О принципах работы электродвигателей с постоянными магнитами.

[Immortal8]

может тут ещё учитывают инерционость?
ротор мотора через редуктор создаст большУю нежели бОльший по диаметру ДД

Вряд ли, без редуктора совсем не обойтись. Если просто представить на картинке с движком лифа более "приплюснутый" двигатель, с оборотами где то в 2-3 раза меньше, то можно выкинуть всё вот это нагромождение шестерёнок и оставить две. Одну - которая и стоит, она вращает колёсный вал, другая - поменьше, будет стоять непосредственно на вале ротора. По сути ничего не изменится, в т.ч. инертность, а КПД системы вырастет, надёжность, технологичность и обслуживаемость редуктора тоже.

Там с 10000..11000-ю оборотами еще такой ньюанс

Я даже не знаю сколько этому нюансу лет, "нюанс" появился задолго до всяких там САПР и широко используется. Не совсем понял, к чему вы это.

[kor]

Если просто представить на картинке с движком лифа более "приплюснутый" двигатель, с оборотами где то в 2-3 раза меньше, то можно выкинуть всё вот это нагромождение шестерёнок и оставить две. Одну - которая и стоит, она вращает колёсный вал, другая - поменьше, будет стоять непосредственно на вале ротора. По сути ничего не изменится, в т.ч. инертность, а КПД системы вырастет, надёжность, технологичность и обслуживаемость редуктора тоже.

Вы уверены в своем последнем предложении, или это только предположение? Что-то уже просчитывали? Можете сказать во сколько раз увеличится кпд, уменьшится цена, материалоемкость, себестоимость, компануемость? (диаметр ротора лифа примерно 130мм , 3*130=390мм плюс статор.  Оптимальное соотношение диаметра ротора к толщине пакета статора приблизительно +/-1 . Количество меди с уплощением мотора увеличивается-растет доля лобных частей обмоток.)

[edw123]

Забывают некоторые создатели электромобилей - это да. Я как раз предлагаю использовать это, что бы упростить редуктор.Момент зависит всегда от двух составляющих: силы и плеча. Используя одну и ту же массу меди и магнитов можно получить двигатели одной мощности, но с разными оборотами. С этим вроде никто не спорит.Как вы используя равное кол-во меди и магнитов увеличите диаметр, без изменения числа полюсов?

Если вдумчиво перечитаете свою последнюю фразу, то пропадет и "от двух составляющих". Масса магнитов определяет силу взаимодействия ротор-статор. Любое конструктивное геометрическое перестроение: диаметр, полюса... даст лишь изменение пары момент-обороты, не меняя силы и мощности. При неудачных конструкциях можно потерять силу-мощность, но поднять никак не выйдет без изменения массы магнитов. Разумеется с правильной массой обмотки и статора.
В компактных высокооборотных моторах падает цена, стоимость, материалоемкость. Позволяет разделить производителя мотора и производителя самого авто/мото/велоаппарата, давая большую свободу в конструировании и универсальность, ремонтопригодность всей системы. Зубчатый редуктор позволяет играть выходными оборотами, геометрией, техобслуживанием, что совершенно невозможно на одном крупногабаритном ДД варианте. В итоге когда есть необходимость в рекордных параметрах, берут маленький инраннер и редуктор с кпп - ФормулаЕ. Когда надо кондово-просто - делают дд большого диаметра без шестеренок.
Гибкость конструкции редукторного варианта во многих случаях не только компенсирует некоторые потери кпд на редукторе, но и дает выигрыш при более оптимальном подборе выходных оборотов под техзадание.

[Immortal8]

Вы уверены в своем последнем предложении, или это только предположение?

Предположение, очевидно.

Можете сказать во сколько раз увеличится кпд

На 1%.

уменьшится цена, материалоемкость, себестоимость

Да, здесь можно поспорить. Скорее всего, удешевление редуктора компенсируется удорожанием электродвигателя, но что точно улучшится - надёжность и уменьшатся эксплуатационные расходы. Если вы будете проектировать электромобиль или последовательный гибрид, то это однозначно стоит учесть.

Оптимальное соотношение диаметра ротора к толщине пакета +/-1

Вы сами то понимаете, что пишете?

диаметр ротора лифа примерно 130мм

Увеличим в два раза, соответственно обороты уменьшаться в два раза. Передаточное число редуктора упадёт с 8 до 4.

[kor]

Оптимальное соотношение диаметра ротора к толщине пакета +/-1

Вы сами то понимаете, что пишете?

При отношении диаметра ротора к его длине примерно 1 получаются наилучшие удельные параметры электродвигателя, увеличив диаметр в 2 раза с одновременным уменьшением длины ротора во столько же раз сделает это соотношение=4, что мягко говоря далековато от оптимального.
Ваш 1% тоже всего-лишь предположение.

[Immortal8]

При отношении диаметра ротора к его длине примерно 1 получаются наилучшие удельные параметры электродвигателя

За счёт чего?

