השוואה מרוכזת לעומת חלוקה מבוזרת

ביצועי רעש ורעידות הם לעתים קרובות הגורם המכריע ביניהםסלילה מרוכזת ומפוזרתברגע שעיצוב מנוע עובר מעבר ליישומים קטנים-במהירות - אסלילה מרוכזת חריץ חלקיפריסה מקובלת לחלוטין בקל משקלסלילה של מנוע מזל"טיכול להפיק רעש אקוסטי בלתי מקובל במנוע תעשייתי או רכב גדול יותר, -מתהפך.

הסיבה העיקרית היא הרמוניות של שדה מגנטי: פריסת הסליל המרוכזת הפשוטה יותר מייצרת שדה פחות סינוסואידי מאשר פיתול מבוזר, וההרמוניות הנוספות הללו מתורגמות ישירות לאדוות מומנט ולרעש קולי ברגע שגודל המנוע והמומנט גדלים.

להלן, נעבור על מדוע זה קורה, המתמטיקה ההרמונית מאחורי זה, דוגמה אמיתית של-עולם מסלילה מנוע שטף ציריעיצוב, ומה כל סוג פיתול דורש מהמכונה המייצרת אותו.

א. מדוע סוג הפיתול משפיע על רעש ורטט מנוע?

כל פריסה מתפתלת מייצרת צורת גל של כוח מגנטו-מוטיבי (MMF) שאינה סינוסואידלית לחלוטין, והתוכן ההרמוני בצורת הגל הזו - לא רק השדה הבסיסי - הוא זה שמניע אדוות מומנט ורעש נשמע.

א. כיצד נוצרות הרמוניות MMF

מבנה הסליל המרוכז שאינו-חופף מייצר מטבעו התפלגות MMF פחות סינוסואידית סביב מרווח האוויר, ומציג הרמוניות מרחביות מסדר גבוה יותר-שהפיצו את קבוצות הסלילים החופפות של הליפוף מבטלות במידה רבה.

ב. למה זה חשוב יותר ככל שהמנועים נעשים גדולים יותר ואיטיים יותר

הרמוניות מסדר גבוה יותר מתורגמות לפעימות מומנט בתדרים הקשורים למהירות המנוע וספירת הקטבים - במנועים קטנים ומהירות-גבוהה, הפעימות הללו מתרחשות בתדרים שנמצאים ברובם מחוץ לתחום הנשמע או מתחת לסף הרטט המורגש, אך במנועים תעשייתיים וברורים גדולים יותר ואיטיים יותר, מנועי רטט תעשייתיים ומנועים ניתנים לתפיסה נופלים בריבוע.

II. איך מכמתים את התוכן ההרמוני של פיתול?

גורם הליפוף אינו רק מספר בודד עבור השדה הבסיסי -, ניתן לחשב אותו עבור כל סדר הרמוני, והשוואת גורם הפיתול הבסיסי מול גורמי פיתול הרמוניים מגלה עד כמה התפלגות השדה של הפיתול היא "נקיה".

נוסחת גורם מתפתל הרמוני:

kwn=kdn × kpn

אֵיפֹה:

kwn= גורם מתפתל עבור סדר הרמוני n

kdnגורם התפלגות=עבור סדר הרמוני n=sin(n×q× /2) / (q×sin(n× /2))

kpnגורם גובה=עבור סדר הרמוני n=sin(n× /2), היכן הוא גובה הסליל מבוטא כשבר של זווית חשמלית

דוגמה עבדה:עבור אותה פיתול מבוזר עם 24 חריצים ו-4 קוטבים המשמשים כקו בסיס (q=2,=30 מעלות ), תוך השוואת היסוד (n=1) מול ההרמונית החמישית (n=5):

יסודי: kd1=sin(2×15 מעלות ) / (2×sin 15 מעלות ) ≈0.966(כפי שחושב קודם לכן)

הרמונית 5: kd5=sin(5×2×15 מעלות ) / (2×sin(5×15 מעלות))=sin(150 מעלות ) / (2×sin 75 מעלות )=0.5 / (2×0.966) ≈0.259

א. מה שהשוואה זו מראה

מקדם פיתול הרמוני נמוך (0.259 עבור ההרמוניה החמישית כאן) פירושו שפיתול מבוזר מדכא באופן אקטיבי את התרומה של ההרמוניה לשדה - זו הסיבה המתמטית שפיתול מבוזר מייצר מומנט חלק יותר, לא רק העדפה עיצובית כללית.

