Motor sabiti, hareket kontrol uygulamalarında DC motorların seçilmesine yardımcı olur. Fırçalı ve fırçasız DC motorlar, güç hassasiyeti veya verimlilik gerektiren uygulamalarda iyi bir seçimdir.

Çoğu zaman, bir DC motor veya jeneratör veri sayfası, tork hassasiyetinin sargı direncinin kareköküne bölünmesiyle elde edilen motor sabiti Km'yi içerecektir. Çoğu tasarımcı, bu içsel motor özelliğini, DC motorları seçerken pratik bir değeri olmayan, yalnızca motor tasarımcısı için yararlı olan ezoterik bir değer olarak görür.

Ancak Km, bir DC motor seçerken yinelemeli süreci azaltmaya yardımcı olabilir çünkü genellikle belirli bir durumda veya çerçeve boyutundaki motorda sargıdan bağımsızdır. Km'nin sargıya bağlı olduğu (bakır dolgu faktöründeki değişiklikler nedeniyle) demirsiz DC motorlarda bile seçim sürecinde sağlam bir araç olmaya devam eder.

Km, her durumda bir elektromekanik cihazdaki kayıpları ele almadığından, bu kayıpları ele almak için minimum Km hesaplanandan daha büyük olmalıdır. Bu yöntem aynı zamanda iyi bir gerçeklik kontrolüdür çünkü kullanıcıyı hem giriş hem de çıkış gücünü hesaplamaya zorlar.

Motor sabiti, bir motor veya jeneratörün temel elektromekanik doğasını ele alır. Uygun bir sargı seçmek, yeterince güçlü bir kasa veya çerçeve boyutu belirlendikten sonra basittir.

Motor sabiti Km şu şekilde tanımlanır:

Km = KT/R0,5

Sınırlı güç kullanılabilirliğine sahip ve motor şaftında ihtiyaç duyulan tork bilinen bir DC motor uygulamasında minimum Km ayarlanacaktır.

Belirli bir motor uygulaması için minimum Km şu şekilde olacaktır:

Km = T / (PİN – PÇIKIŞ)0,5

Motora gelen güç pozitif olacaktır. PIN, aralarında faz kayması olmadığı varsayılarak, akım ve voltajın ürünüdür.

PIN = VXI

Motordan çıkan güç pozitif olacaktır, çünkü mekanik güç sağlar ve basitçe dönme hızı ve torkun çarpımıdır.

PUT = ω XT

Bir hareket kontrol örneği, bir gantry tipi tahrik mekanizmasını içerir. 38 mm çapında çekirdeksiz bir DC motor kullanır. Amplifikatörde hiçbir değişiklik yapılmadan dönüş hızının iki katına çıkarılmasına karar verilir. Mevcut çalışma noktası 33,9 mN-m (4,8 oz-in.) ve 2.000 rpm'dir (209,44 rad/sn) ve giriş gücü 1 A'da 24 V'tur. Ayrıca, motor boyutunda herhangi bir artış kabul edilemez.

Yeni çalışma noktası iki kat hızda ve aynı torkta olacaktır. Hızlanma süresi hareket süresinin ihmal edilebilir bir yüzdesidir ve dönüş hızı kritik parametredir.

Minimum Km'nin hesaplanması

Km = T / (PİN – PÇIKIŞ)0,5

Km = 33,9 X 10-3 Nm / (24 VX 1A -

418,88 rad/sn 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

Tork sabiti ve sargı direncinin toleranslarını hesaba katın. Örneğin, tork sabiti ve sargı direnci ±%12 toleransa sahipse, en kötü durum Km şöyle olacaktır:

KMWC = 0,88 KT/√(RX 1,12) = 0,832 Km

veya soğuk sargı ile nominal değerlerin yaklaşık %17 altında.

Sargı ısıtması, bakır özdirenci neredeyse %0,4/°C arttığından Km'yi daha da azaltacaktır. Ve sorunu daha da kötüleştirmek için, manyetik alan artan sıcaklıklarla zayıflayacaktır. Kalıcı mıknatıs malzemesine bağlı olarak, bu 100°C'lik bir sıcaklık artışı için %20 kadar olabilir. 100°C'lik mıknatıs sıcaklık artışı için %20'lik zayıflama ferrit mıknatıslar içindir. Neodimyum-bor-demir %11'e ve samaryum kobalt yaklaşık %4'e sahiptir.

İlginçtir ki, aynı mekanik giriş gücü için, hedef %88 verimlilik ise, minimum Km 1,863 Nm/√W'dan 2,406 Nm/√W'a çıkar. Bu, aynı sargı direncine sahip olmakla ancak %29 daha büyük bir tork sabitine sahip olmakla eşdeğerdir. İstenen verimlilik ne kadar yüksekse, gereken Km de o kadar yüksek olur.

Motor uygulaması durumunda mevcut maksimum akım ve en kötü durum tork yükü biliniyorsa, aşağıdakini kullanarak kabul edilebilir en düşük tork sabitini hesaplayın:

KT = T/I

Yeterli Km'ye sahip bir motor ailesi bulduktan sonra, minimumu biraz aşan bir tork sabitine sahip bir sargı seçin. Daha sonra sargının, tüm tolerans ve uygulama kısıtlamaları durumlarında tatmin edici bir performans gösterip göstermeyeceğini belirlemeye başlayın.

Açıkça, güç-hassas motor ve verimlilik-zorlayıcı jeneratör uygulamalarında minimum Km'yi belirleyerek bir motor veya jeneratör seçmek, seçim sürecini hızlandırabilir. Sonraki adım, uygun bir sargı seçmek ve sargı toleransı hususları dahil olmak üzere tüm uygulama parametrelerinin ve motor/jeneratör sınırlamalarının kabul edilebilir olduğundan emin olmak olacaktır.

Üretim toleransları, termal etkiler ve iç kayıplar nedeniyle, her zaman uygulamanın gerektirdiğinden biraz daha büyük bir Km seçilmelidir. Pratik bir bakış açısından sonsuz sayıda sargı varyasyonu mevcut olmadığından belirli bir miktarda serbestlik gerekir. Km ne kadar büyükse, belirli bir uygulamanın gereksinimlerini karşılamada o kadar affedicidir.

Genel olarak, %90'ın üzerindeki pratik verimlilikler neredeyse elde edilemez olabilir. Daha büyük motorlar ve jeneratörler daha büyük mekanik kayıplara sahiptir. Bunun nedeni, histerezis ve girdap akımları gibi yatak, rüzgar ve elektromekanik kayıplardır. Fırça tipi motorlarda da mekanik komütasyon sisteminden kaynaklanan kayıplar vardır. Çekirdeksiz motorlarda popüler olan değerli metal komütasyonunda, kayıplar yatak kayıplarından daha az, son derece küçük olabilir.

Bu tasarımın fırça versiyonunda demirsiz dc motorlar ve jeneratörler neredeyse hiç histerezis ve girdap akımı kaybına sahip değildir. Fırçasız versiyonlarda, düşük olsa da bu kayıplar mevcuttur. Bunun nedeni mıknatısın genellikle manyetik devrenin arka demirine göre dönmesidir. Bu, girdap akımı ve histerezis kayıplarına neden olur. Ancak, mıknatıs ve arka demirin birlikte hareket ettiği fırçasız dc versiyonları da vardır. Bu durumlarda, kayıplar genellikle düşüktür.