So sánh cuộn dây tập trung và phân tán

Hiệu suất tiếng ồn và độ rung thường là yếu tố quyết định giữacuộn dây tập trung và phân tánkhi thiết kế động cơ vượt ra ngoài các ứng dụng-nhỏ, tốc độ cao -cuộn dây tập trung khe phân đoạnbố cục hoàn toàn có thể chấp nhận được trong một giao diện gọn nhẹcuộn dây động cơ dronecó thể tạo ra tiếng ồn không thể chấp nhận được trong động cơ công nghiệp hoặc động cơ ô tô lớn hơn,{0}}quay chậm hơn.

Nguyên nhân sâu xa là do sóng hài từ trường: cách bố trí cuộn dây đơn giản hơn của cuộn dây tập trung tạo ra trường hình sin ít hơn so với cuộn dây phân tán và những sóng hài bổ sung đó chuyển trực tiếp thành gợn sóng mô-men xoắn và tiếng ồn nghe được khi kích thước động cơ và nhu cầu mô-men xoắn tăng lên.

Dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu lý do tại sao điều này xảy ra, phép toán hài hòa đằng sau nó, một-ví dụ thực tế từcuộn dây động cơ hướng trụcthiết kế và yêu cầu của từng loại cuộn dây đối với máy sản xuất ra nó.

I. Tại sao loại cuộn dây ảnh hưởng đến tiếng ồn và độ rung của động cơ?

Mọi cách bố trí cuộn dây đều tạo ra dạng sóng lực từ (MMF) không phải là hình sin hoàn hảo và nội dung hài trong dạng sóng đó - chứ không chỉ trường cơ bản - là nguyên nhân gây ra gợn sóng mô-men xoắn và tiếng ồn nghe được.

Một. Sóng hài MMF bắt nguồn như thế nào

Cấu trúc cuộn dây không chồng chéo của cuộn dây tập trung- vốn tạo ra sự phân bố MMF hình sin ít hơn xung quanh khe hở không khí, tạo ra các sóng hài không gian có bậc-cao hơn khiến các nhóm cuộn dây chồng chéo của cuộn dây phân tán bị loại bỏ phần lớn.

b. tại sao điều này lại quan trọng hơn khi động cơ ngày càng lớn hơn và chậm hơn

Sóng hài bậc cao-chuyển thành xung mô-men xoắn ở tần số liên quan đến tốc độ động cơ và số cực - trong động cơ tốc độ nhỏ,-cao. Những xung này xảy ra ở tần số phần lớn nằm ngoài phạm vi âm thanh hoặc dưới ngưỡng rung động đáng chú ý, nhưng trong động cơ công nghiệp và lực kéo lớn hơn, chậm hơn, các sóng hài tương tự rơi thẳng vào phạm vi âm thanh và rung động có thể cảm nhận được.

II. Làm thế nào để bạn định lượng nội dung hài hòa của cuộn dây?

Hệ số cuộn dây không chỉ là một số duy nhất cho trường cơ bản - mà nó có thể được tính cho từng bậc hài và so sánh hệ số cuộn dây cơ bản với hệ số điều hòa của cuộn dây cho thấy mức phân bố trường của cuộn dây thực sự "sạch" như thế nào.

Công thức hệ số cuộn dây hài hòa:

biết=kdn × kpn

Ở đâu:

biết= hệ số cuộn dây cho bậc hài n

kdnHệ số phân phối=cho bậc hài n=sin(n×q× /2) / (q×sin(n× /2))

kpn= hệ số cao độ cho bậc hài n=sin(n× /2), trong đó cao độ cuộn dây được biểu thị dưới dạng phân số góc điện

Ví dụ hoạt động:đối với cùng một cuộn dây phân phối 4 cực, 24 khe được sử dụng làm đường cơ sở (q=2,=30 độ ), so sánh sóng cơ bản (n=1) với sóng hài bậc 5 (n=5):

Cơ bản: kd1=sin(2×15 độ ) / (2×sin 15 độ ) ≈0.966(như đã tính toán trước đó)

Hài bậc 5: kd5=sin(5×2×15 độ ) / (2×sin(5×15 độ ))=sin(150 độ ) / (2×sin 75 độ )=0.5 / (2×0.966) ≈0.259

