Різниця в продуктивності двигуна 1: швидкість/крутний момент/розмір
У світі існує безліч видів двигунів. Великий двигун і малий двигун. Двигун, який рухається вперед і назад, а не обертається. Двигун, для якого на перший погляд незрозуміло, чому він такий дорогий. Однак, усі двигуни обираються з певної причини. Тож який тип двигуна, продуктивність чи характеристики має мати ваш ідеальний двигун?
Мета цієї серії — надати знання про те, як вибрати ідеальний двигун. Ми сподіваємося, що вона буде корисною під час вибору двигуна. А також сподіваємося, що вона допоможе людям вивчити основи двигунів.
Різниці в продуктивності, які будуть пояснені, будуть розділені на два окремі розділи наступним чином:
Швидкість/Крутний момент/Розмір/Ціна ← Елементи, які ми обговоримо в цьому розділі
Точність швидкості/плавність роботи/термін служби та ремонтопридатність/пилоутворення/ефективність/тепловиділення
Виробництво електроенергії/вібрація та шум/заходи боротьби з вихлопними газами/середовище використання
1. Очікування щодо двигуна: обертальний рух
Двигун зазвичай відноситься до двигуна, який отримує механічну енергію з електричної енергії, і в більшості випадків стосується двигуна, який здійснює обертальний рух. (Існує також лінійний двигун, який здійснює прямолінійний рух, але цього разу ми його не розглядатимемо.)
Отже, який тип обертання ви хочете? Ви хочете, щоб воно оберталося потужно, як дриль, чи ви хочете, щоб воно оберталося слабо, але з високою швидкістю, як електричний вентилятор? Зосереджуючись на різниці в бажаному обертальному русі, дві властивості – швидкість обертання та крутний момент – стають важливими.
2. Крутний момент
Крутний момент – це сила обертання. Одиницею вимірювання крутного моменту є Н·м, але у випадку малих двигунів зазвичай використовується мН·м.
Двигун був розроблений різними способами для збільшення крутного моменту. Чим більше витків електромагнітного дроту, тим більший крутний момент.
Оскільки кількість обмоток обмежена фіксованим розміром котушки, використовується емальований дріт більшого діаметра.
Наша серія безщіткових двигунів (TEC) пропонує 8 типів із зовнішнім діаметром 16 мм, 20 мм та 22 мм, а також 24 мм, 28 мм, 36 мм, 42 мм, а також 8 типів із зовнішнім діаметром 60 мм. Оскільки розмір котушки також збільшується зі збільшенням діаметра двигуна, можна отримати більший крутний момент.
Потужні магніти використовуються для створення великих крутних моментів без зміни розміру двигуна. Неодимові магніти є найпотужнішими постійними магнітами, за ними йдуть самарій-кобальтові магніти. Однак, навіть якщо використовувати лише сильні магніти, магнітна сила витікатиме з двигуна, і витік магнітної сили не сприятиме крутному моменту.
Щоб повною мірою скористатися перевагами сильного магнетизму, для оптимізації магнітного кола ламінують тонкий функціональний матеріал, який називається електромагнітною сталевою пластиною.
Більше того, оскільки магнітна сила самарій-кобальтових магнітів стійка до змін температури, використання самарій-кобальтових магнітів може стабільно керувати двигуном у середовищі з великими перепадами температури або високими температурами.
3. Швидкість (оберти)
Кількість обертів двигуна часто називають «швидкістю». Це продуктивність, яка показує, скільки разів двигун обертається за одиницю часу. Хоча «об/хв» зазвичай використовується як оберти за хвилину, у системі одиниць СІ вона також виражається як «хв-1».
Порівняно з крутним моментом, збільшення кількості обертів не є технічно складним. Просто зменшіть кількість витків у котушці, щоб збільшити її. Однак, оскільки крутний момент зменшується зі збільшенням кількості обертів, важливо дотримуватися вимог як до крутного моменту, так і до кількості обертів.
Крім того, якщо використовується на високій швидкості, краще використовувати кулькові підшипники, а не підшипники ковзання. Чим вища швидкість, тим більші втрати опору тертя, тим коротший термін служби двигуна.
Залежно від точності вала, чим вища швидкість, тим більше проблем, пов'язаних із шумом та вібрацією. Оскільки безщітковий двигун не має ні щітки, ні колектора, він створює менше шуму та вібрації, ніж щітковий двигун (у якого щітка контактує з обертовим колектором).
Крок 3: Розмір
Коли йдеться про ідеальний двигун, його розмір також є одним із важливих факторів продуктивності. Навіть якщо швидкість (оберти) та крутний момент достатні, це не має сенсу, якщо його неможливо встановити на кінцевий виріб.
Якщо ви просто хочете збільшити швидкість, ви можете зменшити кількість витків дроту, навіть якщо кількість витків невелика, але якщо немає мінімального крутного моменту, він не обертатиметься. Тому необхідно знайти способи збільшення крутного моменту.
Окрім використання вищезгаданих сильних магнітів, важливо також збільшити коефіцієнт шпаруватості обмотки. Ми говорили про зменшення кількості намотування дроту для забезпечення кількості обертів, але це не означає, що дріт намотаний слабо.
Використовуючи товсті дроти замість зменшення кількості обмоток, можна забезпечити протікання великої кількості струму та отримати високий крутний момент навіть за тієї ж швидкості. Просторовий коефіцієнт є показником того, наскільки щільно намотаний дріт. Незалежно від того, чи це збільшення кількості тонких витків, чи зменшення кількості товстих витків, це важливий фактор для отримання крутного моменту.
Загалом, вихідна потужність двигуна залежить від двох факторів: заліза (магніту) та міді (обмотки).
Час публікації: 21 липня 2023 р.