Ваш 1% тоже всего-лишь предположение.

Согласен. Как я уже сказал, смотрю сугубо с практической точки зрения: повысить надёжность и эксплуатационные качества системы не жертвуя другими характеристиками. Если больший объём лобовых обмоток или иной фактор нивелируют этот выигранный на редукторе процент - не важно.
Добавлено 16 Авг 2022 в 11:49

Гибкость конструкции редукторного варианта во многих случаях не только компенсирует некоторые потери кпд на редукторе, но и дает выигрыш при более оптимальном подборе выходных оборотов под техзадание.

И куда ещё Nissan ставят свой двигатель? Если бы они его сделали в половину менее оборотистым, для какой цели бы им не подошёл этот вариант?

[kor]

И куда ещё Nissan ставят свой двигатель?

Вы посмотрите не конкретно ниссан а все многочисленные общепромышленные двигатели, у всех диаметр ротора и его длина примерно равны . С чего бы это? Если бы делание их "плоскими" реально давало положительный эффект то так их и делали бы массово. На уплощение или удлиннение идут когда это изначально требуется (мотор - насос в трубу и т.д.).
Обычно длина ротора делается в диапазоне примерно 0.75...1.3 от диаметра, почему - у длинных усугубляются проблемы с охлаждением обмотки, у плоских вырастает доля бесполезной лобной части обмотки т.е. увеличиваются потери в меди.

[Immortal8]

Вы посмотрите не конкретно ниссан а все многочисленные общепромышленные двигатели, у всех диаметр ротора и его длина примерно равны . С чего бы это?

Когда не требуется иного - они банально компактнее и удобнее в установке.

[Combatos]

Расскажите пожалуйста о режиме "ослабления поля" (flux weakening) в контроллерах BLDC, особенно для моторов IPM. Интересует, как реализуется этот режим со стороны контроллера. Есть мнение, что это равносильно таймингу опережения мотора, но это не совсем так..

[kor]

Когда не требуется иного - они банально компактнее и удобнее в установке.

Для капиталистов на фабриках важнее всего прибыль, думаю если бы уплощенные моторы реально давали бы малейший профит то они давно бы такими и делались. (увы, эффект видимо обратный)
Вот как пример скрин расчета мощности коллекторного (не суть ) мотора:

Спойлер

[sdenis2017]

у плоских вырастает доля бесполезной лобной части обмотки т.е. увеличиваются потери в меди.

вот тут пожалуй я возражу
кваши третьей версии более кпд-шные с меньшим количеством полюсов
Добавлено 16 Авг. 2022 в 12:58

Для капиталистов на фабриках важнее всего прибыль

вот поэтому для них и плюс в редукторе - сложность - в будущем позволяет продавать запчасти
чего вон только стоит основная шестерня на миде бафанга

[kor]

вот тут пожалуй я возражу
кваши третьей версии более кпд-шные с меньшим количеством полюсов

Потому и более кпд шные, что при том-же диаметре и толщине пакета статора количество полюсов меньше-значит частота перемагничивания на тех-же оборотах ниже -значит потери в железе на Фуко и гистерезис меньше. А лобная доля растет незначительно. (но это к дискуссии выше не относится, там предполагается что все остальное одинаковым остается.)

[Immortal8]

Для капиталистов на фабриках важнее всего прибыль, думаю если бы уплощенные моторы реально давали бы малейший профит то они давно бы такими и делались. (увы, эффект видимо обратный)
Вот как пример скрин расчета мощности коллекторного (не суть ) мотора:

Для универсального двигателя - бесспорно. Они компактнее и минимизируются потери на лобовых обмотках. Но это работает до тех пор, пока иные факторы не становятся важнее, иными словами речь не заходит о специальных электродвигателях. Обсуждаемый мотор по сути является специальным, устанавливается только в автомобили. Далее есть фактор, а именно редуктор, который нельзя рассматривать отдельно от двигателя, т.к. работают они исключительно вместе. Вот здесь и появляется специальное требование - понижение числа оборотов, для упрощения редуктора.
Т.е. если мы понизим число оборотов и по основным характеристикам не уйдём в минус - это целесообразно сделать.

[kor]

Расскажите пожалуйста о режиме "ослабления поля" (flux weakening) в контроллерах BLDC, особенно для моторов IPM. Интересует, как реализуется этот режим со стороны контроллера. Есть мнение, что это равносильно таймингу опережения мотора, но это не совсем так..

В сообщении 32 на 2-й странице тоже говорится что это происходит за счет опережения. Думаю что так и есть. Возможно это опережение еще должно изменяться подстраиваться в зависимости от нагрузки(тока). Тут тоже речь идет об опережении:
https://avtika.ru/ipm-dvigatel-chto-eto/

[Blik86]

Как я уже сказал, смотрю сугубо с практической точки зрения: повысить надёжность и эксплуатационные качества системы не жертвуя другими характеристиками. Если больший объём лобовых обмоток или иной фактор нивелируют этот выигранный на редукторе процент - не важно.

