площадь провода обмотки увеличилась в 4 раза при том же количестве витков, длина же должна увеличится в 2 раза. Я не нашел в программе сопротивления двигателя в Омах (может, ограничения триала). Но думаю, что максимальный ток в увеличенный в 2 раза двигатель можно подавать в 2 раза больший.
Отсюда вывод, что максимальный крутящий момент двигателя возрастает в 4 раза при увеличении диаметра мотора в 2 раза (длина мотора та же).
К сожалению, сути спора Вы не поняли. Ваш мотор увеличенного диаметра будет весить в 4 раза больше в своей магнито-медной части. Это - типичная картинка для высокооборотных моторов. Посмотрите на разрезы директ-драйв. Там полсотни магнитов и всё "элетромагнитное" составляет малую долю внешнего радиуса.

   При увеличении диаметра в 2 раза должно быть -
1/ Масса существенной части  должна примерно сохраняться.
2//Толщина магнитов уменьшается вдвое, то же - для активного железа.

Количество магнитов, в моей модели, увеличивается в 4 раза с уменьшением в два раза их толщины и воздушного зазора.

ZxV

Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 19:36
"""Сорок да сорок - рупь сорок...
Обычная история: возьмёт мальчик микроскоп, и ну давай им гвозди забивать :bm:
значит уже трейтий раз вам нечего ответить по существу...
электродвигатель это не разноцветные прямоугольнички
удачи...

ShurikenA

Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 20:13
   При увеличении диаметра в 2 раза должно быть -
1/ Масса существенной части  должна примерно сохраняться.
2//Толщина магнитов уменьшается вдвое, то же - для активного железа.
Количество магнитов, в моей модели, увеличивается в 4 раза с уменьшением в два раза их толщины и воздушного зазора.

Да вы тут понаписали - сам черт ногу сломит.
Перерисовал. Первый вариант.
Диаметр двигателя 90 мм, диаметр ротора 50 мм. Воздушный зазор 0,5 мм.


Во втором варианте толщина магнитов в 2 раза меньше, чем в первом варианте.
Количество зубцов статора больше в 2 раза, но их площадь (т.е. масса статора) та же.
Площадь слотов (дырки между зубцами для обмотки) та же, т.е. количество меди то же.
Количество витков меньше в 2 раза, чтобы сопротивление двигателя осталось прежним.
Диаметр двигателя 180 мм, диаметр ротора 162,7 мм (увеличился более чем в 2 раза).
Короче, как заказывали, масса двигателя примерно такая же, как и в первом варианте.


Результаты. Первый вариант.


Второй вариант.


Вывод. Нужно увеличивать массу железа и меди для увеличения крутящего момента (и как следствие, мощности).
Небольшое увеличение крутящего момента во втором варианте произошло за счет непропорционального увеличения диаметра ротора.
См. увеличенный в 2 раза двигатель в моем предыдущем посте.

nikvic

Цитата: ShurikenA от 16 Авг. 2011 в 23:22
Да вы тут понаписали - сам черт ногу сломит.
Перерисовал. Первый вариант.
Диаметр двигателя 90 мм, диаметр ротора 50 мм. Воздушный зазор 0,5 мм.

Во втором варианте толщина магнитов в 2 раза меньше, чем в первом варианте.
Количество зубцов статора больше в 2 раза, но их площадь (т.е. масса статора) та же.
Площадь слотов (дырки между зубцами для обмотки) та же, т.е. количество меди то же.
Ваши магниты в варианте Ф180 используются очень плохо - это тонкие широкие пластинки.
Ту же ошибку делал незабвенный ZxV....

  Перечтите внимательно. При удвоении диаметра количество магнитов УЧЕТВЕРЯЕТСЯ. Они должны иметь старое отношение ширина/толщина (наверное, оно близко к оптимальному для исходного Ф90). То же касается и зубцов.
   Именно в этом случае электрическая частота сохраняется при уменьшении РПМ в четыре раза с увеличением момента в 4 раза.
====
Попробую ещё раз задать вопрос про магнитные картинки на холодильник. Какая там геометрия намагничивания? :bw:

ZxV

Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 23:50
Ту же ошибку делал незабвенный ZxV....
в верху страницы реальный расчет
в полном соответствии с
Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 23:50
При удвоении диаметра количество магнитов УЧЕТВЕРЯЕТСЯ. Они должны иметь старое отношение ширина/толщина (наверное, оно близко к оптимальному для исходного Ф90). То же касается и зубцов.
магниты зубцы и катушки по обьему отличаются в 4-е раза
при изменении размеров пропорции соблюдены
двухкратного увеличения силы при четырехкратном увеличении количества полюсов нету

ShurikenA

Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 23:50
Ваши магниты в варианте Ф180 используются очень плохо - это тонкие широкие пластинки.

