Constante du moteur aide à sélectionner les moteurs CC dans les applications de contrôle de mouvement. Les moteurs CC brossés et sans balais sont un bon choix dans les applications sensibles à la puissance ou à l'efficacité.

Souvent, une fiche technique de moteur à courant continu ou de générateur comprendra le km constant du moteur, qui est la sensibilité au couple divisée par la racine carrée de la résistance à l'enroulement. La plupart des concepteurs considèrent cette propriété de moteur intrinsèque comme une figure ésotérique du mérite utile uniquement au concepteur de moteur, sans valeur pratique dans la sélection des moteurs CC.

Mais KM peut aider à réduire le processus itératif dans la sélection d'un moteur à courant continu car il est généralement indépendant dans un cas ou un moteur de taille de trame. Même dans les moteurs CC sans fer, où KM dépend de l'enroulement (en raison des variations du facteur de remplissage du cuivre), il reste un outil solide dans le processus de sélection.

Parce que KM ne traite pas des pertes dans un dispositif électromécanique en toutes circonstances, le km minimum doit être plus élevé que calculé pour résoudre ces pertes. Cette méthode est également une bonne vérification de la réalité car elle oblige l'utilisateur à calculer à la fois la puissance d'entrée et de sortie.

La constante du moteur traite de la nature électromécanique fondamentale d'un moteur ou d'un générateur. La sélection d'un enroulement approprié est simple après avoir déterminé un boîtier ou une taille de châssis suffisamment puissante.

Le moteur constant km est défini comme:

Km = kt / r0.5

Dans une application de moteur à courant continu avec une disponibilité de puissance limitée et un couple connu requis sur l'arbre du moteur, le kilomètre minimum sera défini.

Pour une application de moteur donnée, le km minimum sera:

Km = t / (broche - moue) 0,5

La puissance dans le moteur sera positive. La broche est simplement le produit du courant et de la tension, en supposant aucun décalage de phase entre eux.

Broche = vxi

La puissance du moteur sera positive, car elle fournit une puissance mécanique et est simplement le produit de la vitesse et du couple de rotation.

Moue = ω xt

Un exemple de contrôle de mouvement comprend un mécanisme d'entraînement de type portique. Il utilise un moteur à courant continu de 38 mm de diamètre. La décision est prise de doubler la vitesse de balayage sans changement dans l'amplificateur. Le point de fonctionnement existant est de 33,9 mn-m (4,8 oz-pouces) et 2 000 tr / min (209,44 rad / sec) et la puissance d'entrée est de 24 V à 1 A. De plus, aucune augmentation de la taille du moteur n'est acceptable.

Le nouveau point d'opération sera à deux fois la vitesse et le même couple. Le temps d'accélération est un pourcentage négligeable du temps de déplacement, et la vitesse de balayage est le paramètre critique.

Calcul du km minimum

Km = t / (broche - moue) 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

Comptez les tolérances de la résistance constante et de l'enroulement du couple. Par exemple, si la constante de couple et la résistance à l'enroulement ont des tolérances de ± 12%, le pire des cas sera:

KMWC = 0,88 KT / √ (RX 1,12) = 0,832 km

ou près de 17% en dessous des valeurs nominales avec un enroulement froid.

Le chauffage de l'enroulement réduira encore KM car la résistivité du cuivre augmente près de 0,4% / ° C. Et pour exacerber le problème, le champ magnétique s'atténuera avec l'augmentation des températures. Selon le matériau aimant permanent, cela pourrait atteindre 20% pour une augmentation de 100 ° C de température. L'atténuation à 20% pour l'élévation de la température de l'aimant de 100 ° C est destinée aux aimants de ferrite. Le néodyme-boron-fer a 11% et le samarium cobalt environ 4%.

Fait intéressant, pour la même puissance d'entrée mécanique, si la cible est de 88% d'efficacité, alors le km minimum passerait de 1,863 nm / √w à 2,406 nm / √w. Cela équivaut à avoir la même résistance à l'enroulement mais à une constante de couple de 29% plus élevée. Plus l'efficacité souhaitée est élevée, plus le km est nécessaire.

Si dans le cas de l'application du moteur, le courant maximum disponible et la charge de couple le pire des cas sont connues, calculez la constante de couple acceptable la plus basse en utilisant

Kt = t / i

Après avoir trouvé une famille de moteurs avec suffisamment de km, sélectionnez un enroulement qui a une constante de couple qui dépasse légèrement le minimum. Commencez ensuite à déterminer si l'enroulement, dans tous les cas de tolérances et de contraintes d'application, effectuera de manière satisfaisante.

De toute évidence, le choix d'un moteur ou d'un générateur en déterminant d'abord le km minimum dans les applications de générateur de moteur et d'efficacité sensibles à la puissance peut accélérer le processus de sélection. L'étape suivante sera ensuite de sélectionner un enroulement approprié et de s'assurer que tous les paramètres d'application et les limitations du moteur / générateur sont acceptables, y compris les considérations de tolérance à l'énergie.

En raison des tolérances de fabrication, des effets thermiques et des pertes internes, il faut toujours choisir un km quelque peu plus grand que l'exige l'application. Une certaine quantité de latitude est nécessaire car il n'y a pas de nombre infini de variations d'enroulement disponibles d'un point de vue pratique. Plus le km est grand, plus il est indulgent pour satisfaire les exigences d'une demande donnée.

En général, les efficacités pratiques supérieures à 90% peuvent être pratiquement impossibles à terme. Les moteurs et générateurs plus grands ont des pertes mécaniques plus importantes. Cela est dû à des pertes de roulement, de vent et d'électromécaniques comme l'hystérésis et les courants de Foucault. Les moteurs de type pinceau ont également des pertes du système de commutation mécanique. Dans le cas de la commutation en métal précieuse, populaire auprès des moteurs sans noyau, les pertes peuvent être extrêmement petites, moins que les pertes de roulements.

Les moteurs et générateurs CC sans fer n'ont pratiquement pas d'hystérésis et de pertes de courant de Foucault dans la variante de la brosse de cette conception. Dans les versions sans balais, ces pertes, bien que faibles, existent. En effet, l'aimant tourne généralement par rapport au fer arrière du circuit magnétique. Cela induit le courant de Foucault et les pertes d'hystérésis. Cependant, il existe des versions DC sans balais qui ont l'aimant et le fer arrière se déplaçant à l'unisson. Dans ces cas, les pertes sont généralement faibles.