Motorische Konstante hilft bei der Auswahl von DC-Motoren in Bewegungskontrollanwendungen. Bürstete und bürstenlose Gleichstrommotoren sind eine gute Wahl für leistungsempfindliche oder Effizienz -Verlangen.

Oft umfasst ein DC -Motor- oder Generator -Datenblatt den motorischen konstanten KM, der die Drehmomentempfindlichkeit geteilt durch die Quadratwurzel des Wickelwiderstands. Die meisten Designer betrachten diese intrinsische motorische Eigenschaft als esoterische Figur des Verdienstes, die nur für den Motordesigner nützlich ist und bei der Auswahl von DC -Motoren keinen praktischen Wert.

KM kann jedoch dazu beitragen, den iterativen Prozess bei der Auswahl eines DC -Motors zu verringern, da er in einem bestimmten Fall oder in einem bestimmten Rahmengröße im Allgemeinen unabhängig ist. Selbst in eisenlosen DC -Motoren, wobei KM von der Wicklung abhängt (aufgrund von Schwankungen des Kupferfüllfaktors), bleibt es im Auswahlprozess ein solides Werkzeug.

Da KM unter allen Umständen nicht die Verluste in einem elektromechanischen Gerät angeht, muss die minimale KM größer sein als berechnet, um diese Verluste anzugehen. Diese Methode ist auch eine gute Realitätsprüfung, da der Benutzer sowohl die Eingabe- als auch die Ausgangsleistung berechnet.

Die motorische Konstante befasst sich mit der grundlegenden elektromechanischen Natur eines Motors oder Generators. Die Auswahl einer geeigneten Wicklung ist einfach, nachdem ein ausreichend leistungsstarker Fall oder eine Rahmengröße ermittelt wird.

Der motorische konstante KM ist definiert als:

Km = kt/r0.5

In einer DC -Motoranwendung mit begrenzter Stromverfügbarkeit und einem bekannten Drehmoment, das an der Motorwelle erforderlich ist, wird die minimale Km eingestellt.

Für eine bestimmte Motoranwendung ist die minimale KM:

Km = t / (pin - schmollend) 0,5

Die Kraft in den Motor wird positiv sein. PIN ist einfach das Produkt des Stroms und der Spannung, vorausgesetzt, keine Phasenverschiebung zwischen ihnen.

Pin = vxi

Die Leistung des Motors wird positiv sein, da er mechanische Leistung liefert und einfach das Produkt der Rotationsgeschwindigkeit und des Drehmoments ist.

Pout = ω XT

Ein Beispiel-Kontroll-Beispiel beinhaltet einen Antriebsmechanismus vom Severtyp. Es verwendet einen Coreless DC-Motor mit 38 mm Durchmesser. Die Entscheidung wird getroffen, um die Schwindelgeschwindigkeit ohne Änderung des Verstärkers zu verdoppeln. Der vorhandene Betriebspunkt beträgt 33,9 mn-m (4,8 Unzen) und 2.000 U/min (209,44 rad/s), und die Eingangsleistung beträgt 24 V bei 1 A. Darüber hinaus ist keine Zunahme der Motorgröße akzeptabel.

Der neue Betriebspunkt wird doppelt so schnell und das gleiche Drehmoment sein. Die Beschleunigungszeit ist ein vernachlässigbarer Prozentsatz der Umzugszeit, und die Geschwindigkeitsgeschwindigkeit ist der kritische Parameter.

Berechnung der minimalen Kilometer

Km = t / (pin - schmollend) 0,5

Km = 33,9 x 10-3 nm / (24 vx 1a - -

418,88 rad/Sec x 33,9 x 10-3 nm) 0,5

Km = 33,9 x 10-3 nm / (24 W-14,2 W) 0,5

Km = 10,83 x 10-3 nm/√w

Berücksichtigen Sie die Toleranzen der Drehmomentkonstante und des Wicklungswiderstandes. Wenn beispielsweise die Drehmomentkonstante und der Wickelwiderstand ± 12% Toleranzen aufweisen, ist der schlimmste KM -Fall:

Kmwc = 0,88 kt/√ (rx 1,12) = 0,832 km

oder fast 17% unter nominalen Werten mit einer kalten Wicklung.

