Gli argomenti che tratteremo in questo capitolo sono:
Precisione della velocità/fluidità/durata e manutenibilità/generazione di polvere/efficienza/calore/vibrazioni e rumore/contromisure di scarico/ambiente di utilizzo
1. Stabilità giroscopica e precisione
Quando il motore viene azionato a velocità costante, manterrà una velocità uniforme per inerzia ad alta velocità, mentre a bassa velocità varierà in base alla forma del nucleo del motore.
Nei motori brushless scanalati, l'attrazione tra i denti scanalati e il magnete del rotore pulsa a basse velocità. Tuttavia, nel caso del nostro motore brushless senza scanalature, poiché la distanza tra il nucleo dello statore e il magnete è costante lungo la circonferenza (il che significa che la magnetoresistenza è costante lungo la circonferenza), è improbabile che si producano ondulazioni anche a basse tensioni. Velocità.
2. Durata, manutenibilità e generazione di polvere
I fattori più importanti da considerare quando si confrontano i motori a spazzole e quelli senza spazzole sono la durata, la manutenibilità e la produzione di polvere. Poiché le spazzole e il collettore entrano in contatto tra loro durante la rotazione del motore a spazzole, la parte di contatto si usura inevitabilmente a causa dell'attrito.
Di conseguenza, l'intero motore deve essere sostituito e la polvere dovuta all'usura diventa un problema. Come suggerisce il nome, i motori brushless non hanno spazzole, quindi hanno una durata maggiore, sono più facili da manutenere e producono meno polvere rispetto ai motori con spazzole.
3. Vibrazioni e rumore
I motori a spazzole producono vibrazioni e rumore a causa dell'attrito tra la spazzola e il collettore, mentre i motori brushless no. I motori brushless scanalati producono vibrazioni e rumore a causa della coppia generata dalla scanalatura, mentre i motori scanalati e i motori a coppa cava no.
La condizione in cui l'asse di rotazione del rotore si discosta dal centro di gravità è detta squilibrio. Quando un rotore sbilanciato ruota, si generano vibrazioni e rumore, che aumentano con l'aumentare della velocità del motore.
4. Efficienza e generazione di calore
Il rapporto tra l'energia meccanica in uscita e l'energia elettrica in ingresso rappresenta l'efficienza del motore. La maggior parte delle perdite che non si trasformano in energia meccanica si trasformano in energia termica, che riscalda il motore. Le perdite del motore includono:
(1). Perdita di rame (perdita di potenza dovuta alla resistenza dell'avvolgimento)
(2). Perdita di ferro (perdita per isteresi del nucleo dello statore, perdita per correnti parassite)
(3) Perdita meccanica (perdita causata dalla resistenza d'attrito dei cuscinetti e delle spazzole e perdita causata dalla resistenza dell'aria: perdita dovuta alla resistenza del vento)
Le perdite di rame possono essere ridotte ispessendo il filo smaltato per diminuire la resistenza dell'avvolgimento. Tuttavia, se il filo smaltato viene reso più spesso, gli avvolgimenti risulteranno difficili da installare nel motore. Pertanto, è necessario progettare una struttura di avvolgimento adatta al motore aumentando il fattore di ciclo di lavoro (il rapporto tra la sezione del conduttore e l'area della sezione trasversale dell'avvolgimento).
Se la frequenza del campo magnetico rotante è più alta, le perdite nel ferro aumenteranno, il che significa che la macchina elettrica con una velocità di rotazione più elevata genererà molto calore a causa delle perdite nel ferro. Nelle perdite nel ferro, le perdite per correnti parassite possono essere ridotte assottigliando la lamiera d'acciaio laminata.
Per quanto riguarda le perdite meccaniche, i motori a spazzole presentano sempre perdite meccaniche dovute all'attrito tra le spazzole e il collettore, a differenza dei motori brushless. In termini di cuscinetti, il coefficiente di attrito dei cuscinetti a sfera è inferiore a quello dei cuscinetti a strisciamento, il che migliora l'efficienza del motore. I nostri motori utilizzano cuscinetti a sfera.
Il problema del riscaldamento è che, anche se l'applicazione non ha limiti di temperatura, il calore generato dal motore ne ridurrà le prestazioni.
Quando l'avvolgimento si riscalda, la resistenza (impedenza) aumenta e il flusso di corrente diventa difficoltoso, con conseguente diminuzione della coppia. Inoltre, quando il motore si surriscalda, la forza magnetica del magnete si riduce a causa della smagnetizzazione termica. Pertanto, la generazione di calore non può essere ignorata.
Poiché i magneti al samario-cobalto presentano una smagnetizzazione termica inferiore rispetto ai magneti al neodimio a causa del calore, vengono scelti nelle applicazioni in cui la temperatura del motore è più elevata.
Data di pubblicazione: 21 luglio 2023