모션 제어 응용 분야에서 DC 모터를 선택하는 모터 상수 보조제. 브러시드 및 브러시리스 DC 모터는 전력 민감성 또는 효율성 갈망 응용 분야에서 좋은 선택입니다.

많은 경우, DC 모터 또는 발전기 데이터 시트에는 모터 상수 KM이 포함되며, 이는 토크 감도가 권선 저항의 제곱근으로 나눈 값입니다. 대부분의 디자이너는이 고유 한 모터 속성을 DC 모터를 선택하는 데 실질적인 가치가없는 모터 디자이너에게만 유용한 공로의 난해한 인물로 본다.

그러나 KM은 일반적으로 주어진 케이스 또는 프레임 크기 모터에서 독립적이기 때문에 DC 모터를 선택할 때 반복 프로세스를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. KM이 와인딩에 의존하는 Ironless DC Motors에서도 (구리 충전 계수의 변화로 인해) 선택 과정에서 견고한 도구로 남아 있습니다.

KM은 모든 상황에서 전자 기계 장치의 손실을 다루지 않기 때문에 최소 km는 해당 손실을 해결하기 위해 계산 된 것보다 커야합니다. 이 방법은 또한 사용자가 입력 및 출력 전력을 계산하도록 강요하기 때문에 현실 점검도 좋습니다.

모터 상수는 모터 또는 발전기의 기본 전기 기계적 특성을 다룹니다. 적절한 강력한 케이스 또는 프레임 크기를 결정한 후 적절한 권선을 선택하는 것은 간단합니다.

모터 상수 km은 다음과 같이 정의됩니다.

km = kt/r0.5

제한된 전력 가용성 및 모터 샤프트에 필요한 알려진 토크를 갖는 DC 모터 응용 프로그램에서 최소 km가 설정됩니다.

주어진 모터 적용의 경우 최소 km는 다음과 같습니다.

km = t / (핀 - 푸트) 0.5

모터에 대한 전원은 양수가 될 것입니다. PIN은 단순히 전류 및 전압의 산물로, 위상 사이의 위상 이동이 없다고 가정합니다.

핀 = vxi

모터의 전원은 기계적 전력을 공급하고 단순히 회전 속도와 토크의 산물이기 때문에 양수가 될 것입니다.

pout = ω xt

모션 제어 예에는 갠트리 유형 드라이브 메커니즘이 포함됩니다. 38mm 직경의 Coreless DC 모터를 사용합니다. 앰프의 변화없이 슬리트 속도를 두 배로 늘리기로 결정했습니다. 기존 작동 지점은 33.9 mn-m (4.8 oz-in.) 및 2,000 rpm (209.44 rad/sec)이고 입력 전력은 1 A에서 24V입니다. 또한 모터 크기의 증가는 허용되지 않습니다.

새로운 작동 지점은 속도의 두 배나 동일한 토크입니다. 가속 시간은 이동 시간의 무시할만한 백분율이며, Slew 속도는 중요한 매개 변수입니다.

최소 km 계산

km = t / (핀 - 푸트) 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

토크 상수 및 와인딩 저항의 공차를 설명하십시오. 예를 들어, 토크 상수와 와인딩 저항이 ± 12% 공차를 갖는 경우 KM 최악의 경우가 있습니다.

KMWC = 0.88 kt/√ (Rx 1.12) = 0.832 km

또는 차가운 와인딩으로 공칭 값보다 거의 17% 낮습니다.

구리 저항력은 거의 0.4%/° C로 상승하기 때문에 와인딩 가열은 KM을 더욱 감소시킵니다. 그리고 문제를 악화시키기 위해, 자기장은 온도가 상승하면서 약화 될 것이다. 영구 매그네트 재료에 따라 온도가 100 ° C 상승하면 20%가 될 수 있습니다. 100 ° C 자석 온도 상승에 대한 20% 감쇠는 페라이트 자석에 대한 것입니다. Neodymium-Boron-Iron은 11%, 사마륨 코발트는 약 4%입니다.

흥미롭게도, 동일한 기계적 입력 전력의 경우 대상이 88% 효율 인 경우 최소 km는 1.863 nm/√w에서 2.406 nm/√w로 이동합니다. 이는 와인딩 저항이 동일하지만 29% 더 큰 토크 상수와 동일합니다. 원하는 효율이 높을수록 KM이 높아집니다.

모터 애플리케이션의 경우 사용 가능한 최대 전류와 최악의 토크 부하가 알려진 경우 사용하여 허용 가능한 토크 상수를 계산하십시오.

kt = t/i

KM이 충분한 모터 패밀리를 찾은 후 최소값을 약간 초과하는 토크 상수를 가진 권선을 선택하십시오. 그런 다음 모든 공차 및 응용 제약 조건의 경우 와인딩이 의지가 만족스럽게 수행할지 여부를 결정합니다.

분명히, 전력에 민감한 모터의 최소 km를 결정하여 모터 또는 발전기를 선택하면 효율성 상담 발전기 응용 프로그램이 선택 프로세스 속도를 높일 수 있습니다. 그런 다음 다음 단계는 적절한 권선을 선택하고 와인딩 내성 고려 사항을 포함하여 모든 응용 프로그램 매개 변수 및 모터/발전기 제한이 허용되는지 확인하는 것입니다.

제조 공차, 열 효과 및 내부 손실로 인해 항상 응용 프로그램이 요구하는 것보다 약간 더 큰 km를 선택해야합니다. 실제적인 관점에서 이용할 수있는 무한한 수의 와인딩 변화가 없기 때문에 일정량의 위도가 필요합니다. KM이 클수록 주어진 응용 프로그램의 요구 사항을 만족시키는 것이 더 용서됩니다.

일반적으로 90% 이상의 실질적인 효율성은 사실상 볼 수 없을 수 있습니다. 더 큰 모터와 발전기는 더 큰 기계적 손실을 가지고 있습니다. 이것은 히스테리시스 및 와전류와 같은 베어링, 바람 및 전자 기계적 손실 때문입니다. 브러시 유형 모터는 기계식 정류 시스템의 손실도 있습니다. 코스리스 모터로 인기있는 귀금속 통근의 경우 손실은 매우 작으며 베어링 손실보다 작을 수 있습니다.

Ironless DC 모터 및 발전기는이 설계의 브러시 변형에서 히스테리시스 및 와상 전류 손실이 거의 없습니다. 브러시리스 버전에서는 이러한 손실이 낮지 만 존재합니다. 자석이 일반적으로 자기 회로의 후면 철에 비해 회전하기 때문입니다. 이것은 와전류 및 히스테리시스 손실을 유도합니다. 그러나 자석과 백 아이언이 일제히 움직이는 브러시리스 DC 버전이 있습니다. 이 경우 손실은 일반적으로 낮습니다.