無鐵芯有刷直流和無刷直流電機的熱性能提高方法
電機制造商必須確保電機的瞬時內(nèi)部溫度永遠(yuǎn)不會超過其部件的最高允許溫度。根據(jù)電機的設(shè)計和使用的材料，熱現(xiàn)象將決定電機的性能。電機設(shè)計者通常有兩種選擇來提高電機的性能，而不會過熱和損壞其部件:通過對給定的機械功率輸出產(chǎn)生較少的熱量來提高功率轉(zhuǎn)換效率，或者通過散熱來提高電機的冷卻能力。
它與電機內(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)到電機外部。記住，線圈是最關(guān)鍵的部件，因為這是焦耳熱發(fā)生的地方。以下是直流電機的一些常見熱傳遞和緩解概念及挑戰(zhàn):
1、無芯刷直流電機。
當(dāng)無芯電刷直流電機的線圈溫度升高時，熱量會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)熱和散熱是一個平衡問題。假設(shè)流過線圈的電流不過度，線圈的溫度會上升，散熱會增加到電機內(nèi)熱能隨時間保持不變的程度。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.無刷直流電機。
對于無刷直流電機，旋轉(zhuǎn)的永磁體會產(chǎn)生鐵損:一個熱源。鐵損與電機轉(zhuǎn)速成正比，所以在低速時可以忽略不計。然而，在高速下，它們往往變得大于焦耳損耗。因此，在高速時必須保持低扭矩。無刷電機之所以能達(dá)到高速，是因為不受機械式電刷集電環(huán)換向系統(tǒng)的限制。
無刷直流電機的兩個熱源可以看作是高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速時的焦耳損耗和高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩時的鐵損的權(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)運行期間的扭矩性能。如果應(yīng)用需要短時間的高扭矩，只要線圈溫度不超過其最大允許溫度，就可以向電機提供超過電機最大連續(xù)電流的電流。無槽無刷電機特別適用于短峰值轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)涉及到周期性占空比時，一個周期內(nèi)的最高扭矩可能會在一定程度上超過電機的最大連續(xù)扭矩，這取決于扭矩曲線和周期內(nèi)每一步的持續(xù)時間。如果一個循環(huán)或重復(fù)循環(huán)的持續(xù)時間明顯短于熱時間常數(shù)，等效連續(xù)扭矩值或電流值可計算為二次平均值(RMS)。只要不大于電機的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩，電流就可以看作是一個隨時間連續(xù)的值。
