Показать сообщение отдельно
Старый 03.09.2012, 16:47   #26
BenGunn
VIP
 
Регистрация: 16.05.2012
Адрес: Пермь
Сообщений: 641
Вес репутации: 12
BenGunn на пути к лучшему
По умолчанию

С помощью Elcut-а провел исследования, какие магниты и в каком количестве лучше брать. Получил интересные данные, которыми и хочу поделиться.

Для начала вернусь к табличке Ильи, в которой он получал коэффициент эффективности использования магнитов. Мне кажется, он не правильно посчитал объем магнитов, так как итоговая толщина магнитов у DmitryK-а 1мм, а не 2. Я пересчитал коэффициент исходя из того, что у DmitryK-а магниты толщиной 1мм, а у Ильи 4мм, так как он их тоже обтачивал. Для генератора Ильи коэффициент получился 9,12E-8, а для генератора DmitryK-а 22,8E-8. Но у генератора DmitryK-а зазор между статором и ротором 1,2мм, а у Ильи 0,5мм. По результатам моих моделирований, если бы у генератора DmitryK-а зазор был бы равен 0,5мм, при толщине магнита в 1мм, он бы выдавал в 1,6 раз большее ЭДС. Т.е. коэффициент у генератора DmitryK-а надо ещё умножить на 1,6 и получится 36,48E-8. Значит в генераторе DmitryK-а магниты используются в 4 раза лучше, чем в генераторе Илью. Попробую объяснить почему.

1) По моим прикидка расстояние зуб + паз для данных генераторов равно 6-6,5мм. Я пришел к выводу, что если мы мотаем катушку на каждый зуб, то ширина магнита не должна превышать зуб + паз. У Илью ширина магнита 9мм, т.е почти треть магнита уходит впустую. А у DmitryK-а ширина магнита 4мм и расстояние между магнитами 2,8мм. Из-за такого большого расстояния краевых потерь почти нет и магниты используются почти полностью.

2) Чрезмерная ширина магнитов у Илью ведет к ещё одной потере. Не уменьшая магнитной индукции в зазоре, мы могли бы взять магниты меньшего размера и увеличить число полюсов на роторе. При тех же оборотах это бы привило к увеличению частоты и следовательно, возрастанию ЭДС. Правда у DmitryK-а магниты наоборот слишком маленькие, что приводит к уменьшению магнитной индукции в зубе.

3) На удивление, я пришел к выводу, что при зазоре 0,5мм оптимальная толщина магнита около 1мм. Дальнейшее увеличение толщины магнитов, конечно, дает прирост ЭДС, но этот прирост получается значительно меньше, чем увеличение объема магнитов. Так, к примеру, увеличив толщину магнитов с 1мм до 2, квадрат ЭДС увеличится на 37%, при том, что объем магнитов возрос в два раза. Для сравнения, я использую квадрат ЭДС, так как мощность генератора пропорциональна именно квадрату ЭДС.

Эти три причины и привели к тому, что в генераторе DmitryK-а магниты используются в 4 раза(если пересчитывать для зазора 0,5мм) или в 2,5 раза (если зазор не пересчитывать) эффективнее, чем в генераторе Ильи.

Цитата:
Сообщение от DmitryK Посмотреть сообщение
Следующий вопрос: какова разумная "плотность" установки магнитов на роторе (имею ввиду зазоры между магнитами) и (или) связь этих зазоров с зазором магнит - полюс.
Так получилось, что у меня зазор между магнитами примерно 2,8 мм, а между магнитом и полюсом 1,2 мм.
На форуме уже звучало, что слишком тесно установленные магниты будут работать "сами на себя", но в мотор-колесе они (судя по фото) вообще без зазора.
Есть ли какие-нибудь "рамки" для выбора этой геометрии?
Во всех моделях, которые я рассматривал зазор между статором и ротором я брал равным 0,5мм. Я пришел к выводу, что при таком зазоре, оптимальное расстояние между магнитами равно половине паза. До этого расстояния краевые потери не существенны, а чем больше площадь под магниты, тем больше магнитная индукция в зубцах. Но если зазор будет меньше, то краевые потери резко возрастают и магниты на краях используются не эффективно.
Ещё я рассмотрел, какое количество магнитов лучше: количество зубцов+2 или количество зубцов-2. В первом случаи магниты надо брать уже, но зато их больше и из-за этого возрастает частота. Во втором случаи магниты шире, но частота меньше. В итоге получилось, что вариант количество зубцов-2 эффективней, с точки зрения использования магнитов. Если дальше уменьшать количество магнитов, их эффективность падает, поэтому я считаю вариант количество зубцов-2 оптимальным.
А вот с толщиной магнитов не все так однозначно. Выше я писал, что оптимальная толщина магнита около 1мм, но это оптимальность только с точки зрения использования магнитов. При такой толщине не достаточно нагружено железо генератора. Вернемся к генераторам Ильи и DmitryK-а. Хоть у Ильи магниты и используются менее эффективно, но при этом он получил 0,0017В/(оборот*виток), а DmitryK только 0,00069В/(оборот*виток), а если пересчитать зазор, то 0,0011В/(оборот*виток). Т.е. у Ильи ЭДС на виток больше в 2,46(1,55) раза, а это значит, что при тех же размерах статора его генератор мощнее в 6(2,4) раза. В итоге мы должны выбирать, что для нас важнее эффективное использование магнитов и тем самым снижение стоимости (тут я не учитываю стоимость остальных частей генератора) или габариты генератора. Но надо помнить, что чрезмерно увеличивать толщину магнитов тоже нет смысла, так как разница в мощности между магнитами толщиной 4мм и магнитами толщиной 5мм уже будет всего около 1,5%.

ПС Конечно, теория это хорошо, но на практике все гораздо печальнее, так как и статоры мы вынуждены брать готовые и магниты выбирать из имеющихся. Но, надеюсь, мои исследования по крайней мери позволять сделать выбор, который будет ближе к оптимальному.

ПСС Ещё забыл добавить, что при определении оптимального числа магнитов я не учитывал, то что не у всех катушек одной фазы магниты будут стоять по центру. В дальнейшем постараюсь это тоже учесть.
BenGunn вне форума   Ответить с цитированием