Étape 7: Aimant mise en page et conception 2D
Maintenant, vous devriez avoir les dimensions du stator à votre disposition. L’objectif de la disposition de rotor aimant est de taille 14 pôles de l’aimant pour s’adapter autour du stator, jusqu'à ce que vous avez suffisamment d’informations pour les spec sur ou acheter des aimants.
Le processus est limité dans les deux sens. Le diamètre minimal de votre cercle d’aimants doit clairement être plus grand que le stator. Toutefois, vous serez contraint de plus si vous avez déjà sélectionné une roue. Puis, le diamètre intérieur maximal que vous pouvez utiliser sur votre roue et pneu devient l’autre contrainte mécanique : de diamètre extérieur du cercle de votre aimant plus une certaine épaisseur de can est limitée par la roue.
À l’aide d’outils en ligne
Il a été que vous deviez sortir une calculatrice et un crayon et de hachage sur certains grave trigonométrie d’aménager les aimants ou utiliser un programme de conception assistée par des ordinateur 2D... ou, si vous avez accès atelier d’usinage, juste faire le moteur peut agrandir jusqu'à ce qu’il aille. Voici une image de ma mise en page initiale pour moteur de Razer dans environnement esquisse de Autodesk Inventor.
Outils de conception du rotor sont apparus maintenant sur le Intergoogles. La plus importante d'entre elles est la calculatrice de rotor GoBrushless, qui regroupe commodément toutes la mise en page dans un formulaire. Zut, elle même tire ressemblera à ce que votre rotor. Revenons sur ce que les conditions sur la moyenne de la page. Toutes les dimensions sont millimètres:
Stator diamètre : Diamètre extérieur maximal de votre stator.
Diamètre du rotor : Le diamètre intérieur minimal de votre rotor
Largeur de l’aimant: en supposant que les aimants carrés, est la largeur de votre aimant.
Épaisseur de l’aimant: est l’épaisseur de votre aimant. Un aimant que vous sélectionneriez pour votre moteur va presque toujours être magnétisé dans son épaisseur.
Pôles de l’aimant: aimants combien il sont a au total. Il va y être un multiple de 14.
L’entrefer (Mise à jour 28 mars 2012 afin d’inclure le facteur espace aérien pour les aimants)
La seule chose que j’ai écarté de la liste ci-dessus est entrefer, parce que le sujet mérite sa propre discussion.
L’étanchéité de votre entrefer détermine combien de champ magnétique est lié à votre stator. Le terme E & M est de couplage. Un entrefer plus serré donne mieux couplage entre l’aimant et le stator. Vous savez pourquoi la cote B de l’aimant est appelée remnance? Parce que c’est combien champ reste à sa surface, si l’aimant se trouve en plein air, avec aucun matériaux magnétiques à s’entourer.
Un moteur est un circuit magnétique, et il y a toute une série de lois qui les régissent. Pour des raisons pratiques, il se résume à couplage plus vous pouvez vous assurer dans votre circuit magnétique, la plus le champ de votre hauteur de fuite. L’équation « Facteur de Gap » est :
B a = B0 * (t / (t + g))
où t est l’épaisseur de l’aimant, g est l’épaisseur radiale de l’entrefer et Ba est la densité de flux à la surface de votre stator. C’est le flux qui va générer réellement un couple, si vraiment que c’est la valeur qui doit être utilisée dans l’équation de NIBLR ! B0 est la cote de remnance surface de vos aimants - pour des notes élevées de N comme N48 et N50, cela pourrait être aussi élevé que 1,3 à 1,4. Mais si votre hauteur de fuite est lâche ou l’épaisseur de l’aimant est faible par rapport à l’écart, alors, vous perdrez une fraction substantielle de celui-ci devant le rayon du stator.
Par exemple, si vous avez type N42, aimants de 3mm mais un entrefer de 1mm, le coefficient multiplicateur est de 0,75 ! Cela signifie que la valeur de B vous pensée était proche de 1 (N42 aimants ayant à peu près 1 Tesla de remnance) ressemble plus à 0,75. Cela peut vraiment jeter votre conception de moteur et rendent à hautes vitesses (donc moins de couple) que vous attendiez d’horloge.
Maintenant vous voyez pourquoi vous ne pouvez pas simplement glaner la première équation de couple hors de la page d’intro et se faire. L’équation du couple mise à jour est :
T = 4 * m * N * B0 * (t / t + g) * L * R.
Ainsi, plus l’entrefer mieux - une limite, comme pour tout. Si vous exécutez dixièmes de millimètre entrefers, vous avait mieux être bien versé dans l’usinage, ou ont un ordinateur contrôlé à le faire pour vous. Wobble dans votre bidon de tolérances d’usinage et les irrégularités peuvent secouer votre mesure de hauteur de fuite et pourraient causer vos aimants d’entrer en collision avec votre stator !
