一、S电机技术前情及验证概要
S电机的技术名称为双转子复合磁路电机,其拓扑结构完全区别于普通径向电机与普通轴向磁通电机,其核心参数特性为超低VI值(见前文:每增加1A电流,所增加的感应电压值),预期各种优秀性能包括速度保持、超大扭矩、超宽电压应用、效率提升等优点。
验证结果:轴向结构的S电机相较于普通轴向磁通电机,理想情况下,具有4倍的扭矩瞬爆能力/4倍的反应速度/4分之1的速度衰减。
二、验证机概况
上图所示为本次的简版验证机,双转子单定子轴向磁通构造。制造工程包括定制线切割的卷绕铁芯、铜线手绕、磁钢定制、CNC结构件等。非专业制造,几多艰难,留有不少遗憾。验证只能针对S电机的VI值特性及电机的整体大致性能测试验证,一些如效率、散热等参数特性基于工艺原因本次未能测试。
验证电机整机直径72mm*高度29mm,其中定子直径62mm*高度19mm。电机采用0.8mm圆铜线,本来设计为参照6215电机的电流密度及匝数,计划双线并绕,后因工艺问题绕制成了单线串联,直接导致验证电机的KV值减半,为100左右,并导致相间电阻值升高至0.249欧,VI值升高至不少于0.268。按单路重新计算机软件仿真,其待对比数据如下表:
三、验证测试
验证测试使用双电机对转方式,输出电机接大功率可调电阻,改变电阻即改变扭矩负载大小进行试验。验证环境中,经测量,电源到电调中间的电流计存在电阻,阻值测量如下图,为(28.05-27.6)/5.51=0.082欧。
验证过程分三个状态分别测量。
1、无负载,100%油门状态。
表现:电压28.37V,空载电流0.65A,转速2840rpm。据此计算,该电机的KV值表现为2840/28.37=100。小结论:KV值与设计仿真数据偏差8个值。
2、微负载,100%油门状态。
表现:电压28.33V,电流1.10A,转速2815rpm。推算VI值过程为:(2840-2815)/100/(1.1-0.65)-(0.249+0.082)=0.224。小结论:VI值与仿真设计数据0.268偏差0.044,百分比16%。
3、中负载,100%油门状态。
表现:电压28.11V,电流2.86A,转速2713rpm。推算VI值过程为:(2840-2713)/100/(2.86-0.65)-(0.249+0.082)=0.243。小结论:VI值与仿真设计数据0.268偏差0.025,百分比9%。
验证总结:两次VI值推算均值为(0.224+0.243)/2=0.234,其结果靠近仿真数据0.268,但0.268是40A时的仿真数据,故上述误差属正常范围,验证成功。
VI值究竟是个什么?行家们其实早就看清楚了,这就相当是S电机的感抗值。按照电感原理,在仿真测试中,绕组匝数加倍,VI值即电感增至到了4倍。从仿真数据表中看出,单路S电机与双路H形普通轴向电机的VI值相当,同是双路的S电机的VI值为对比H形普通轴向电机的4分之1,因而有了本文开头的验证结论:4倍的扭矩瞬爆能力/4倍的反应速度/4分之1的速度衰减,此处数字4为理想估算数值,实际数值受多种因素影响,其预期实际值在1至4中间。
四、最近计划
①参照6215航模电机的电密度工况环境,把绕组数据恢复至双路的正常值,再行实测S电机超低VI值在航模电机领域的精彩表现。
②制造一台两轮电摩用的轮毂电机,实测S电机带给两轮电摩的快意感受。
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