Дәл роботтардың қосылыстарында, дрондардың роторларының астында, тіпті медициналық жабдықтың нәзік операцияларында да негізгі компонент жасырылады - жақтаусыз айналу моменті қозғалтқышы . Олардың ішінде ротор магнитінің доғалық коэффициенті қозғалтқыштың жұмысына әсер ететін жұмбақ күш болып табылады.
Заманауи технологияда жақтаусыз момент қозғалтқыштары роботты қосылыстар, медициналық роботтар және ұшқышсыз қозғалу жүйелері үшін негізгі компоненттерге айналды. Дәстүрлі қозғалтқыштардан айырмашылығы, жақтаусыз айналу моменті қозғалтқыштары жақтаусыз дизайнды қабылдайды.шағын өлшеммен, жеңіл салмақпен, төмен инерциямен және ықшам құрылыммен сипатталатын
Қозғалтқыштың жұмысына әсер ететін көптеген факторлардың ішінде ротор магнитінің доғалық коэффициенті магнит өрісінің таралуында және қозғалтқыштың жалпы өнімділігінде шешуші рөл атқарады. Бұл мақала кішкентай болып көрінетін, бірақ өмірлік маңызды параметрді терең түсінуге мүмкіндік береді.
01 Рамасыз момент қозғалтқыштарына кіріспе
Рамасыз крутящий қозғалтқыш - қозғалтқыштың жаңа түрі арнайы қолдану сценарийлері үшін арнайы әзірленген . Ол дәстүрлі қозғалтқыштардың рамалық құрылымын алып тастап, статор мен роторды тікелей тұтынушы жабдығына біріктіреді.
Бұл дизайн қозғалтқышқа жоғары қуат тығыздығын және ықшам құрылымды береді, бұл оны кеңістік шектеулі қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.
02 Доға коэффициентінің анықтамасы және маңызы
Доға коэффициенті (немесе полюс доғасының коэффициенті) тұрақты магнит полюсі доғасының ұзындығының полюс қадамына қатынасын білдіреді . Бұл магниттік полюстердің қамту ауқымын сипаттайтын маңызды параметр. Қозғалтқыш конструкциясында доға коэффициенті ауа саңылауының магнит өрісінің таралуына және толқын пішініне тікелей әсер етеді, осылайша қозғалтқыштың айналу моментінің өнімділігіне және жұмыс тегістігіне әсер етеді.
Сәйкес доға коэффициенті ауа саңылауының магнит өрісінің таралуын синусоидалы толқынға жақындатады, гармоникалық мазмұнды азайтады , моменттің толқынын азайтады, осылайша қозғалтқыштың басқару дәлдігі мен жұмыс тиімділігін арттырады.
Зерттеулер көрсеткендей, 0,85 полюсті доға коэффициентін пайдалану салыстырмалы түрде идеалды шығыс сипаттамаларына қол жеткізуге болады.
03 Доға коэффициентінің магнит өрісінің таралуына әсері
Доға коэффициенті қозғалтқыштың магнит өрісінің таралуына бірнеше жолмен әсер етеді:
Магниттік ағынның шамасы:
Үлкенірек доға коэффициенті әдетте магниттің үлкенірек көлденең қимасының ауданын білдіреді, бұл оған көбірек магнит ағынын жасауға мүмкіндік береді , осылайша қозғалтқыштың шығыс моментін арттырады.
Магниттік өрістің толқын пішіні:
Сәйкес доға коэффициенті ауа саңылауының магнит өрісінің таралуын синусоидальды етіп, гармоникалық мазмұнды азайтады және тиісінше қозғалтқыштың айналу моментінің толқыны мен жұмыс шуын төмендетеді.
Тіс моменті:
Доға коэффициентін оңтайландыру ілінісу моментін тиімді төмендетуі мүмкін (статор ұялары мен тұрақты магниттер арасындағы өзара әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын мерзімді момент толқыны).
Темірдің қанықтылығы:
Доға коэффициенті статор тісінің енімен бірге қозғалтқыштағы темір өзекшенің қанығу дәрежесіне әсер етеді. Шамадан тыс қанығу қозғалтқыштың айналу моментінің сипаттамалық қисығының сызықты еместігін арттырады және моменттің ауытқуын арттырады.