J’ai essayer de tirer d’un entrefer de 0,5 mm ou à peu près. 0.4, 0.6, peu importe. L’échelle de l’entrefer, l’espace plus « fiddle » j’ai si quelque chose s’avère pour ne pas monter correctement.
Pourcentage de remplissage aimant
Cet article décrit la fraction de la circonférence du rotor à l’intérieur de l’anneau de l’aimant qui est occupée par les aimants. Ce nombre devrait se situer entre 75 % et 95 %, en général. Aimants carrés ne pourront jamais atteindre 100 % de remplissage sauf si vous êtes vraiment chanceux. Nombres inférieurs à 75 % blessera couple et rendement parce que le B-champ dans l’entrefer devient irrégulière.
Assez curieusement, pourcentages de remplissage très élevé ont effectivement un effet légèrement négatif vers la performance du moteur, car les aimants deviennent tellement rapprochés qu’ils « fuite » d’eachother. L’effet est très peu perceptible pour les moteurs de moyeu à vitesse réduite, cependant.
Alors que le pourcentage de remplissage n’est pas calculé sur le concepteur du rotor GoBrushless, vous pouvez facilement calculer par
Remplir = (14 * k * largeur de l’aimant) / (pi * diamètre du Rotor) en utilisant des appareils compatibles, comme millimètres.
Metamagnets
Qu’est-ce k que j’ai coincé dans l’équation il ? Une autre constante au hasard pour suivre ? AAAAHHH
Pas vraiment. Disons que vous ne pouvez pas obtenir le bon remplissage et un nombre acceptable de hauteur de fuite à l’aide d’aimants carrés monobloc, et vous ne pouvez pas modifier le diamètre du rotor.
Il est possible d’utiliser deux petits aimants-by-side pour émuler un seul gros aimant. Cela a également l’avantage d’une meilleure conformité aux murs autour du rotor. Petits aimants sont une meilleure approximation au jeu de la quadrature du cercle. Au moins votre hauteur de fuite s’écarte de la moyenne, la moins couple Domino exposera votre moteur.
D'où ma référence à des multiples de 14 plus tôt. Concepteur du rotor des GoBrushless sera espacer tous les aimants uniformément, mais tant qu’ils s’intègrent uniformément, il n’y a aucune raison que vous ne peut pas regrouper en plus grand metamagnets, comme on le voit à la Figure 3 ci-dessous.
Dans le cas extrême de RazEr, j’ai utilisé quatre aimants mini pour faire un pôle de l’aimant. Deux côte à côte et deux rangées de profondes. Le facteur de remplissage était incroyablement proche de 100 % !
Ceci m’amène à...
Longueur de l’aimant
Jusqu'à ce point, votre design a été exclusivement 2D. Une fois que vous obtenez le profil du droit aimants, vous devez vous assurer qu’ils sont disponibles dans la longueur correcte.
La longueur de l’aimant peut être un peu truquée. Idéalement, la longueur de l’aimant est égale à la longueur du stator (L). C’est parce que l’acier dans le stator est ce que concentre le champ magnétique généré par les enroulements du moteur dans les aimants. Des aimants plus courtes seront traduira dans des performances sous-optimales - essayer d’éviter cela, parce que dans le champ du stator va être essentiellement tir dans le vide.
Il est également déconseillé de spec des aimants qui sont trop plus long que le stator. Cela provoque une interaction avec les tours de la fin de vos enroulements, qui n’est pas souhaitable. Un peu plus longtemps, comme la prochaine ou deux millimètres vers le haut afin d’atteindre une taille de stock aimant, est parfaitement acceptable.
Moteur de RazEr, j’ai eu un stator large de 35mm, mais sans aimants de 35mm. J’ai donc spec ' d pour twin 20mm piles aimant, qui a apporté la largeur de l’aimant à 40mm. J’ai décidé de vivre avec la portée « terminale », pour ainsi dire.
Épaisseur de rotor
Une des contraintes dont vous devrez faire face est le diamètre extérieur du rotor. Dans la meilleure situation possible, l’ID est défini par les aimants et on a libre cours sur l’extérieur. Toutefois, si vous avez déjà votre prospective roue et pneu choisi, vous pourriez faire face limites ici.
C’est problématique parce que vous ne pouvez pas le rotor peut trop mince dans les murs. Non seulement souffre de résistance structurelle, mais le champ magnétique de vos aimants permanents ne figurer correctement. Si elle s’écoule, puis l’intensité de champ de l’entrefer B vont souffrir, parce que ce qui sort du moteur ne revient pas, pour ainsi dire.
La règle est de faire peut de plus de moitié de l’épaisseur de magnet. Va en vertu du présent entraînera la perte de confinement de flux rapide. Il ne fait pas mal d’aller sur - en fait, si votre rotor est très épais, il peut faire partie de la structure moteur. Centre commercial plus moteurs pour vélos et gros scooters (route-juridique) et cyclomoteurs sont faites de cette façon. Le seul inconvénient un rotor massif d’est de poids.
