Paso 7: Imán y diseño 2D
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Por ahora, debe tener dimensiones de estator disponibles para usted. El objetivo de diseño de rotor de imán es un tamaño de 14 polos de imán para el estator hasta que tengas suficiente información de especificaciones hacia fuera o comprar imanes.
El proceso es bidireccional con restricciones. Claramente, el diámetro mínimo del círculo de los imanes debe ser más grande que el estator. Sin embargo, usted puede encontrarse además limitado si ya han elegido una rueda. Entonces, el diámetro interior máximo se puede utilizar en su rueda y neumático se convierte en la otra restricción mecánica: de diámetro exterior de su círculo de imán plus un grosor determinado puede está limitado por la rueda.
Utilizando herramientas en línea
Solía ser que usted tuvo que batir hacia fuera un lápiz y una calculadora y hash a algunos trigonometría seria colocar los imanes o utilizar un programa de diseño asistido por ordenador 2D... o, si tienes acceso a tienda de máquina, sólo que el motor puede más grande hasta que encaje. Abajo se encuentra una imagen de mi disposición inicial para el motor de Razer en entorno de dibujo de Autodesk Inventor.
Herramientas de diseño de rotor han surgido ahora sobre la Intergoogles. El más prominente de éstos es la calculadora de rotor de GoBrushless, que empaqueta convenientemente el trazado en una forma. Heck, incluso dibuja lo que el rotor se verá como. Vamos lo que los términos en la media página. Todas las dimensiones están en milímetros:
Del estator diámetro: El diámetro exterior máximo de su estator.
Diámetro del rotor: El diámetro interno mínimo de su rotor
Ancho del imán: suponiendo que los imanes cuadrados, qué tan amplia es su imán.
Imán grueso: Cómo gruesa es su imán. Un imán que seleccionaría para su motor casi siempre va a ser magnetizado a través de su espesor.
Polos de imanes: los imanes cuántos allí son en total. Va a ser un múltiplo de 14.
El boquete de aire (Actualizado el 28 de marzo de 2012 para incluir el factor de separación de aire para los imanes)
Único lo que he dejado fuera de la lista anterior es boquete de aire, porque el tema lo amerita su propia discusión.
La tirantez de su boquete de aire determina la cantidad de campo magnético está relacionada con su estator. El término E & M es de acoplamiento. Una más entrehierro rinde mejor acoplamiento entre imanes y el estator. Sabe usted ¿por qué la clasificación B del imán se llama remnance? Porque eso es cuánto terreno permanece en su superficie si el imán está en al aire libre, sin materiales magnéticos que rodean a sí mismo.
Un motor es un circuito magnético, y hay un conjunto de leyes que los rigen. Para fines prácticos, se reduce a más acoplamiento puede asegurarse en su circuito magnético, el más fuerte el campo en el entrehierro. La ecuación de "Factor de Gap" es:
B a = B0 * (t / (t + g))
donde t es el espesor del imán, g es el espesor radial del entrehierro, y Ba es la densidad de flujo en la superficie de su estator. Este es el flujo que generará realmente esfuerzo de torsión, por lo que realmente es el valor que debe utilizarse en la ecuación de NIBLR! B0 es la clasificación de la superficie remnance de sus imanes - para altos grados de N como N48 y N50, esto podría ser tan alto como 1.3 a 1.4. Pero si el entrehierro está floja, o el grosor del imán es pequeño en comparación con la brecha, entonces se perderá una fracción importante de él antes de la radio de estator.
Por ejemplo, si tienes tipo N42, imanes de 3mm pero un entrehierro de 1 m m, el multiplicador es 0.75! Eso significa que el valor de B usted pensamiento era cercano a 1 (ya que N42 imanes tienen aproximadamente 1 Tesla de remnance) se parece más a 0.75. Esto realmente puede lanzar su diseño del motor y hacerlo a altas velocidades (por lo tanto menos esfuerzo de torsión) de lo que esperaba del reloj.
Ahora puedes ver por qué no se puede simplemente recoger la primera ecuación de esfuerzo de torsión de la página de introducción y realizarse. La ecuación de torque actualizado es:
T = 4 * m * N * B0 * (t / t + g) * L * R.
Por lo tanto, más apretado el entrehierro el mejor - a un límite, como con todo. Si tiene décimas de milímetro airgaps, tenía mejor ser versado en el mecanizado, o tener una máquina controlada de la computadora lo haga por usted. Bamboleo en el poder de las tolerancias de mecanizado y las irregularidades pueden deshacerse de su medida de entrehierro y provocan sus imanes chocar con su estator!