Ну так вы же сами давеча просили:
Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 20:13
2//Толщина магнитов уменьшается вдвое, то же - для активного железа.

Или вы путате толщину и длину?
Количество магнитов практически не влияет на крутящий момент, я уже это выяснил - при увеличении количества полюсов в 2 раза (с уменьшением их длины) в двигателе того же диаметра момент вырастает примерно на 11%.
Ни о каких "при уменьшении РПМ в четыре раза с увеличением момента в 4 раза" не может быть и речи. Вот увеличите длину обмотки в 4 раза - будет вам и момент в 4 раза больший.
Толщина магнитов тоже практически не влияет на крутящий момент. Влияет площадь магнита и его индукция. Я уже давал ссылку. Гляньте еще раз на последние 3 прутка N45 диаметром 5 мм. Полюса у них одинаковые, и, независимо от длины, сила притяжения - 1 кг.

av-master


nikvic

Цитата: ShurikenA от 17 Авг. 2011 в 00:27
Ну так вы же сами давеча просили:
Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 20:13
2//Толщина магнитов уменьшается вдвое, то же - для активного железа.

Или вы путате толщину и длину?
Количество магнитов практически не влияет на крутящий момент, я уже это выяснил - при увеличении количества полюсов в 2 раза (с уменьшением их длины) в двигателе того же диаметра момент вырастает примерно на 11%.
Ни о каких "при уменьшении РПМ в четыре раза с увеличением момента в 4 раза" не может быть и речи. Вот увеличите длину обмотки в 4 раза - будет вам и момент в 4 раза больший.
Толщина магнитов тоже практически не влияет на крутящий момент. Влияет площадь магнита и его индукция. Я уже давал ссылку. Гляньте еще раз на последние 3 прутка N45 диаметром 5 мм. Полюса у них одинаковые, и, независимо от длины, сила притяжения - 1 кг.

Я не поленился и сделал картинку 16/8/2011, 18:03:09.
Моя цитата у Вас обрезана - """""2//Толщина магнитов уменьшается вдвое, то же - для активного железа.
Количество магнитов, в моей модели, увеличивается в 4 раза """

Вы пишете - "Толщина магнитов тоже практически не влияет на крутящий момент. Влияет площадь магнита и его индукция". И приводите в качестве довода магниты, у которых межполюсный размер ("толщина") гораздо больше двух других.
Для таких магнитов отношение силы к массе весьма мало, и подобная форма не выгодна. Не выгодной оказывается и форма Ваших магнитов - межполюсное расстояние слишком мало по сравнению с шириной и длиной. Если бы "магнитные картинки на холодильник"  делали по Вашей схеме, они бы не удерживались на дверце...

ShurikenA

Цитата: nikvic от 17 Авг. 2011 в 09:18
Вы пишете - "Толщина магнитов тоже практически не влияет на крутящий момент. Влияет площадь магнита и его индукция". И приводите в качестве довода магниты, у которых межполюсный размер ("толщина") гораздо больше двух других.
Для таких магнитов отношение силы к массе весьма мало, и подобная форма не выгодна.
Речь шла не о форме, а о влиянии толщины на магнитный поток, который равен Ф = B * S. Не нравятся прутки, посмотрите шайбы.
Когда магнит слишком тонкий, его сила, безусловно падает, но не в разы. Соответственно при увеличении толщины сила увеличивается до определенного предела, выше которого нет смысла увеличивать толщину магнита.

Цитата: nikvic от 16 Авг. 2011 в 20:13
   При увеличении диаметра в 2 раза должно быть -
1/ Масса существенной части  должна примерно сохраняться.
2//Толщина магнитов уменьшается вдвое, то же - для активного железа.
Количество магнитов, в моей модели, увеличивается в 4 раза с уменьшением в два раза их толщины и воздушного зазора.

