Różnica w wydajności silnika 1: prędkość/moment obrotowy/rozmiar
Na świecie istnieje wiele rodzajów silników. Duży silnik i mały silnik. Silnik, który porusza się tam i z powrotem zamiast się obracać. Silnik, który na pierwszy rzut oka nie jest oczywisty, dlaczego jest tak drogi. Jednak wszystkie silniki są wybierane z jakiegoś powodu. Więc jaki rodzaj silnika, osiągów lub cech musi mieć Twój idealny silnik?
Celem tej serii jest dostarczenie wiedzy na temat tego, jak wybrać idealny silnik. Mamy nadzieję, że będzie ona przydatna, gdy wybierzesz silnik. Mamy też nadzieję, że pomoże ludziom nauczyć się podstaw silników.
Wyjaśnienie różnic w wydajności zostanie podzielone na dwie oddzielne sekcje w następujący sposób:
Prędkość/Moment obrotowy/Rozmiar/Cena ← Elementy, które omówimy w tym rozdziale
Dokładność prędkości/płynność/żywotność i łatwość konserwacji/generowanie pyłu/wydajność/ciepło
Generowanie energii/wibracje i hałas/środki zaradcze dotyczące spalin/środowisko użytkowania
1. Oczekiwania wobec silnika: ruch obrotowy
Silnik ogólnie odnosi się do silnika, który uzyskuje energię mechaniczną z energii elektrycznej, a w większości przypadków odnosi się do silnika, który uzyskuje ruch obrotowy. (Istnieje również silnik liniowy, który uzyskuje ruch prosty, ale tym razem go pominiemy.)
Więc jakiego rodzaju obrotów chcesz? Czy chcesz, aby obracały się mocno jak wiertarka, czy może chcesz, aby obracały się słabo, ale z dużą prędkością jak wentylator elektryczny? Skupiając się na różnicy w pożądanym ruchu obrotowym, dwie właściwości prędkości obrotowej i momentu obrotowego stają się ważne.
2. Moment obrotowy
Moment obrotowy to siła obrotowa. Jednostką momentu obrotowego jest N·m, ale w przypadku małych silników powszechnie stosuje się mN·m.
Silnik został zaprojektowany na różne sposoby, aby zwiększyć moment obrotowy. Im więcej zwojów przewodu elektromagnetycznego, tym większy moment obrotowy.
Ponieważ liczba uzwojeń jest ograniczona przez stały rozmiar cewki, stosuje się drut emaliowany o większej średnicy.
Nasza seria silników bezszczotkowych (TEC) o średnicy 16 mm, 20 mm i 22 mm oraz 24 mm, 28 mm, 36 mm, 42 mm, 8 rodzajów o średnicy zewnętrznej 60 mm. Ponieważ rozmiar cewki również wzrasta wraz ze średnicą silnika, można uzyskać wyższy moment obrotowy.
Silne magnesy są używane do generowania dużych momentów obrotowych bez zmiany rozmiaru silnika. Magnesy neodymowe są najsilniejszymi magnesami trwałymi, a następnie magnesy samarowo-kobaltowe. Jednak nawet jeśli użyjesz tylko silnych magnesów, siła magnetyczna wycieknie z silnika, a wyciekająca siła magnetyczna nie przyczyni się do momentu obrotowego.
Aby w pełni wykorzystać silne pole magnetyczne, laminuje się je cienkim funkcjonalnym materiałem zwanym blachą ze stali elektromagnetycznej, co ma na celu optymalizację obwodu magnetycznego.
Co więcej, ponieważ siła magnetyczna magnesów samarowo-kobaltowych jest odporna na zmiany temperatury, wykorzystanie magnesów samarowo-kobaltowych umożliwia stabilne napędzanie silnika w środowisku o dużych zmianach temperatury lub wysokich temperaturach.
3. Prędkość (obroty)
Liczba obrotów silnika jest często określana jako „prędkość”. Jest to wydajność określająca, ile razy silnik obraca się w jednostce czasu. Chociaż „rpm” jest powszechnie używane jako obroty na minutę, jest również wyrażane jako „min-1” w układzie jednostek SI.
W porównaniu z momentem obrotowym zwiększenie liczby obrotów nie jest technicznie trudne. Po prostu zmniejsz liczbę zwojów w cewce, aby zwiększyć liczbę zwojów. Jednak ponieważ moment obrotowy maleje wraz ze wzrostem liczby obrotów, ważne jest spełnienie zarówno wymagań dotyczących momentu obrotowego, jak i liczby obrotów.
Ponadto, jeśli używasz dużej prędkości, najlepiej jest używać łożysk kulkowych zamiast ślizgowych. Im wyższa prędkość, tym większa strata oporu tarcia, tym krótsza żywotność silnika.
W zależności od dokładności wału, im wyższa prędkość, tym większy hałas i problemy związane z wibracjami. Ponieważ silnik bezszczotkowy nie ma ani szczotki, ani komutatora, wytwarza mniej hałasu i wibracji niż silnik szczotkowy (który styka szczotkę z obracającym się komutatorem).
Krok 3: Rozmiar
Jeśli chodzi o idealny silnik, rozmiar silnika jest również jednym z ważnych czynników wydajności. Nawet jeśli prędkość (obroty) i moment obrotowy są wystarczające, nie ma sensu, jeśli nie można go zainstalować w produkcie końcowym.
Jeśli chcesz po prostu zwiększyć prędkość, możesz zmniejszyć liczbę zwojów drutu, nawet jeśli liczba zwojów jest mała, ale jeśli nie ma minimalnego momentu obrotowego, nie będzie się obracał. Dlatego konieczne jest znalezienie sposobów na zwiększenie momentu obrotowego.
Oprócz stosowania powyższych silnych magnesów, ważne jest również zwiększenie współczynnika wypełnienia uzwojenia. Mówiliśmy o zmniejszeniu liczby uzwojeń drutu, aby zapewnić liczbę obrotów, ale nie oznacza to, że drut jest luźno nawinięty.
Dzięki zastosowaniu grubych drutów zamiast zmniejszania liczby zwojów, mogą płynąć duże ilości prądu i można uzyskać wysoki moment obrotowy nawet przy tej samej prędkości. Współczynnik przestrzenny jest wskaźnikiem tego, jak ciasno nawinięty jest drut. Niezależnie od tego, czy zwiększa się liczbę cienkich zwojów, czy zmniejsza liczbę grubych zwojów, jest to ważny czynnik w uzyskiwaniu momentu obrotowego.
Ogólnie rzecz biorąc, wydajność silnika zależy od dwóch czynników: żelaza (magnes) i miedzi (uzwojenie).
Czas publikacji: 21-07-2023
