¿Cuáles son los efectos de los diferentes parámetros de diseño al construir un motor lineal?

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Estoy tratando de construir un motor lineal llamado "sin hierro". Conceptualmente, son bastante simples. Los motores lineales, en general, son como motores rotativos pero "desenrollados". Como yo lo entiendo, la variedad sin hierro está compuesta por rollos de alambre desnudo incrustados en una matriz de resina. Desafortunadamente, ahí es donde termina la parte simple. En términos generales, se deduce intuitivamente que cuanto más poderosos sean los imanes y cuanto más cerca estén las bobinas de ellos (debido a la ley del cuadrado inverso), mayor será la fuerza del motor. Obviamente, los imanes y las bobinas también deben ser lo más uniformes posible para garantizar que el comportamiento del motor sea a su vez uniforme.

En esencia, mi pregunta es la siguiente: para los imanes de una fuerza y dimensiones arbitrarias, ¿cuál es el diseño óptimo de la bobina? ¿Qué calibre de alambre, cuántas vueltas, qué diámetro / ancho / largo, etc.?

    
pregunta krfkeith

1 respuesta

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Buena pregunta.
Obtienes un doctorado para cuando recibes una media respuesta :-).

Más detalles sobre lo que quieres lograr podrían ayudarte mucho. Golpe, fuerza, velocidad, .... Appliaction?

Demasiado para cubrir en la actualidad. Esto es solo un galope rápido y deberían ser otros más expertos aquí. Además de los "documentos aprendidos", se puede obtener una buena idea utilizando, por ejemplo, la búsqueda de imágenes de Google utilizando, por ejemplo, motor lineal como término de búsqueda, buscando "nuevos elementos", nuevos modelos, ventajas, capacidades, etc., y ver lo que dicen.

Pero:

La brecha de aire es crucial.
El campo magnético varía con el cubo inverso de distancia a una distancia (en realidad) debido a la interacción de dos polos que trabajan en el cuadrado inverso. (FWIW pocas personas se dan cuenta de que por eso sucede lo que sucede). La forma y el grosor del imán y la proximidad a otros imanes afectan el campo. A distancias de hasta 5 o 10 grosores de imán, si desea ver qué es el campo en un punto, es mejor utilizar uno de los muchos programas de simulación gratuitos y lejos de ellos.

Por razones prácticas para los alternadores de motores lineales de bricolaje, etc., puede utilizar la regla de oro de que el imán es tan efectivo como lo será hasta la mitad de su espesor. por ejemplo, si utiliza un imán de "tierras raras" realmente de grado superior (detalles más adelante) puede obtener alrededor de 1T + a la mitad de su espesor. Entonces, para las bobinas "sin hierro" si está utilizando imanes de 10 mm de grosor, la mayoría de las bobinas no deben estar a más de 5 mm de las caras de los polos, por lo que si tiene un espacio de 1 mm, entonces puede tener bobinas de 4 mm de grosor. Por eso la gente usa laminados y la construcción sin hierro tiene bobinas muy planas. Una vez que agrega laminaciones en los devanados, "extiende el campo" a costa de más masa, pérdidas por corrientes de Foucault, saturación magnética, saliencia (extracción) a menos que sea muy bueno en diseño mecánico y otros efectos secundarios.

Sobre todo lo demás es teoría estándar en una primera aproximación. Puede encontrar documentos sobre diseño de motores, amplificadores, resistencia de conductores (que afectan el calentamiento y la corriente que puede proporcionar para obtener los giros de amperios que hacen el trabajo). Si usa laminados, se adentra en el maravilloso mundo de saturación, curvas BH, pérdidas, efectos de flecos, .... Pero todo está disponible en los textos de motor estándar.

Como una simple posición de inicio simplista, para obtener la fuerza máxima del motor, está intentando utilizar los imanes más fuertes que puede obtener, los espacios de aire más pequeños, las bobinas más planas y maximizar los giros de los amplificadores. Los giros de los amplificadores se ven afectados por el cobre (generalmente) que puede caber en el espacio disponible y la corriente que puede aplicar y el calentamiento resultante.

    
respondido por el Russell McMahon

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