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谁能说说电机常数(单位:Nm/Sqrt(W))的意义? 点击:17922 | 回复:44



波恩

    
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发表于:2008-06-17 13:20:11
楼主

经常看到国外的一些伺服电机(尤其是直线电机和力矩电机)的参数表中有一个叫做电机常数的参数,其单位是Nm/Sqrt(W),西文解释为Motor Constant (Peak torque / square root of continuous power)。

对于同一台电机,峰值力矩是固定的,但是供电电压不同,额定转速就不同,因而额定功率也不同,这样一来这个电机常数也就不同了,也就是说这个电机常数并不能像反电势系数或者力矩系数那样直接反映电机固有的机电特性,而必须结合运行工况才有实际意义,那么把这样一个参数作为电机参数的意义何在?在实际应用中这个电机常数有何参考价值?对于电机的电磁设计环节有何指导意义?

请懂行的网友不吝赐教!




firstrazor

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发表于:2008-06-17 21:43:09
1楼
曾经听洋人说起过。可惜我不搞电机设计,没用心记。好像是标志电机效率的一个重要参数,据说行家看这个数字就知道电机设计的功底在哪里。一般大部分厂商都不给这个数据,肯给出来的好像都是比较自信的,呵呵。

firstrazor

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发表于:2008-06-17 21:50:57
2楼

还有,我记得这个参数的定义好像是:   额定转距/损耗功率的平方根。和你说的不太一样啊。

波恩

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发表于:2008-06-18 13:11:30
3楼

“额定转距/损耗功率的平方根”;如果是这样,就容易理解了,可以标志电机的效率,并足以反映电机设计的功底!另,我是不明白,所以才从一篇网上的国外专利说明书中查到那个说法,见笑见笑!

谢谢“firstrazor”!

波恩

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发表于:2008-06-18 13:16:27
4楼

一修改就出错!已经反映过这个bug了,看来还没来得及修正。

 

“额定转距/损耗功率的平方根”———如果是这样,就容易理解了:可以标志电机的效率,并足以反映电机设计的功底! 另,我是不明白,所以才从一篇网上的国外专利说明书中查到那个说法,见笑见笑!

谢谢“firstrazor”!

当时明月在

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发表于:2008-06-18 14:33:43
5楼
力矩电机有这样标的参数:峰值堵转转矩/峰值堵转功率的平方根 我想这样标的是比较准确的吧,如此,该值就不会随额定功率变化了。它反映了电机本身的利用率,同时,还能直观的看出电机耗用的功率~~ 看起来,这个参数在电机使用选择和比较时,应用起来挺方便的啊~~ 记得上学的时候,电机设计中确实有电机常数这个东西,它指的是产生单位转矩时所消耗的有效材料的体积,即电机主要尺寸(D*D*L)与转矩的比值,也就是材料利用率的倒数。 根据电机设计的类比性,尺寸与功率成某程度的正比关系,也许就可以很不严格的把两者联系起来看了。

波恩

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发表于:2008-06-19 09:28:20
6楼

谢谢!

"峰值堵转功率"———那就基本上是铜损了?!谈损耗与出力的比值关系,确实足以反映电机的设计水准,国内目前做的伺服电机就普遍存在材料利用率不足,或同等损耗下,出力偏小的问题,因而往往只能降额使用,造成材料和能源的浪费,如果将来制定国家的伺服电机标准,一定要将反映材料利用率和功耗出力比的指标写入标准。

“尺寸与功率成某程度的正比关系”———就伺服电机而言,力矩与尺寸或材料用量直接相关,而功率还与转速相关。

波恩

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发表于:2008-06-19 16:24:33
7楼
Kollmorgen PLATINUM DDL系列直线电机目录中声称其电机具有最高的单位体积出力比,以及高的电机常数(Km),并解释说,高Km就意味着低的热损耗,而且给出了公式:
Km=F/Sqrt(Pc),其中F为电机推力的RMS值,单位N,Pc为25摄氏度下铜损的RMS值,单位W,其结果Km的单位为N/Sqrt(W)。
这样标称出来的电机常数确实可以反映推力与损耗间的某种关系了。

zimu_red

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发表于:2008-06-20 15:02:47
8楼

波恩老兄,呵呵,一起干的方式很多啊,我倒希望中国能多出几家比较强的伺服制造商。

带着学习的态度

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发表于:2008-06-20 17:26:30
9楼

哦,真挺长见识。国内的电机制造水平确实要提高

波恩

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发表于:2008-06-21 12:58:28
10楼

to “zimu_red”:很好的观念,那就让我们一起为“中国能多出几家比较强的伺服制造商”一起干吧!

