Stap 7: Magneet indeling en 2D ontwerp
Nu, moet u stator afmetingen voor u beschikbaar hebt. Het doel van magneet rotor lay-out is op maat 14 magneet Polen te passen rond de stator totdat u genoeg informatie spec uit of het kopen van magneten.
Het proces is beperkte bidirectionally. De minimale diameter van uw kring van magneten heeft duidelijk groter dan de stator. Echter, kan je merkt dat je bovendien beperkt als u al een wiel hebt geplukt. Vervolgens de maximale inwendige diameter die u kunt gebruiken op uw wiel & band wordt de andere mechanische beperking: van de cirkel van uw magneet buitendiameter plus een bepaalde kan dikte wordt beperkt door het wiel.
Met behulp van online tools
Het was dat je moest zweep uit een rekenmachine en een potlood en hash uit sommige ernstige trigonometriefuncties indelen van de magneten, of gebruik een 2D computer aided design programma... of, als u machine shop toegang hebt, gewoon maken de motor kan groter totdat het past. Hieronder is een afbeelding van mijn oorspronkelijke indeling voor Razer motor in Autodesk Inventor de schets omgeving.
Rotor ontwerpgereedschappen opgedoken nu op de Intergoogles. De meest prominente van deze is de GoBrushless rotor rekenmachine, die een gunstige pakketten van alle de lay-out in een formulier. Heck, zelfs het trekt wat uw rotor eruit zal zien. Laten we gaan over de voorwaarden op het gemiddelde van de pagina. Alle afmetingen zijn in millimeters:
Stator Diameter: De maximale buitendiameter van de stator.
Rotordiameter: De minimale binnendiameter van uw rotor
Magneet breedte: ervan uitgaande dat vierkante magneten, hoe breed je magneet is.
Magneet dikte: hoe dik je magneet is. Een magneet die u voor uw motor selecteert gaat bijna altijd worden gemagnetiseerde via de dikte.
Magneet Polen: hoeveel magneten er zijn in totaal. Er zijn gonna be een veelvoud van 14.
De luchtspleet (Bijgewerkt 28 maart 2012 met lucht kloof factor voor de magneten)
Het één ding dat ik uit de bovenstaande lijst weggelaten is Air gap, want het onderwerp een eigen discussie verdient.
De dichtheid van uw luchtspleet bepaalt hoeveel van het magnetisch veld is gekoppeld aan de stator. De term E & M is koppeling. Een strakkere luchtspleet levert betere koppeling tussen de magneet en de stator. U weet waarom de B -rating van de magneet heet remnance? Want dat is hoeveel veld blijft aan de oppervlakte als de magneet is in open lucht, met geen magnetische materialen om te omringen zelf.
Een motor is een magnetische circuit, en er zijn een hele reeks wetten die gelden voor hen. Voor praktische doeleinden, het komt erop neer hoe meer koppelen kunt u ervoor zorgen uw magnetische circuit, de sterker het veld in uw luchtspleet. De "Gap Factor" vergelijking is:
B a = B0 * (t / (t + g))
t is waar de dikte van de magneet, g is de radiale dikte van de luchtspleet en Ba is de fluxdichtheid aan het oppervlak van de stator. Dit is de flux die daadwerkelijk zal genereren koppel, dus eigenlijk is dit de waarde die moet worden gebruikt in de vergelijking van de NIBLR! B0 betekent de oppervlakte remnance rating van uw magneten - voor hoge N-rangen zoals N48 en N50, kan dit oplopen tot 1.3 tot en met 1.4. Maar als uw luchtspleet los is, of de dikte van de magneet klein in vergelijking met de kloof is, dan verliest u een aanzienlijk deel van het vóór de stator straal.
Bijvoorbeeld, als je type N42, 3mm magneten maar een luchtspleet van 1mm, is de multiplier 0,75! Dat betekent dat de waarde van de B u gedachte dicht bij 1 was (omdat N42 magneten ongeveer 1 Tesla van remnance hebben) lijkt meer op 0,75. Dit kan echt gooien van uw motor ontwerp en maak het klok hoge snelheden (dus minder koppel) dan je verwacht.
Nu zie je waarom je niet gewoon sprokkelen van de eerste vergelijking van het koppel van de introductiepagina en worden gedaan. De bijgewerkte koppel vergelijking is:
T = 4 * m * N * B0 * (t / t + g) * L * R.
Dus, hoe strakker de luchtspleet hoe beter - aan een grens, zoals met alles. Als u werkt met tienden van een millimeter airgaps, had u beter worden goed-bedreven in het verspanen, of een computer gecontroleerde machine het voor u doen. Wiebelen in uw kan van machinale bewerking toleranties en onregelmatigheden kunnen gooien uit uw luchtspleet maatregel en kunnen ervoor zorgen dat uw magneten te botsen met uw stator!