Die Wickelheizung reduziert KM weiter, da der Kupferwiderstand um fast 0,4%/° C steigt. Um das Problem zu verschärfen, wird das Magnetfeld mit steigenden Temperaturen abschwächen. Abhängig vom Material des permanenten Magnetzes kann dies bei einem Temperaturanstieg von 100 ° C bis zu 20% betragen. Die 20 -% -Dämpfung für den Temperaturanstieg von 100 ° C beträgt Ferritmagnete. Neodym-Boron-Eisen hat 11%und Samarium-Kobalt etwa 4%.

Interessanterweise würde bei der gleichen mechanischen Eingangsleistung, wenn das Ziel 88% Effizienz beträgt, der minimale Km von 1,863 nm/√W auf 2,406 nm/√W stiegen. Das entspricht dem gleichen Wickelwiderstand, aber eine 29% größere Drehmomentkonstante. Je höher die gewünschte Effizienz ist, desto höher ist der KM erforderlich.

Wenn im Fall der Motoranwendung der maximale verfügbare Strom und die Worst-Case-Drehmomentlast bekannt sind, berechnen Sie die niedrigste akzeptable Drehmomentkonstante unter Verwendung

Kt = t/i

Wählen Sie nach einer Motorfamilie mit ausreichend km eine Wicklung mit einer Drehmomentkonstante aus, die das Minimum leicht überschreitet. Beginnen Sie dann mit der Feststellung, ob die Wicklung in allen Fällen von Toleranzen und Anwendungsbeschränkungen zufriedenstellend funktioniert.

Die Auswahl eines Motors oder Generators durch Ermittlung des minimalen Kms in Leistungsemotor- und Effizienzgeneratoranwendungen kann eindeutig die Auswahlprozess beschleunigen. Der nächste Schritt besteht dann darin, eine geeignete Wicklung auszuwählen und sicherzustellen, dass alle Anwendungsparameter und Motor-/Generatorbeschränkungen akzeptabel sind, einschließlich Überlegungen zur Wickelverträglichkeit.

Aufgrund von Herstellungsverträglichkeiten, thermischen Effekten und internen Verlusten sollte man immer einen km, der etwas größer ist, als die Anwendung erfordert. Eine bestimmte Menge an Breitengrad ist erforderlich, da aus praktischer Sicht keine unendliche Anzahl von Wickelvariationen verfügbar sind. Je größer der KM, desto verzeihender ist es, die Anforderungen einer bestimmten Anwendung zu erfüllen.

Im Allgemeinen können praktische Effizienzstufen über 90% praktisch nicht zu tun sein. Größere Motoren und Generatoren haben größere mechanische Verluste. Dies ist auf Lager, Windage und elektromechanische Verluste wie Hysterese und Wirbelströme zurückzuführen. Pinselmotoren haben auch Verluste aus dem mechanischen Kommutierungssystem. Bei kostbarer Metallkommutation, der bei Korrekturmotoren beliebt ist, können Verluste extrem klein sein, weniger als die Lagerverluste.

Eisenlose DC -Motoren und Generatoren haben praktisch keine Hysterese- und Wirbelstromverluste in der Pinselvariante dieses Designs. In den bürstenlosen Versionen existieren diese Verluste, obwohl niedrig. Dies liegt daran, dass sich der Magnet normalerweise relativ zum hinteren Eisen des Magnetkreises dreht. Dies führt zu Wirbelstrom- und Hystereseverlusten. Es gibt jedoch bürstenlose Gleichstromversionen, in denen sich das Magnete und das Rückeneisen im Einklang bewegen. In diesen Fällen sind die Verluste normalerweise niedrig.