От чего зависят крутящий момент, скорость и КПД мотор колеса

21.11.2021

Механическая мощность мотор колеса – это произведение оборотов на крутящий момент: Pмех.(Wt)=N(Рад/с)хМ(Н.м.), или произведение электрической мощности на КПД: Рмех=РхКПД

Таким образом, при неизменной мощности мотор колеса, например, 1000Вт, конструктивно изменяя номинальную  скорость вращения ротора, у мотор колеса  будет меняться крутящий момент. Соотношение оборотов и тяги зависит от соотношения числа полюсов ротора и статора. Чем больше полюсов у ротора, - тем больше тяга (крутящий момент) и меньше номинальная скорость вращения ротора, при которой двигатель развивает максимальный КПД.


Электродвигатель редукторного мотор колеса МАС

На величину КПД мотор колеса, его максимальную мощность, соотношение скорости и тяги, влияет мощность постоянных магнитов (неодим-железо-бор)  ротора мотор колеса. Если мощность магнитного поля, создаваемого  постоянными  магнитами - невысока, то у двигателя будут большие обороты, но слабый крутящий момент. При увеличении нагрузки, - такое мотор колесо будет вращаться гораздо медленнее; потребление тока у него возрастёт, а КПД – снизится.

Мотор колесо такой же конструкции, но с более мощными магнитами, будет развивать меньшую скорость, но более высокую тягу. Максимальная  мощность  мотор колеса с мощными неодимовыми магнитами, также будет выше, чем у такого же мотор колеса с более слабыми магнитами.

Следующий фактор, влияющий на соотношение тяги и скорости – это обмотки. Основные параметры обмоток, зто: число витков на зуб и диаметр провода. Между собой обмотки могут соединяться звездой (один конец каждой обмотки подсоединяется к отдельной ламели, а второй конец – в общей точке) или треугольником  (к каждой ламели подключается конец предыдущей обмотки и начало следующей). «Треугольник» даёт меньшее общее сопротивление, более высокий ток и, соответственно, более высокую мощность. Поэтому на заводах, при изготовлении мотор колёс, обмотки обычно соединяют треугольником.


Намотка обмоток на автоматическом станке

Поскольку объём пазов для обмоток у каждого типо-размера мотор колеса одинаков, то он заполняется полностью одножильным или многожильным медным проводом, для того, чтобы получить меньшее активное сопротивление обмоток,  бОльшую мощность и КПД мотор колеса. На современных заводах, обмотки создаются на  специальных автоматических станках, но если требуется получить максимальную плотность провода в обмотках, то эту операцию выполняют вручную. В этом случае плотность намотки можно увеличить на 10-12%.


Ручная намотка обмоток

Если провод заполняет всё пространство в пазах, то мощность мотор колеса будет одинаковой при разных сочетаниях  диаметра проводов и количества витков  в обмотках.


Статоры мотор колёс QS motor разной мощности

Но,  в зависимости от диаметра провода и количества витков  в обмотках,  сочетание скорости вращения  и крутящего момента мотор колеса будет изменяться. Тип обмоток определяет требуемое напряжение и силу тока, получая которые электродвигатель будет развивать максимальную мощность.

Электромотор с меньшим числом витков, при одном и том же напряжении, будет потреблять бОльший ток, развивать более высокие обороты, но его крутящий момент будет меньше. У электромотора с большим числом витков, при том же напряжении, скорость вращения будет ниже, а момент – выше. При этом, максимальная мощность обоих электродвигателей, будет одинаковая, потому что ограничивается эффективностью  отвода тепла.

Возможности охлаждения – основной фактор, влияющий на максимальную мощность электродвигателя. Поэтому, максимальная мощность однотипных мотор колёс разных производителей будет выше у более тяжёлых и крупных моделей. 

Вывод:  крутящий момент, скорость и КПД электродвигателя, зависят от мощности постоянных магнитов и типа обмоток, а максимальная  механическая мощность, при прочих равных условиях, зависит от размера и веса мотор колеса.

                                                                     Allyur, фото автора