ב. מדוע סלילה מרוכזת לא מקבלת את אותו ביטול

פריסות מתפתלות מרוכזות-שבריריות שומרות בדרך כלל על גורמי פיתול גבוהים יותר על פני מגוון רחב יותר של סדרים הרמוניים, מכיוון שסידור הסלילים הלא-חופף אינו יוצר את אותו אפקט ביטול השלב-קבוצתי - שהוא הפשרה הישירה ליתרונות הייצור והקומפקטיות שלו.

III. איך זה מתבטא בעיצוב מנוע שטף צירי אמיתי?

סלילה מנוע שטף ציריעיצוב הוא איור טוב של-עולם האמיתי לאופן שבו ההחלפה המרוכזת-מול-המבוזרת נפתרת ברגע שאדוות המומנט חשובה באמת ליישום.

א. דוגמה: החלטה על עיצוב מנוע מתיחה בשטף צירי

שקול מנוע שטף צירי שפותח עבור יישום EV קל או-אופניים חשמליים-בעלי ביצועים גבוהים, שבו צוות התכנון מעריך תחילה סלילה מרוכזת-חלקית של חריץ לאור האורך הצירי הקצר והייצור הפשוט שלו.

תחת בדיקת עומס, אדוות מומנט ויללות נשמעות בטווחי מהירות מסוימים דוחפים את העיצוב לכיוון תבנית פיתול מבוזר או היברידי שונה - תוך מתן חלק מיתרון הקומפקטיות עבור אספקת מומנט חלקה יותר שדרישות איכות הנסיעה ודרישות הרעש של האפליקציה.

סוג זה של שינוי סלילה באמצע-פיתוח קל הרבה יותר לספוג כאשר ציוד הסלילה עצמו גמיש מספיק כדי להתמודד עם שתי הטופולוגיות ללא עיבוד מלא.

עומדים בפני פשרות דומה בתוכנית המוטורית שלך? צור קשר עם צוות ההנדסה שלנו כדי לדון בתצורות מכונות פיתול התומכות הן בפריסות מרוכזות והן בפריסות מבוזרות באותו קו.

ב. מדוע גיאומטריית השטף הצירי מעצימה את הפער הזה

למנועי שטף צירי יש מסלול מגנטי קצר יותר ושטח מרווח אוויר יעיל גדול יותר ביחס לתכנוני שטף רדיאלי, מה שנוטה להפוך את אדוות המומנט המונעות -ההרמוניות ליותר מורגשות -, סיבה מבנית לכך שהטופולוגיה הזו רואה יותר ניסויים מסוג-מתפתלים במהלך הפיתוח מאשר מנועי שטף רדיאלי רגילים.

IV. מתי תכנון מנוע BLDC צריך לתת עדיפות לפיתול מבוזר?

לרובסלילה מנוע BLDCיישומים, סלילה מבוזרת הופכת לבחירה הטובה ביותר ברגע שאחד או יותר מהתנאים הללו מתקיימים.

א. כאשר סלילה מרוכזת נשארת הפשרה הטובה יותר

יישומים המתעדפים צפיפות כוח, אורך צירי קומפקטי ויעילות ייצור - בנפח גבוה, מנועי מזל"טים-, מנועי רכזת e-, מפעילים קטנים -, בדרך כלל עדיין מעדיפים סלילה מרוכזת, מכיוון שהרעש המונע-ההרמוני והחששות המהירים של המהירות וטווח המהירות שלהם הרבה פחות.

