Đối với động cơ BLDC rotor ngoài, khi vận hành xác lập không có tần số nên không có tổn hao dòng xoáy, chỉ có tổn hao từ trễ nhỏ, tổn hao ma sát bỏ qua. Nên điều này dẫn đến công suất cơ và công suất điện từ chênh lệch nhau một lượng nhỏ.
Pco = Pe − ∆P (4.18) η = Pco Pđiện = Pe − ∆P Pđiện = ∑ Ei − ∆P ∑ Ui (4.19)
kE = E U≈
∑ Ei
∑ Ui≈ η (4.20)
Do đó, ta chọn giá trị lân cận hệ số k =1,0 để tính, sau đó cùng hiệu chỉnh dần với thông số hiệu suất 𝜂. Khi đó:
kE = kη (4.21)
4.1.3.3. Xác định công suất điện
Pđiện =Pco
η (4.22)
4.1.3.4. Tính toánđiện áp Uph, Eph
Với phương pháp điều chế vectơ quay nghịch lưu cho động cơ BLDC sẽ tạo ra điện áp sin 3 pha. Điện áp pha sẽ là:
Uph =Udây √3 =
Pđiện
3Iph (4.23)
Sau khi chọn kE thì sức điện động cảm ứng là:
Eph = kEUph (4.24)
4.1.3.5. Tính toán sốvòng dây Tph
Với Bg được xác định từ mục tính toán mạch từ. Sau khi phân tích Fourier, lấy thành phần cơ bản bậc 1 để tính giá trị trung bình của mật độ từ thông. Số vòng dây mỗi pha là:
Tph = Eph
4.44fBg−avgAgkT (4.25) Giá trị Bg khi phân tích Fourier được xác định theo công thức.
Bg(θ) =−4Bg π ∑ sin (nπ2) sin (nπα2 ) n ∝ n=1 sin(nω0t) Bg(θ) =−4Bg π ∑ Kn−α ∝ n=1 sin(nω0t) (4.26)
Trong đó hệ số Kn-α được xác định theo bảng 3.2 (mục 3.4-chương 3) Áp dụng triển khai chuỗi Fourier cho độ phủ nam châm α=0,7 ta có.
Tph = Eph
4.44f(Bg4π0.892π)πD4os
Hệ số kT là hệ số xét đến ảnh hưởng khi vát mép cực stator. Khi thực hiện vát mép cực, từ trở khe hở không khí sẽ tăng lên dẫn đến mật độ từ thông tại điểm làm việc khe hở không khí giảm xuống, làm gia tăng số vòng dây. Hệ số kT có thể lấy khoảng kT=1,3
4.1.3.6. Xác định hình dạng và kích thước rãnh
Rãnh stator là nơi chứa dây quấn vì vậy cần thiết kế kích thước rãnh đủ lớn để việc triển khai dây quấn trên đó thuận lợi. Nếu rãnh quá lớn sẽ làm giảm diện tích của răng stator, dẫn đến mật độ từ thông trên răng lớn, nguy cơ mạch từ bị bão hòa. Do luận án đề xuất nghiên cứu động cơ BLDC rotor ngoài nên các tính toán về rãnh được diễn giải như sau.
Dựa vào số vòng dây đã tính, xác định diện tích tác dụng của rãnh với hệ số điền đầy 𝑘𝑑𝑑 = {0,3 − 0,7}. Khi đó diện tích tác dụng xác định theo biểu thức :
Aslot =Tphπ d2
4 kdd
(4.28) Trong đó, đường kính dây dẫn được xác định qua các bước sau.
Dòng điện định mức:
Iđm = Id = If = P
η √3Ucos φ (4.29) Chọn mật độ dòng điện: 𝐽 = {4,5 − 6,5}𝐴/𝑚𝑚2
Tiết diện dây dẫn:
Aw =If J (4.30) Đường kính dây dẫn: d = √4Aw π (4.31) a) Rãnh quả lê (hình 4.4) Chọn chiều cao miệng rãnh: hs0
Chọn chiều rộng miệng rãnh: bs0
Với bz là độ rộng răng thì ta có thể tính được đường kính trên của rãnh:
bs1 =π(Dos− 2hs0 − bs1)
Ns − bz =
π(Dos− 2hs0) − bzNs