А давайте глянем на формулу крутящего момента для ДПТ из википедии, а?

    M =s * 2 * B * I * L * r * sin(w*t),

где s — число витков обмотки ротора,
B — индукция магнитного поля полюсов статора,
I — ток в обмотке ротора [А],
L — длина рабочей части витка обмотки [м],
r — расстояние от оси ротора до рабочей части витка обмотки ротора (радиус) [м],
sin — синус угла между направлением северный-южный полюс статора и аналогичным направлением в роторе [рад],
w — угловая скорость [рад/сек],
t — время [сек].
2 — число рабочих обмоток.

Немного упростим формулу, чтобы было понятней. Z = 2 * s * L - это общая длина провода, по которому идет ток, создавая магнитный поток.
M = Z * B * I * r.

То есть момент зависит от длины обмотки (не от сечения) и тока.

Так вот, если "Масса существенной части" та же, длина и сечение провода обмотки должны быть те же, иначе вы просто спалите движок. Стало быть магнитный поток, создаваемый катушками статора тот же.
Остаются магниты, площадь которых увеличилась в 2 раза, но толщина уменьшилась в 2 раза.
Отсюда следует, что при сохранении массы двигателя (я так понял это необходимое условие) и увеличении его диаметра в 2 раза, момент вырастет максимум в 2 раза, а не в 4.

nikvic

Цитата: ShurikenA от 17 Авг. 2011 в 12:20
Когда магнит слишком тонкий, его сила, безусловно падает, но не в разы. Соответственно при увеличении толщины сила увеличивается до определенного предела, выше которого нет смысла увеличивать толщину магнита.
Здесь Вы ошибаетесь катастрофически. Для идеального магнита (намагниченность каждого кусочка одинакова) есть очень простая и точная аналогия - два кусочка плоскости с постоянными плотностями (магнитного) заряда с разными знаками: математика та же, что и для плоского конденсатора. (намагниченность = плотность дипольного момента)

Непосредственно под нижней плоскостью поле создаётся нижней пластиной (не зависит от точки и пропорционально плотности зарада) и верхней, которая минусует вертикальную составляющую. Интеграл сводится к телесному углу, и в середине достигает почти 2Пи против 2Пи (ровно половина сферы) для нижней - и в середине имеем большой провал индукции В.
  Нас интересует средняя индукция, и она растёт с ростом толщины от нуля сначала ооочень круто, приближаясь, как Вы верно понимаете, к пределу.
  Ну а оптимальность соответствует максимуму отношения средней индукции к толщине. Ежели постараться, то можно и сосчитать оптимальное D/h для шайб, но """Фсё уже сосчитатано до нас :bv:

Тем более, что нас интересуют не шайбы, а скорее пол из магнитных досок с перемежающейся полярностью.

ShurikenA

Цитата: nikvic от 17 Авг. 2011 в 13:29
  Нас интересует средняя индукция, и она растёт с ростом толщины от нуля сначала ооочень круто, приближаясь, как Вы верно понимаете, к пределу.
Когда я упомянул про слишком тонкий магнит, я не имел ввиду его толщину в нанометры.

nikvic

Цитата: ShurikenA от 17 Авг. 2011 в 15:08
Когда я упомянул про слишком тонкий магнит, я не имел ввиду его толщину в нанометры.
Картинка на холодильник имеет слой магнитного материала во мнооооого молекул :)
Поняли ли Вы про телесные углы? :bw:

av-master

вот скажите. если мне гужен электромагнитный клапан. вместо железного сердечника магнит прокатит ? возрастет ли сила втягивания. нужно ли городить внешний "замыкатель" потока ?

nikvic

Цитата: av-master от 18 Авг. 2011 в 01:51
вот скажите. если мне гужен электромагнитный клапан. вместо железного сердечника магнит прокатит ? возрастет ли сила втягивания. нужно ли городить внешний "замыкатель" потока ?
Непонятен конструктив. Ежели по схеме поляризованного реле, то может быть полезно: ток нужен только на время переключения.
А вот дифференциальная  магнитная проводимость хорошего магнита, скорей всего, очень мала...