Một. sự so sánh này cho thấy điều gì

Hệ số cuộn dây hài hòa thấp (0,259 cho hài bậc 5 ở đây) có nghĩa là cuộn dây phân tán tích cực triệt tiêu sự đóng góp của sóng hài đó vào trường - đây là lý do toán học khiến cuộn dây phân tán tạo ra mô-men xoắn mượt mà hơn chứ không chỉ là ưu tiên thiết kế chung.

b. tại sao cuộn dây tập trung không có được sự hủy bỏ tương tự

Bố cục cuộn dây tập trung theo khe{0}}phân số thường giữ được hệ số cuộn dây cao hơn trên phạm vi thứ tự hài hòa rộng hơn, vì cách sắp xếp cuộn dây không-chồng chéo không tạo ra hiệu ứng hủy nhóm pha-tương tự - vốn là sự cân bằng trực tiếp cho lợi thế về sản xuất và độ nén của nó.

III. Điều này diễn ra như thế nào trong thiết kế động cơ thông hướng trục thực?

Cuộn dây động cơ hướng trụcthiết kế là một-minh họa thực tế tốt về cách giải quyết sự cân bằng-}so với-phân phối tập trung khi gợn sóng mô-men xoắn thực sự quan trọng đối với ứng dụng.

Một. ví dụ: quyết định thiết kế động cơ kéo từ thông dọc trục

Hãy xem xét một động cơ từ thông hướng trục được phát triển cho ứng dụng xe đạp điện nhẹ hoặc xe đạp điện-hiệu suất-cao, trong đó nhóm thiết kế ban đầu đánh giá một cuộn dây tập trung theo khe{2}}phân đoạn vì chiều dài trục ngắn và quá trình sản xuất đơn giản.

Trong quá trình thử nghiệm tải, gợn sóng mô-men xoắn và tiếng rên rỉ có thể nghe được ở các phạm vi tốc độ nhất định sẽ đẩy thiết kế theo hướng cuộn dây phân tán hoặc cuộn dây hỗn hợp đã được sửa đổi - đánh đổi một số lợi thế về độ nhỏ gọn để phân phối mô-men xoắn mượt mà hơn, đáp ứng yêu cầu về chất lượng vận hành và tiếng ồn của ứng dụng.

Loại thay đổi cuộn dây đang trong giai đoạn phát triển-này sẽ dễ thực hiện hơn nhiều khi bản thân thiết bị cuộn dây đủ linh hoạt để xử lý cả hai cấu trúc liên kết mà không cần trang bị lại toàn bộ.

Đối mặt với sự đánh đổi tương tự trên chương trình vận động của riêng bạn? Hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi để thảo luận về cấu hình máy cuộn hỗ trợ cả bố cục tập trung và phân tán trên cùng một dây chuyền.

b. tại sao hình học thông lượng hướng trục lại khuếch đại sự cân bằng này

Động cơ từ thông hướng tâm có đường dẫn từ ngắn hơn và diện tích khe hở không khí hiệu dụng lớn hơn so với thiết kế từ thông hướng tâm, có xu hướng tạo ra gợn sóng mô-men điều khiển-điều khiển dễ nhận biết hơn - một lý do về mặt cấu trúc khiến cấu trúc liên kết này chứng kiến ​​nhiều thử nghiệm kiểu cuộn dây-trong quá trình phát triển hơn so với động cơ từ thông hướng tâm thông thường.

IV. Khi nào thiết kế động cơ BLDC nên ưu tiên cuộn dây phân tán?

Đối với hầu hếtCuộn dây động cơ BLDCứng dụng, cuộn dây phân tán sẽ trở thành lựa chọn tốt hơn khi áp dụng một hoặc nhiều điều kiện này.

Một. khi cuộn dây tập trung vẫn là sự đánh đổi tốt hơn

Các ứng dụng ưu tiên mật độ công suất, chiều dài trục nhỏ gọn và động cơ máy bay không người lái - hiệu suất sản xuất khối lượng cao, động cơ trung tâm xe đạp điện tử, bộ truyền động nhỏ - thường vẫn ưu tiên cuộn dây tập trung, vì các mối lo ngại về tiếng ồn và gợn sóng do-điều khiển hài hòa ít gây hậu quả hơn nhiều ở quy mô và phạm vi tốc độ của chúng.

b. tại sao các phương pháp lai đang trở nên phổ biến hơn

Một số thiết kế động cơ hiện đại sử dụng các kiểu cuộn dây được sửa đổi hoặc kết hợp mượn các đặc điểm từ cả hai phương pháp, nhằm mục đích giữ lại phần lớn tính đơn giản trong sản xuất của cuộn dây tập trung trong khi triệt tiêu các trật tự hài cụ thể gây ra tiếng ồn nghe được nhiều nhất.