Trato de tirar para un entrehierro de 0,5 mm o alrededores. 0.4, 0.6. El ancho del entrehierro, más el "espacio del violín" si algo resulta que no ajustan correctamente.
Porcentaje de llenado de imán
Esto describe la fracción de la circunferencia del rotor en el interior del anillo del imán que está ocupado por los imanes. Este número debe estar en algún lugar entre 75% y 95%, generalmente. Imanes cuadrados nunca pueden alcanzar 100% relleno a menos que usted es realmente afortunado. Números por debajo del 75% perjudicará a esfuerzo de torsión y eficacia ya que el campo B en el entrehierro se vuelve irregular.
Curiosamente, porcentajes de llenado muy alto realmente tienen un efecto ligeramente negativo hacia el rendimiento del motor, porque los imanes son tan cerca juntos que "escape" a eachother. El efecto es mínimamente sensible para motores de baja velocidad del eje, sin embargo.
Mientras que el porcentaje de llenado no es calculado en el diseñador de rotor GoBrushless, fácilmente se puede calcular por
Llenar = (14 * k * imán ancho) / (pi * diámetro del Rotor) usando unidades consistentes, como milímetros.
Metamagnets
¿Qué es eso k que me pegué en la ecuación hay? ¿Otra constante al azar para mantener? AAAAHHH
No realmente. Digamos que no te llene buena y un número aceptable de entrehierro con imanes cuadrados de pieza única, y no se puede cambiar el diámetro del rotor.
Se debe para utilizar dos pequeños imanes side-by-side para emular un solo imán grande . Esto también tiene la ventaja de conformidad mejor a las paredes alrededor del rotor. Imanes más pequeños son una mejor aproximación al Juego de la cuadratura del círculo. Al menos su entrehierro se desvía de la media, menos esfuerzo de torsión de la ondulación exhibirá su motor.
De ahí mi referencia a múltiplos de 14 anterior. Diseñador de rotor de GoBrushless a espaciar los imanes uniformemente, pero siempre y cuando encajen uniformemente, no hay ninguna razón que no puede agruparlas en grandes metamagnets, como se ve en la figura 3.
En el caso extremo de RazEr, utilicé cuatro mini imanes para hacer un polo del imán. Dos lado a lado y dos filas de profundidad. El factor de llenado fue increíblemente cercana al 100%!
Me lleva a...
Longitud del imán
Hasta este punto, su diseño ha sido exclusivamente 2D. Una vez que el perfil de la derecha de imanes, usted necesita para asegurarse de que están disponibles en la longitud correcta.
La longitud del imán puede ser amañada un poco. Óptimo, la longitud del imán es igual a la longitud del estator (L). Eso es porque el acero en el estator es lo que concentra el campo magnético generado por los devanados del motor en los imanes. Imanes más cortos tendrá como resultado en el desempeño subóptimo, tratar de evitar esto, porque parte del campo del estator va ser esencialmente tiro en espacio vacío.
También no es recomendable para especificaciones de imanes que son mucho más largos que el estator. Esto hace que la interacción con el final se vuelve de sus bobinas, que no es deseable. Un poco más largo, como el siguiente milímetro o dos hacia arriba para alcanzar un tamaño de imán común, es completamente aceptable.
En el motor de RazEr, tuve un estator ancho 35mm, pero no hay imanes de 35mm. Yo así Spec a Twin 20mm pilas de imán, que trajo el ancho del imán a 40 milímetros. Decidí vivir con el "punta electrizada de alambre", por así decirlo.
Espesor de rotor
Una de las restricciones que enfrentará es el OD del rotor. En la mejor situación posible, la identificación se establece por los imanes y tiene rienda sobre el exterior. Sin embargo, si ya tienes la rueda prospectiva y neumático elegido, podrían enfrentar límites aquí.
Esto es problemático porque no pueden hacer el rotor puede demasiado fino en las paredes. No sólo hace sufrir resistencia estructural, pero el campo magnético de imanes permanentes de sus no ser contenido adecuadamente. Si se filtra hacia fuera, entonces la fuerza del campo entrehierro B sufrirán, porque lo que sale del motor no regresar, por así decirlo.
La regla es que puede más de la mitad del grosor del imán. Va debajo de esto causará pérdida de contención de flujo rápido. No viene mal para ir sobre - de hecho, si el rotor es demasiado espeso, puede realmente ser parte de la estructura del motor. Centro comercial más motores para motos y scooters (camino-legal) grandes y los ciclomotores están hechos de esta manera. La desventaja potencial solamente a un rotor masivo es peso.
