Научно-популярная рубрика «Jiuju» | Основные принципы расчета диаметра проволоки обмотки статора — Линия автоматической сборки двигателей «Jiuju»

Многие при выборе модели сталкиваются со следующей дилеммой: два синхронных двигателя с постоянными магнитами, имеющие практически одинаковые габаритные размеры и номинальный крутящий момент, при этом значительно различаются по максимальному крутящему моменту и цене. Если не учитывать такие факторы, как магнитные материалы и сердечник,Диаметр проволоки обмотки статораЭто является основной причиной данного различия, причём эти два типа двигателей отражают два совершенно разных подхода к проектированию.

1. Диаметр провода определяет максимальный крутящий момент, а повышение температуры является основным ограничивающим фактором

Максимальный крутящий момент электродвигателя определяется максимальным перегрузочным током, а верхний предел тока ограничивается нагревом. В отрасли в зависимости от условий теплоотвода устанавливается стандартная плотность тока в пределах 3–6 А/мм²; для электродвигателей с одинаковой конструкцией системы теплоотвода допустимая плотность тока в основном одинакова.

При одинаковой плотности тока чем больше площадь поперечного сечения провода, тем выше максимальный ток, который он может выдержать. Согласно формуле для расчета крутящего момента двигателя T = Kt × I, когда коэффициенты крутящего момента Kt у двух типов двигателей близки,Двигатели с толстыми проводамиТок перегрузки, а максимальный крутящий момент будет значительно выше, чем у двигателя с тонкой проволокой, и именно в этом заключается основная причина разницы в максимальном крутящем моменте между ними.

2. При приблизительно одинаковом номинальном крутящем моменте баланс достигается за счет грамотного подбора количества витков

Пространство в пазах статора электродвигателя ограничено, а степень заполнения пазов относительно фиксирована. Провод с большим сечением позволяет намотать меньшее количество витков в том же объеме паза; с тонким проводом все наоборот — можно намотать больше витков. Увеличение диаметра проволоки и уменьшение количества витков взаимно компенсируют друг друга, в результате чего номинальный выходной крутящий момент и характеристики при обычных условиях эксплуатации обоих типов двигателей практически совпадают, что и создает ложное впечатление “кажущегося совпадения параметров”.

3. Разница в ценах обусловлена реальной стоимостью материалов

Медь является основным дорогостоящим сырьем для производства электродвигателей. При одинаковой степени заполнения пазов общее количество меди, используемое в электродвигателях с толстыми проводами, значительно превышает аналогичный показатель для двигателей с тонкими проводами, что приводит к более высоким затратам на сырье и, соответственно, к более высокой цене. В то же время в электродвигателях с тонкими проводами используется меньше меди, их себестоимость ниже, а соотношение цены и качества — выше.
Итоги выбора модели

Смещение двигателя с толстыми проводамиВысокая производительность, высокая перегрузочная способность, подходит для условий эксплуатации с большой пусковой нагрузкой и ударными нагрузками; двигатели с тонким проводом в основном используютсяКонтроль затрат, подходит для условий эксплуатации с равномерной нагрузкой, не требующих мгновенного большого крутящего момента. При выборе модели не следует ориентироваться исключительно на внешний вид и номинальные параметры — только понимание внутренней конструкции обмотки позволит подобрать подходящий двигатель.