V. Điều này có ý nghĩa gì đối với các yêu cầu về máy cuộn dây?

Bởi vì hiệu suất hài hòa về cơ bản là một chức năng của vị trí cuộn dây và độ chính xác của vòng quay nên độ chính xác của máy cuộn dây ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ phù hợp của động cơ hoàn thiện với hệ số cuộn dây được thiết kế của nó - cho cả bố cục tập trung và phân tán.

Một. tại sao máy quấn dây stato tự động lại quan trọng hơn mong đợi ở đây

MỘTmáy quấn dây stato tự độngvới các vòng quay chặt chẽ, có thể lặp lại và kiểm soát độ căng không chỉ cải thiện tính nhất quán trong sản xuất - mà nó còn trực tiếp bảo vệ hiệu suất hài hòa mà cuộn dây được thiết kế để đạt được, vì ngay cả những thay đổi nhỏ về vòng quay-sang- giữa các cuộn dây cũng có thể tạo lại sóng hài mà kiểu cuộn dây được thiết kế đặc biệt để triệt tiêu.

b. tại sao điều này lại quan trọng nhất trong quá trình xác nhận thiết kế

Các thiết kế động cơ trải qua quá trình đánh giá loại cuộn dây-được mô tả trong ví dụ từ thông dọc trục ở trên được hưởng lợi từ thiết bị có thể tạo ra cả nguyên mẫu tập trung và phân tán với độ chính xác như nhau, vì chất lượng cuộn dây không nhất quán có thể che giấu hoặc phóng đại sự khác biệt về hiệu suất hài hòa thực sự giữa hai phương pháp trong quá trình thử nghiệm.

VI. Máy KIOXIA nào hỗ trợ cả hai phương pháp quấn dây?

Vì các quyết định về loại cuộn dây thường thay đổi trong quá trình phát triển động cơ nên khả năng sản xuất cả cuộn dây tập trung và phân tán với số vòng quay ổn định và độ chính xác về lực căng có giá trị thực tế thực sự ngoài dây chuyền sản xuất cuối cùng.

KIOXIABệ cuộn dây stato của Nhóm Thiết bị Vòng nhẹ được chế tạo với độ chính xác-đếm số vòng và độ căng nhất quán cần thiết để bảo vệ hiệu suất hài hòa dự kiến ​​của thiết kế cuộn dây, cho dù bố cục cuối cùng là-khe tập trung một phần hay được phân bố đầy đủ.

Các nhà sản xuất làm việc theo các yêu cầu về hiệu suất được nêu trongIEC 60034-1, tiêu chuẩn quốc tế về đánh giá và hiệu suất của máy điện quay, phụ thuộc vào loại khả năng lặp lại của cuộn dây này để đáp ứng công suất định mức một cách nhất quán trong suốt quá trình sản xuất.

Đối với các chương trình động cơ vẫn đang đánh giá cấu trúc liên kết cuộn dây, hãy làm việc trực tiếp với một chuyên gia có kinh nghiệmnhà sản xuất máy cuộn dâytrên công cụ linh hoạt thường là cách thiết thực nhất để giữ cho các tùy chọn thiết kế được mở thông qua xác nhận.

Khám phá dòng sản phẩm đầy đủ tại Transformercoilwindingmachine.com để tìm giải pháp cuộn dây stato phù hợp với các yêu cầu về tiếng ồn, độ rung và mô-men xoắn của động cơ.

Bạn có thể quan tâm đến:

Hướng dẫn điều chỉnh độ căng cuộn dây đầu trượt

Băng lõi và băng cuộn: Sự khác biệt chính trong quy trình cách điện máy biến áp

Tại sao phải đóng-Điều khiển độ căng vòng lại quan trọng trong cuộn dây mảnh

Sự phát triển của máy cuộn dây: Những năm 1900–Ngày nay