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谁用过这种新电机?
我设计过有刷电机与无刷电机,有大量各种电机的使用经验与使用数据,我就是忍受不了,你们这样的胡说八道,我在电动车行业内干了4年.非常了解电动车的各种电机.
给一个文章你们看看
要因实验设计法优化设计电动自行车有刷无齿电机
天津松正机电技术有限公司 谢炎民
摘要:要因设计同正交实验相比较,在实验设计、分析和建模寻优的理论和方法、步骤上更为完善,提高设计的分辨率。用实验设计的方法优化电动车有刷无齿电机的效率、转速与电机特性曲线。
关键词:实验设计输入变量输出变量电动自行车有刷无齿电机
前言:本人受宁波市江北紫元汽车零部件有限公司的委托,对紫元牌有刷无齿电动车轮毂电机进行优化设计。要求是外壳与安装尺寸不变。
实验目的:1、提高电机额定功率、提高电机工作效率;
2、设计180W有刷无齿电机额定效率不小于70%,在工作点效率不小于80%;
3、在额定工作点电机转速不大于185rpm;
4、提供有刷无齿电机系列的制造最优化性能与最优化材料的关系。
选择变量:A、输入变量1、电机线圈匝数2、线圈线径3、磁钢厚度4、气隙
B、输出第一变量电机效率;输出第二变量电机转速(调整转速用)
C、变量定义:
变量名称Input para.+-
线圈匝数wire ring3431
线径wire dim0.64mm0.6mm
磁钢厚度magnet high4mm3.5mm
气隙air gap0.35mm0.5mm
制造样机与数据采集:样本电机在4A时的数据列表:
序号样本转速扭矩功率效率
Nosamplespeedtorquepowerefficiency
1++-+1935101.170.2
2-+++2104.8105.673.3
3--++2064.699.268.9
4+--+1855.198.868.6
5++--1984.695.466.2
6---+2044.698.368.2
7+++-1994.593.865.1
8-+-+2124.6102.170.9
9--+-2074.8104.172.3
10-++-2174.5102.371
11++++1944.897.567.7
12----2094.6100.768.2
13-+--2194.5103.271.7
14+-++1845.2100.269.6
15+-+-1874.99666.6
16+---187597.968
数据分析:
分析报告
efficiency(效率)响应
分位数
最大100.0%73.300
99.5%73.300
97.5%73.300
90.0%72.600
四分位数75.0%70.975
中值50.0%69.250
四分位数25.0%67.775
10.0%65.870
2.5%65.100
0.5%65.100
最小0.0%65.100
要素
均值69.26250
标准偏差2.28178
均值标准差0.57044
高位 95% 均值70.47837
低位 95% 均值68.04663
N16.00000
Sum Weights16.00000
Test for Normality(*正态分布判断)
Shapiro-Wilk W Test
WProb<W
0.989952 0.9964
Notes: Result: Prob>0.05 efficiency data is normal.(*表明效率数值符合正态分布)
By Jmp /analysis/fit model to analysis data:(*JMP分析软件的菜单项)
下图是选择参数与电机效率关系作用图
Effect Screening(*全参数列表)
Response: efficiency(*输出:效率)
The estimates are not correlated.
The estimates have the same variance.
Lenth PSE
1.6125
Transformed Parameter Estimates(*参数估计列表)
TermOriginalOrthog CodedOrthog t-TestProb>|t|
Intercept69.262569.2625171.814<.0001
wire ring-1.5125-1.5125-3.75190.0019
wire dim0.250.250.62020.5445
wire rin*wire dim-0.7-0.7-1.73640.103
magnet high0.050.050.1240.9029
wire rin*magnet h-0.55-0.55-1.36430.1926
wire dim*magnet h-0.2875-0.2875-0.71320.4867
wire rin*wire dim*magnet h-0.1125-0.1125-0.27910.784
air gap0.41250.41251.02330.3224
wire rin*air gap0.86250.86252.13950.0492
wire dim*air gap0.60.61.48840.1574
wire rin*wire dim*air gap-0.225-0.225-0.55810.585
magnet h*air gap0.150.150.37210.715
wire rin*magnet h*air gap-0.025-0.025-0.0620.9514
wire dim*magnet h*air gap0.06250.06250.1550.8789
wire rin*wire dim*magnet h*air gap-0.5375-0.5375-1.33330.2023
Orthog t-Test used Pseudo Standard Error
Normal Plot
Blue line is Lenth's PSE.
Pareto Plot of Estimates(*参数柏拉图)
Bayes Plot
Response: efficiency
K ContamStd Err EstDFE
1000
Posterior Prob that sample is uncontaminated:0.1207(*分析表明实验数据有效)
优化电机参数:在知道电机气隙(air gap)对电机效率影响不大之后。
第一步,将电机气隙设计成0.5mm(电机气隙设计较大,电机加工与装配工艺较好),磁钢厚度(magnet high)假设成3.5mm(尽量减少磁钢厚度能节约成本)。
第二步,进一步加大线圈匝数与线径的调整量。
将线圈匝数降为30匝wire ring 系数取值-1.67;
线径加大到0.69mm wire dim 系数取值3.5。 得到理论效率可以达到82%以上。
将wire ring 与wire dim 值代入依转速作为输出变量的输出估计(计算过程与略)
由于转速与磁钢的厚度有相当大的关系。加厚磁钢,降低电机转速。
从参数相互作用列表可以看出,磁钢厚度magnet high或磁钢厚度的交叉变量都没有在影响效率的2—8效应区(top 4),因此可以大胆的设计磁钢以调整转速。
样品试制:在实验之前,由于不知道各个参数如何调整,各参数的调整量多大合适,以前在原有机械零部件基础上做的单台电机实验不能很好的反映电机的改进趋势(紫元公司的转子铁芯空间不能装下线径0.69mm,30匝的线圈)。重新设计转子铁芯。用线切割按新设计的铁芯尺寸加工试制。
实验证实:
在调整完实验输入变量1、线圈匝数为30匝;2、线径为0.69mm;3、磁钢厚度为4mm;4、气隙为0.5mm。试制电机200台,做100%全功率测试,在电动自行车的一般使用负载区(130W)以内,电机效率大于80%;电机额定功率180W时效率为71%;额定扭矩大于9N.m。紫元牌电动自行车用有刷无齿轮毂电机负载特性与电机效率,可以达到市场上无刷电机的性能。实验取得成功。
从市场销售的同类电机和从有关部门了解的信息来看,宁波市江北紫元汽车零部件有限公司的有刷无齿电动自行车用轮毂电机机械特性已经达到国内领先水平。
附部分电机测试报告
电流转速扭矩输出功率电机效率
42155.412383%
71859.318071%
谢炎民,男,1972年出生,1996年毕业于江苏理工大学机械设计专业。1998年从事电动自行车技术开发。在电动自行车智能化控制方面有独到的见解。设计开发的电动自行车用智能有刷、智能无刷控制器获21世纪香港国际新产品新技术博览会金奖。
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