
При заданном диаметре ротора количество магнитных полюсов на роторе напрямую влияет на доступный крутящий момент, максимальную скорость и мощность, необходимую для удержания нагрузки. Большее количество полюсов приводит к более высокому крутящему моменту, более низкой максимальной скорости и более высокому коэффициенту качества двигателя, который определяется как
Kq = T / √ P (в единицах Нм/Вт)
Эффект такой, как если бы была вставлена гипотетическая зубчатая головка; в литературе это иногда называют “магнитной передачей”.
Как это работает: Для одних и тех же размеров ротора и потока в зазоре при заданной скорости скорость изменения потока в зазоре напрямую зависит от количества полюсов, поскольку частота изменения напрямую зависит от количества полюсов. При одинаковом окне намотки, при заданном номинальном токе привода, количество витков почти постоянно (хотя некоторые конструкции допускают немного больший коэффициент заполнения, таким образом, на несколько витков больше). В результате ток возбуждения обратной ЭДС увеличивается примерно линейно с количеством полюсов. Поскольку постоянная обратной ЭДС в В/Радиан/сек равна постоянной крутящего момента в Нм/А, непрерывный крутящий момент, таким образом, увеличивается с увеличением числа полюсов. На приведенном выше графике более высокая скорость изменения потока с углом очевидна для ротора с большим числом полюсов, даже несмотря на то, что величина потока для обоих двигателей одинакова. Для заданного числа витков на полюсе статора генерируемая обратная ЭДС определяется
V = − N x (∂f / ∂t)
(количество оборотов, умноженное на скорость изменения потока со временем)
Компромисс: Хотя увеличение крутящего момента полезно, увеличенная обратная ЭДС снижает скорость, необходимую для выработки достаточного напряжения, чтобы противостоять заданному уровню питания. Таким образом, более высокий крутящий момент должен быть сопоставлен с максимальной скоростью при заданном напряжении питания.
Постоянная обратной ЭДС двигателя в вольтах/радианах/сек численно равна постоянной крутящего момента в Ньютон*метр/ампер, если потери при движении двигателя учитываются отдельно. При той же конфигурации обмотки удвоение обратной ЭДС удваивает постоянный крутящий момент, и для поддержания той же нагрузки требуется всего ½ тока. С потерями на сопротивление, равными P = I2R удвоение постоянного крутящего момента требует только ¼ мощности для поддержания заданной нагрузки с крутящим моментом. Утроение постоянной крутящего момента снижает мощность, необходимую для той же нагрузки, до 1/9 мощности – при прочих равных условиях.
Таким образом, низкоскоростные приложения с высоким крутящим моментом могут эффективно выполняться без редуктора за счет увеличения числа полюсов двигателя. Один размер не подходит всем: выбор подходящего двигателя для конкретного применения может оптимизировать производительность и свести к минимуму цену.
Аналогичным образом, для высокоскоростных применений с низким крутящим моментом лучше всего использовать двигатели с меньшим числом полюсов, чтобы избежать чрезмерной обратной ЭДС, которая в противном случае превысила бы заданное напряжение питания.
Автор: Дональд Лабриола П.Э.
QuickSilver Controls, Inc.
Свежие комментарии