 

游牧人

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发表于:2008-10-20 13:09:21
11楼

真好

学了不少,感谢各位的精彩介绍说明

波恩

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发表于:2009-05-27 17:33:03
12楼

看到一款德国的力矩电机手册对电机常数的解释:
电机常数由电机连续出力与该出力下电机连续功耗的平方根的比值表示,电机常数对应绕组温度为20摄氏度(时的等效功耗)【()中为本人补充】

比如,手册中给出了100摄氏度下:
连续出力为875Nm(低速运行)
连续电流为13.2A
绕组电阻为8.5欧姆
连续损耗为2222W(基本上等于 13.2A*13.2A*8.5Ω*2/3,之所以用8.5Ω*2/3是因为给出的绕组电阻为线电阻,而非相电阻。另外,可见由于运行速度低,铜损几乎为全部损耗)

20摄氏度下:
绕组电阻为6.5欧姆
电机常数为21.3Nm/√W (=875Nm/√(2222W*6.5Ω/8.5Ω),其中2222W*6.5Ω/8.5Ω是将100摄氏度的铜损等效至20摄氏度)

 

以此概念看,电机常数=T/√(3R*i*i)=Cm*i/(i*√3R)=Cm/√3R

而电机的力矩系数Cm正比与匝数n

相绕组电阻R=n*ρ*l/s,其中ρ为导线电阻率,l为绕组的单匝平均长度,s为单根导线的截面积,s*n≈S,S为单相绕组的槽口填充总面积,因此R=n*ρ*l/(S/n)=n*n*ρ*l/S,所以√R=n*√(ρ*l/S),也正比于匝数n

由此,电机常数=单匝绕组的(单位)力矩系数/√(3ρ*l/S)。

希望电机电磁结构设计的行家指点其物理含义,及其在电机设计中的意义。

波恩

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发表于:2009-06-06 20:14:56
13楼
查阅了Rockwell - Anorad的直线电机数据,同等初级、次级宽度和高度的电机,初级长度不同,出力不同,按照数据标示,感觉是出力大小与初级跨越的有效长度(或者极对数)成正比,比如长一倍的电机,出力就大一倍,同时绕组电阻和电感也是简单的串联叠加(或者并联累计),相当于将2台同规格电机拼接使用,变成了单台电机的2段而已,其电磁设计完全一致,却无法从电机常数反映出电机的电磁设计水平。这样一来,电机常数对于电机的指标意义到底何在呢?

hcy0123456

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发表于:2009-06-07 08:52:06
14楼
今天才晓得电机还有这个参数

波恩

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发表于:2010-10-22 14:14:44
15楼

今天看到国内一家直线电机新秀(苏州原亚www.miptek.com)的手册上对电机常数这一概念的定义为:

电机常数是电机推力与功耗的平方根的比值,单位为:N/Sqrt(W)  【本人注:直驱力矩电机的电机常数单位为Nm/Sqrt(W)】
这一点与本帖前面的描述基本一致。

 

再看苏州原亚对电机常数的实用意义的解释:

在任何直线电机应用中,认识到直线电机所产生的热负载是非常重要的考虑。直线电机是直接驱动装置,通常安装在非常靠近移动负载的位置上。因此,必须对直线电机所产生任何热量加以控制,一避免对加工或移动负载所承载的加工工件造成影响。电机常数是一个很有用的参数,可用于确定此种热负载。

电机常数=均方根推力÷均方根热负载的平方根,利用电机常数,可确定以下两种情形下电机的负载能力:

1.给定推力,可以使用电机常数计算出电机线圈总成所耗散的功率生成的热量是多少;

2.限定耗散功率,可以使用电机常数确定电机所产生的最大均方根推力。

 

读罢苏州原亚对电机常数的实用意义的解释,本人总算是搞明白了直驱电机何以会有电机常数这么一个参数。谢谢苏州原亚! 并特贴出,与大家分享。

ACScontrol

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发表于:2010-10-22 23:35:13
16楼

        刚接触直线电机时对这个参数也不理解,当时请教过别人,得到的回复是这个参数反映的是电机的刚性,后面还有一通解释,当时似懂非懂,半信半疑,在以后的应用当中也没用过这个参数,今天领教了!

         我还发现另外一个以前没注意的问题:直线电机的给出的功率都是I*I*R算出来的,这和旋转电机不一样!波恩给说说呗

  

波恩

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发表于:2010-10-23 08:22:24
17楼
“直线电机的给出的功率都是I*I*R算出来的”———是功耗(只计其中的大头:铜损),而非功率!

ACScontrol

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发表于:2010-10-23 15:08:57
18楼

是是是,这个公式计算出来的是功耗,不过都是标Continuous Power,Peak Power!但是各家的含义却不一样,有的这个只是指功耗,有的这个指的是总功率,虽然功耗是大头!

波恩

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19楼
此功率实为功耗,并不包含电机的机械输出功率,旋转类拖动电机所讲的功率往往是指可输出的机械功率,以至于日系通用伺服电机也习惯于用功率作为选型依据。

伺服新手上路

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20楼

学习了!


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