Ik probeer te schieten voor een luchtspleet van 0,5 mm of daaromtrent. 0,4, 0,6, ongeacht. De brede de luchtspleet, hoe meer "viool ruimte" Ik heb als iets blijkt te passen niet correct.
Magneet vulling percentage
Dit artikel beschrijft het gedeelte van de omtrek van de rotor op de binnenkant van de magneet ring die wordt bezet door de magneten. Dit nummer moet ergens tussen 75% en 95%, in het algemeen. Vierkante magneten kunnen nooit 100% vulling bereiken, tenzij u werkelijk gelukkig bent. Nummers onder de 75% zal kwetsen koppel en efficiency omdat het B-veld in de luchtspleet onregelmatig wordt.
Vreemd genoeg, hebben zeer hoge vulling percentages daadwerkelijk een licht negatief effect naar de prestaties van de motor, omdat de magneten worden zo dicht bij elkaar zij "lek" met elkaar. Het effect is echter minimaal merkbaar voor lage snelheid hub motoren.
Terwijl het percentage van de vulling is niet berekend op de ontwerper van de rotor van de GoBrushless, kunt u gemakkelijk berekenen het door
Vullen = (14 * k * magneet breedte) / (pi * Diameter van de Rotor) met behulp van coherente eenheden, zoals millimeters.
Metamagnets
Wat is dat k die ik vast te in de vergelijking zijn er zitten? Een andere willekeurige constante om bij te houden? AAAAHHH
Niet echt. Laten we zeggen je niet goede vulling en een aanvaardbare luchtspleet nummer met behulp van één stuk vierkante magneten, en u kunt de rotordiameter niet wijzigen.
Het is toegestaan om te gebruiken twee kleinere magneten side-by-side om te emuleren van een enkele grote magneet. Dit heeft ook het voordeel van betere overeenstemming met de ronde muren van de rotor. Kleinere magneten zijn een betere benadering van het spel van de kwadratuur van de cirkel. De minder uw luchtspleet van het gemiddelde afwijkt, de minder koppel ripple uw motor zal vertonen.
Vandaar mijn verwijzing naar veelvouden van 14 eerder. GoBrushless' rotor ontwerper zal gelijkmatig alle de magneten uit, maar zolang ze gelijkmatig passen, er is geen reden dat u kan niet groeperen in grotere metamagnets, zoals te zien in figuur 3 hieronder.
In het extreme geval van RazEr gebruikte ik vier mini magneten te maken van een magneet paal. Twee naast elkaar, en twee rijen diep. De opvulfactor was ongelooflijk bijna 100%!
Dat brengt mij bij...
Magneet lengte
Tot dit punt, uw ontwerp is uitsluitend 2D. Zodra u het profiel van de magneten recht te krijgen, moet u ervoor zorgen dat ze zijn verkrijgbaar in de juiste lengte.
De lengte van de magneet kan een beetje wankelen worden. Optimaal, is de lengte van de magneet gelijk aan de lengte van de stator (L). Dat komt omdat het staal in de stator is wat zich richt op het magnetisch veld gegenereerd door de motor wikkelingen in de magneten. Kortere magneten zal resulteren in suboptimaal prestaties - probeer te vermijden, omdat het deel van het veld van de stator zal in wezen schieten uit in de lege ruimte.
Het is ook niet aan te raden om spec uit magneten die te veel langer dan de stator. Hierdoor interactie met het einde draait van uw windingen, die ongewenst is. Een kleine hoeveelheid langer, zoals de volgende millimeter of twee omhoog met het oog op de grootte van een voorraad magneet, is volledig aanvaardbaar.
RazEr motor had ik een 35mm brede stator, maar geen 35mm-magneten. Ik dus spec'd uit voor twin 20mm magneet stapels, waardoor de magneet breedte 40mm. Heb ik besloten om te leven met de "stickout", zo te zeggen.
De dikte van de rotor
Een van de beperkingen die u zal worden geconfronteerd is de OD van de rotor. In de best mogelijke situatie, de ID is ingesteld door de magneten en kunt u vrij regeert over de buitenkant. Echter, als u al uw potentiële wiel en band uitgekozen, kan je gezicht grenzen hier.
Dit is problematisch, omdat u niet kan de rotor maken kan te dun in de muren. Niet alleen doet structurele sterkte lijden, maar het magnetisch veld van uw permanente magneten zal niet goed worden opgenomen. Als het lekt, zal dan de veldsterkte van de luchtspleet B lijden, omdat wat er uit de motor niet in, zo te zeggen terugkomt.
De vuistregel is dat kan meer dan de helft de dikte van de magneet. Gaan onder dit zal leiden tot snelle flux insluiting verlies. Het doet geen pijn om te gaan over - in feite, als uw rotor is erg dik, het daadwerkelijk kan een deel van de motor structuur. De meeste commerciële hub motoren voor fietsen en grote (weg-juridische) scooters en bromfietsen worden gemaakt op deze manier. De enige mogelijke nadeel aan een massale rotor is gewicht.