ב. מדוע גישות היברידיות הופכות נפוצות יותר

חלק מתכנוני המנוע המודרניים משתמשים בדפוסי פיתול משונים או היברידיים השואבים מאפיינים משתי הגישות, במטרה לשמור על פשטות הייצור המרוכזת של פיתולים תוך דיכוי הסדרים ההרמוניים הספציפיים האחראים ביותר לרעש הנשמע.

V. מה זה אומר לגבי דרישות מכונת פיתול?

מכיוון שביצועים הרמוניים הם ביסודו פונקציה של מיקום הסליל ודיוק הסיבובים, הדיוק של מכונת הפיתול משפיע ישירות על מידת ההתאמה של מנוע מוגמר לגורם הפיתול המתוכנן שלו - עבור פריסות מרוכזות ומפוזרות כאחד.

א. מדוע מכונת פיתול סטטור אוטומטי חשובה יותר מהצפוי כאן

אמכונת סלילת סטטור אוטומטיתעם סיבובים הדוקים וניתנים לחזרה ובקרת מתח לא רק משפרת את עקביות הייצור - היא מגינה ישירות על הביצועים ההרמוניים שהליפול תוכנן להשיג, מכיוון שאפילו וריאציה קטנה -ל-סיבוב בין סלילים יכולה להכניס מחדש הרמוניות שתבנית הפיתול תוכננה במיוחד לבטל.

ב. למה זה הכי חשוב במהלך אימות העיצוב

תכנוני מנוע שעוברים הערכת סוג-לפיתול המתואר בדוגמה של השטף הצירי שלמעלה נהנים מציוד שיכול לייצר אבות טיפוס מרוכזים וגם מבוזרים בדיוק שווה, שכן איכות סלילה לא עקבית יכולה להסוות או להקצין את ההבדל בביצועים ההרמוניים האמיתיים בין שתי הגישות במהלך הבדיקה.

VI. איזו מכונת KIOXIA תומכת בשתי הגישות המתפתלות?

מכיוון שהחלטות מסוג-ליפול מתפתחות לעתים קרובות במהלך הפיתוח המוטורי, ליכולת לייצר סלילים מרוכזים ומפוזרים עם סיבובים ודיוק מתח עקביים יש ערך מעשי אמיתי מעבר לקו הייצור הסופי.

KIOXIAפלטפורמות הליפוף הסטטור של Light Ring Equipment Group בנויות עם דיוק -ספירת הסיבובים ועקביות המתח הדרושים כדי להגן על הביצועים ההרמוניים המיועדים של עיצוב מתפתל, בין אם הפריסה הסופית היא מרוכזת-חריץ חלקי או מבוזרת במלואה.

יצרנים עובדים על פי דרישות הביצועים המפורטות בIEC 60034-1, התקן הבינלאומי לדירוג וביצועים של מכונות חשמליות מסתובבות, תלוי בסוג זה של חזרתיות מפותלת כדי לעמוד בתפוקה מדורגת באופן עקבי לאורך רצף ייצור.

עבור תוכניות מוטוריות שעדיין מעריכות טופולוגיה מתפתלת, עבודה ישירה עם מנוסהיצרן מכונות סליל סלילעל כלי עבודה גמישים היא לרוב הדרך המעשית ביותר לשמור על אפשרויות עיצוב פתוחות באמצעות אימות.

חקור את הליין המלא ב-transformercoilwindingmachine.com כדי למצוא פתרון פיתול סטטור המתאים לדרישות הרעש, הרטט והמומנט של המנוע שלך.

אולי יעניין אותך:

מדריך לכוונון מתח סליל ראש המחוון

הקלטת ליבה לעומת הקלטת סליל: הבדלים מרכזיים בתהליך בידוד שנאי

למה סגורה-בקרת מתח לולאה חשובה בפיתול חוטים עדינים

אבולוציה של מכונות סליל סליל: שנות ה-1900-היום