04 Басқа параметрлермен доға коэффициентінің интерактивті әсерлері
Доға коэффициенті дербес әрекет етпейді; оның басқа қозғалтқыш параметрлерімен күрделі өзара әрекеттесуі бар:
Кесте: Доға коэффициентінің басқа параметрлермен интерактивті әсерлері
Параметр аты |
Өзара әрекеттесу көрінісі |
Оңтайландыру ұсынысы |
Поляктардың саны |
Полюстер санының ұлғаюы магнит ағынының потенциалды төмендеуіне әкелетін жеке магниттік полюстердің доғасының төмендеуіне әкеледі. |
табыңыз . оңтайлы тепе-теңдікті Полюс саны мен доға коэффициенті арасындағы |
Статор тісінің ені |
Статор тістерінің ені магнит өрісінің таралуына доға коэффициентімен бірге әсер ететін темір өзек қанығуына әсер ететін негізгі параметр болып табылады. |
Статор тісінің енін және доға коэффициентін бір уақытта оңтайландыру. |
Ауа саңылауының ұзындығы |
Ауа саңылауының ұзындығы магниттік қарсылыққа әсер етеді, осылайша магнит ағыны мен өрістің таралуына әсер етеді. |
Ауа саңылауының ұзындығы мен доға коэффициентінің магнит өрісіне бірлескен әсерін қарастырайық. |
PM материалы |
Әртүрлі тұрақты магниттік материалдар (мысалы, N38EH, N48UH) әртүрлі доға коэффициентін оңтайландыруды қажет ететін әртүрлі магниттік қасиеттерге ие. |
Доға коэффициентін PM материалының қасиеттеріне сәйкес реттеңіз. |
05 Доға коэффициенті үшін оңтайландыру әдістері
Доға коэффициентін оңтайландыру қозғалтқыш дизайнының маңызды бөлігі болып табылады. Негізгі әдістерге мыналар жатады:
Соңғы элементтерді талдау (FEA):
үшін FEA бағдарламалық құралын пайдаланыңыз . дәл модельдеу Параметрлік сканерлеу арқылы оңтайлы доға коэффициентін табу үшін қозғалтқыштың магнит өрісін
Бұғаттау (ұялар немесе полюстер):
Бұғау әдістерін пайдалану тісті моментті тиімді түрде әлсіретуі мүмкін. Доға коэффициентін оңтайландырумен үйлескенде ол қозғалтқыш жұмысын одан әрі жақсарта алады.
Көмекші ұяшық дизайны:
Статор тістерінің ұштарына қосалқы ұяшықтарды қосу магнит өрісінің таралуын өзгертуі және айналу моментінің толқынын азайтуы мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, 0,5 мм қосалқы слоттарды қосу моменттің толқынын 0,25 пайыздық тармаққа азайтады.
Көп мақсатты оңтайландыру:
Бірнеше өнімділік талаптарына жауап беретін ең жақсы ымыраны табу үшін доға коэффициентінің айналу моментінің шығысына, бұрылу моментінің толқынына, темір жоғалуына және мыс жоғалуына әсерін жан-жақты қарастырыңыз.
06 Практикалық қолданбалар және жағдайлық зерттеулер
Практикалық қолданбаларда доға коэффициентін оңтайландыру өнімділікті айтарлықтай жақсартуға әкелді:
Роботтық момент қозғалтқыштары:
Зерттеулер көрсеткендей, полюс доғасының коэффициентін оңтайландыру сияқты шаралар темір өзек қанығуының момент сипаттамаларына әсерін азайтуға, сызықтылығын жақсартуға және айналу моментінің ауытқуларын азайтуға мүмкіндік береді. қозғалтқыштың айналу моментінің сипаттамалық қисығының
Рамасыз қозғалтқыш дизайны:
24-слотты 28-полюсті дизайнды және параметрді оңтайландыруды (доға коэффициентін қоса) пайдалана отырып, бірлескен роботқа арналған жақтаусыз қозғалтқыш 0,52Нм номиналды моментке, 1,2Нм ең жоғары моментке қол жеткізді, ал тісті момент 0,0047Нм болды, бұл ретте 1% қатынасты төмендетеді..
Halbach массивінің қолданбасы:
Дәстүрлі беткі магниттермен салыстырғанда Halbach массиві бар ротор құрылымын пайдалану номиналды жағдайларда айналу моментінің тұрақтысын 7,6% және шамадан тыс жүктеме жағдайында 21,6% арттыруы мүмкін.
07 Болашақ даму тенденциялары
Технологиялық жетістіктермен жақтаусыз айналу моменті қозғалтқыштарындағы ротор магнитінің доғалық коэффициентін оңтайландыру жалғасуда:
Мультифизикалық қосылыстарды талдау:
Болашақта оңтайландыру электромагниттік өнімділікті ғана емес, сонымен қатар жылу өнімділігі мен механикалық кернеу сияқты көптеген физикалық өрістердің әсерін біріктіреді.
Жаңа материал қолданбалары:
Жаңа тұрақты магниттік материалдарды әзірлеу және қолдану доға коэффициентін жобалауға көбірек мүмкіндіктер береді, мысалы, жоғары температурада магнитсізденуге қарсы жақсы өнімділігі бар магниттік материалдар.
Интеллектуалды дизайн:
қолданыңыз , автоматтандыруға және қозғалтқыш дизайнын оңтайландыруға қол жеткізіңіз. жасанды интеллект алгоритмдерін Доға коэффициентін оңтайландыру процесін жеделдету үшін
Арнайы шешімдер:
Әртүрлі қолданбалы сценарийлердің сипаттамаларына бейімделген доға коэффициентін оңтайландыру шешімдерін әзірлеу (мысалы, роботты қосылыстар, медициналық жабдық, дрондар).
Доға коэффициентін оңтайландыру - жақтаусыз айналу моменті қозғалтқышының дизайнының бір бөлігі ғана, бірақ оның полюстердің саны, статор тістерінің ені және ауа саңылауының ұзындығы сияқты параметрлермен синергетикалық әсері күшті және дәл қуат көзін жасай алады.
Болашақта жаңа материалдарды және интеллектуалды дизайн технологияларын қолдану арқылы доға коэффициентін оңтайландыру дәлірек болады, бұл жоғары дәлдіктегі қозғалтқыштарды қолдану үшін жаңа мүмкіндіктер ашады.
