無(wú)鐵芯有刷直流和無(wú)刷直流電機(jī)的熱性能提高方法
電機(jī)制造商必須確保電機(jī)的瞬時(shí)內(nèi)部溫度永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)其部件的最高允許溫度。根據(jù)電機(jī)的設(shè)計(jì)和使用的材料，熱現(xiàn)象將決定電機(jī)的性能。電機(jī)設(shè)計(jì)者通常有兩種選擇來(lái)提高電機(jī)的性能，而不會(huì)過(guò)熱和損壞其部件:通過(guò)對(duì)給定的機(jī)械功率輸出產(chǎn)生較少的熱量來(lái)提高功率轉(zhuǎn)換效率，或者通過(guò)散熱來(lái)提高電機(jī)的冷卻能力。
它與電機(jī)內(nèi)部溫度和外部或環(huán)境溫度之間的增量成比例。它還取決于熱阻:熱阻越低，熱量就越容易、越快地傳導(dǎo)到電機(jī)外部。記住，線圈是最關(guān)鍵的部件，因?yàn)檫@是焦耳熱發(fā)生的地方。以下是直流電機(jī)的一些常見(jiàn)熱傳遞和緩解概念及挑戰(zhàn):
當(dāng)無(wú)芯電刷直流電機(jī)的線圈溫度升高時(shí)，熱量會(huì)以不同的熱阻分兩步傳遞:從線圈到燈管，從燈管到周圍環(huán)境。穩(wěn)態(tài)下的發(fā)熱和散熱是一個(gè)平衡問(wèn)題。假設(shè)流過(guò)線圈的電流不過(guò)度，線圈的溫度會(huì)上升，散熱會(huì)增加到電機(jī)內(nèi)熱能隨時(shí)間保持不變的程度。元件的溫度將不再變化，線圈將穩(wěn)定在某一溫度。
如果線圈溫度略高于該穩(wěn)定值，則稍微增加的耗散功率將使溫度降低到穩(wěn)定值并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。記住要考慮給定溫度下線圈的電阻。
2.無(wú)刷直流電機(jī)。
對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)，旋轉(zhuǎn)的永磁體會(huì)產(chǎn)生鐵損:一個(gè)熱源。鐵損與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，所以在低速時(shí)可以忽略不計(jì)。然而，在高速下，它們往往變得大于焦耳損耗。因此，在高速時(shí)必須保持低扭矩。無(wú)刷電機(jī)之所以能達(dá)到高速，是因?yàn)椴皇軝C(jī)械式電刷集電環(huán)換向系統(tǒng)的限制。
無(wú)刷直流電機(jī)的兩個(gè)熱源可以看作是高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速時(shí)的焦耳損耗和高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩時(shí)的鐵損的權(quán)衡。然而，熱挑戰(zhàn)仍然存在:保持線圈溫度低于其最高允許溫度。
瞬態(tài)運(yùn)行期間的扭矩性能。如果應(yīng)用需要短時(shí)間的高扭矩，只要線圈溫度不超過(guò)其最大允許溫度，就可以向電機(jī)提供超過(guò)電機(jī)最大連續(xù)電流的電流。無(wú)槽無(wú)刷電機(jī)特別適用于短峰值轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)涉及到周期性占空比時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)的最高扭矩可能會(huì)在一定程度上超過(guò)電機(jī)的最大連續(xù)扭矩，這取決于扭矩曲線和周期內(nèi)每一步的持續(xù)時(shí)間。如果一個(gè)循環(huán)或重復(fù)循環(huán)的持續(xù)時(shí)間明顯短于熱時(shí)間常數(shù)，等效連續(xù)扭矩值或電流值可計(jì)算為二次平均值(RMS)。只要不大于電機(jī)的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩，電流就可以看作是一個(gè)隨時(shí)間連續(xù)的值。