Увеличение диаметра статора требует сохранения отношения  лобовой части к высоте пакета статора (увеличения числа полюсов) изощренных технологических решений (наборные статоры или из ленты) и кратного удорожания и усиления корпусных деталей (что нецелесообразно если вы не интегрируете мотор непосредственно в ДВС или еще какие то монументальные конструкции). Само увеличение числа полюсов при автоматизации изготовления пакета шихты и намотки не особо удорожает, но делает статор ажурным и "жидким" . Также это требует увеличения EPRM, что для моторов ограниченно толщиной шихты (что делает большие статоры еще более механически уязвимыми и дорогими в производстве), а для инверторов электротранспорта использованием IGBT.  Лет через десять благодаря разворачиванию масового производства SiC и GaN мы можем ожидать вытеснения IGBT и пересмотра типовых конструкций моторов.
Касательно избавления от редуктора. Из-за насыщения железа статора,  теоретическая мощность большинства моторов пропорциональна и ограничена рабочей площадью статора и оборотами. Магниты могут быть толще или сильнее намагничены, но по факту слабое звено - статор и избыток силы магнитов снижает КПД и максимальные обороты.
Увеличение длины или диаметра статора пропорционально увеличивает потери на перемагничивание железа и пульсации момента вызванных залипанием магнитов. С залипанием борются конструктивно (косыми полюсами или магнитами, формой полюсов и др.), за счет снижения КПД и характеристик мотора. То есть если это не ПРЯМОЙ электропривод то обслуживать придется,  преимуществ по факту никаких, а массогабариты и цена в разы больше.

[Blik86]

Тут тоже речь идет об опережении

Устойчивое вращение мотора возможно в широком диапазоне углов опережения/отставания, для получения максимальной эффективности требуется работать на оптимальном. При работе с наитупейшими контроллерами в ущерб КПД угол может быть выбран не оптимальным - в угоду устойчивой работе под конкретной нагрузкой. Высоко оборотистые или большие моторы без подстройки "угла опережения" плохо работают вплоть до срывов вращения, контроллер должен компенсировать задержки обработки датчика положения, задержки в скорости нарастания тока.
Ослабление поля это вытеснение поля магнитов из статора за счет токов фактически не участвующих в формировании сил вращающих ротор. Благодаря этому можно раскрутить мотор выше холостых оборотов, но при сбоях это чревато противо ЭДС сильно выше напряжения акб и требует запаса по максимальному напряжению контроллера.

[Immortal8]

изощренных технологических решений (наборные статоры или из ленты)

Станина - литьё, сердечник - штамповка. Сборка статора автоматизирована по большей части.

кратного удорожания и усиления корпусных деталей (что нецелесообразно если вы не интегрируете мотор непосредственно в ДВС или еще какие то монументальные конструкции).

В условиях массового производства не вижу причин для существенного удорожания. Усиление корпусных деталей вообще непонятно зачем нужно, увеличится диаметр, уменьшится длина корпуса. Изначально корпус лили более длинным, меньшего диаметра, станут лить более плоским, большего диаметра. Ну вес несколько увеличится, т.к. расстояние от вала до рабочей части ротора вырастет.

Само увеличение числа полюсов при автоматизации изготовления пакета шихты и намотки не особо удорожает, но делает статор ажурным и "жидким"

Так диаметр то тоже увеличится, т.е. расстояние между обмотками сердечника статора изменится не сильно. Вряд ли это в реальности как-то отразится на конструкционную прочность двигателя.

Также это требует увеличения EPRM, что для моторов ограниченно толщиной шихты (что делает большие статоры еще более механически уязвимыми и дорогими в производстве)

Зачем увеличивать EPRM, если мы стараемся сохранить частоту с увеличением диаметра, меняя кол-во полюсов.

Увеличение длины или диаметра статора пропорционально увеличивает потери на перемагничивание железа и пульсации момента вызванных залипанием магнитов.

Какое-то неочевидное заявление. Вот увеличили мы диаметр, уменьшили длину. Увеличилось кол-во полюсов, но каждый полюс стал слабее, появились большие возможности по компенсации залипания методом изменения конфигурации обмотки.

С залипанием борются конструктивно (косыми полюсами или магнитами, формой полюсов и др.), за счет снижения КПД и характеристик мотора.

Разнонаправленной трёхфазной обмоткой.

[sdenis2017]

Само увеличение числа полюсов при автоматизации изготовления пакета шихты и намотки не особо удорожает, но делает статор ажурным и "жидким"
Так диаметр то тоже увеличится, т.е. расстояние между обмотками сердечника статора изменится не сильно. Вряд ли это в реальности как-то отразится на конструкционную прочность двигателя.

это кажется только
на самом деле усиливать конструкцию изрядно нужно будет