Moottorin vakio auttaa valittuaan tasavirtamoottorit liikkeenohjaussovelluksissa. Harjatut ja harjattomat tasavirtamoottorit ovat hyvä valinta voimansiirto- tai tehokkuushalu -sovelluksissa.

Monta kertaa tasavirtamoottori- tai generaattoritietolomake sisältää moottorin vakiona KM, joka on vääntömomentin herkkyys jaettuna käämityskestävyyden neliöjuurella. Useimmat suunnittelijat näkevät tämän luontaisen moottorin ominaisuuden esoteerisena ansiolukuna, joka on hyödyllinen vain moottorisuunnittelijalle, ilman käytännöllistä arvoa DC -moottorien valinnassa.

Mutta KM voi auttaa vähentämään iteratiivista prosessia DC -moottorin valinnassa, koska se on yleensä käämitys riippumaton tietyssä tapauksessa tai rungon koon moottorissa. Jopa Ironless DC -moottoreissa, joissa KM riippuu käämityksestä (kuparin täyttökertoimen variaatioista), se on edelleen kiinteä työkalu valintaprosessissa.

Koska KM ei kata kaikissa olosuhteissa sähkömekaanisessa laitteessa olevia häviöitä, vähintään KM: n on oltava suurempi kuin lasketaan näiden häviöiden ratkaisemiseksi. Tämä menetelmä on myös hyvä todellisuuden tarkistus, koska se pakottaa käyttäjän laskemaan sekä syöttö- että lähtöteho.

Moottorin vakio käsittelee moottorin tai generaattorin perustavanlaatuista sähkömekaanista luonnetta. Sopivan käämin valitseminen on yksinkertaista määritettyään riittävän tehokkaan koon tai kehyksen koon.

Moottorin vakio KM määritellään seuraavasti:

Km = kt/r0,5

DC -moottorisovelluksessa, jolla on rajoitettu virran saatavuus ja moottorin akselilla vaadittava tunnettu vääntömomentti, asetetaan vähintään km.

Tietylle moottorisovellukselle vähintään km on:

Km = t / (nasta - pout) 0,5

Voima moottoriin on positiivinen. PIN on yksinkertaisesti virran ja jännitteen tuote olettaen, että niiden välillä ei ole vaihesiirtoa.

Nasta = vxi

Moottorin teho on positiivinen, koska se toimittaa mekaanisen tehon ja on yksinkertaisesti pyörimisnopeuden ja vääntömomentin tuote.

Pout = ω xt

Liikkeenhallintaesimerkki sisältää poraustyyppisen käyttömekanismin. Se käyttää 38 mm: n halkaisijaa Coreless DC-moottoria. Päätös päätetään kaksinkertaistaa käännyn nopeus ilman muutoksia vahvistimessa. Nykyinen toimintapiste on 33,9 mn-m (4,8 unssia) ja 2 000 rpm (209,44 rad/s) ja syöttöteho on 24 V 1 A: ssa. Lisäksi moottorin koon lisääntyminen ei ole hyväksyttävää.

Uusi käyttöpiste on kaksinkertainen nopeudella ja sama vääntömomentti. Kiihtyvyysaika on vähäinen prosenttiosuus liikkumisajasta, ja lämmitysnopeus on kriittinen parametri.

Vähintään km laskeminen

Km = t / (nasta - pout) 0,5

Km = 33,9 x 10-3 nm / (24 VX 1A -

418,88 rad/s 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

Käsittele vääntömomentin vakio- ja käämitysvastuksen toleranssit. Esimerkiksi, jos vääntömomentin vakio ja käämityskestävyys on ± 12% toleransseja, pahin tapaus on:

KMWC = 0,88 kt/√ (RX 1,12) = 0,832 km

tai melkein 17% alle nimellisarvot, joissa on kylmä käämi.

Käämityslämmitys vähenee edelleen km, koska kupariristillisyys nousee lähes 0,4%/° C. Ja ongelman pahentamiseksi magneettikenttä vaimentaa nousevilla lämpötiloilla. Pysyvästä magneettimateriaalista riippuen tämä voi olla jopa 20% 100 ° C: n lämpötilan nousussa. 20%: n vaimennus 100 ° C: n magneetin lämpötilan nousussa on ferriittimagneetit. Neodyymi-boori-rauta on 11%ja samariumkoboltti noin 4%.

Mielenkiintoista on, että samaan mekaaniseen syöttötehoon, jos tavoite on 88%: n tehokkuus, vähintään KM nousisi 1,863 nm/√W: n arvoon 2,406 nm/√W. Se vastaa samaa käämityskestävyyttä, mutta 29% suurempi vääntömomentti. Mitä korkeampi tehokkuus toivottiin, sitä korkeampi KM tarvitaan.

Jos moottorisovelluksen tapauksessa tiedetään käytettävissä oleva maksimivirta ja pahimman tapauksen vääntömomentin kuorma, laske alhaisin hyväksyttävä vääntömomenttivakio käyttämällä

Kt = t/i

Kun olet löytänyt moottoriperheen, jolla on riittävä kilometri, valitse käämi, jonka vääntömomentti vakio ylittää hieman minimin. Aloita sitten, onko käämitys kaikissa toleranssien ja sovellusrajoitteiden tapauksissa tyydyttävästi.

On selvää, että moottorin tai generaattorin valitseminen määrittämällä ensin vähimmäiskmiteherkällä moottori- ja tehokkuushallintageneraattorisovelluksissa voi nopeuttaa valintaprosessia. Seuraava askel on sitten valita sopiva käämitys ja varmistaa, että kaikki sovellusparametrit ja moottori-/generaattorien rajoitukset ovat hyväksyttäviä, mukaan lukien käämitystoleranssinäkökohdat.

Valmistustoleranssien, lämpövaikutusten ja sisäisten häviöiden vuoksi tulisi aina valita km jonkin verran suurempi kuin sovellus vaatii. Tarvitaan tietyn määrän leveysastetta, koska käytännöllisestä näkökulmasta ei ole ääretön määrä käämitysvaihteluita. Mitä suurempi KM, sitä anteeksiantavampi se täyttää tietyn sovelluksen vaatimukset.

Yleensä yli 90%: n käytännön tehokkuus voi olla käytännössä saavuttamaton. Suuremmilla moottoreilla ja generaattoreilla on suurempia mekaanisia häviöitä. Tämä johtuu laakerista, tuuletusta ja sähkömekaanisista häviöistä, kuten hystereesistä ja pyörrevirtoista. Harjatyyppisillä moottoreilla on myös tappioita mekaanisesta kommutointijärjestelmästä. Palometallikommutoinnin tapauksessa Coreless Motorsin suosittu tappiot voivat olla erittäin pieniä, vähemmän kuin laakerin menetykset.

Ironittomat tasavirtamoottorit ja generaattorit eivät käytännössä ole hystereesiä ja pyörrevirtahäviöitä tämän suunnittelun harjavariantissa. Harjattomissa versioissa näitä tappioita, vaikkakin alhaisia, ovat olemassa. Tämä johtuu siitä, että magneetti pyörii yleensä suhteessa magneettisen piirin takaraudaan. Tämä indusoi pyörrevirta- ja hystereesihäviöitä. On kuitenkin harjattomia tasavirtaversioita, joissa magneetti ja takarauta liikkuvat yhdessä. Näissä tapauksissa tappiot ovat yleensä alhaiset.