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定子總成和超高速吸塵器電機目前均為2級電機,定子均為3槽集中繞組。一些制造商還采用六槽設計進行創新。齒槽轉矩更低,電機效率更高。下圖是一款手持式吸塵器的宣傳圖,取自京東的產品詳情,展示了所使用的高速無刷直流鼓風機。擴壓器的設計對風機的效率影響很大。還有很多技巧。有些廠家的電機設計較差,效率較低,但他們巧妙的擴散器設計卻大大提高了風扇的效率。
國內做這方面研究的老師不多,可能是因為技術含量不高。我們可以把這個小電機從整機上拆下來,做競品分析。我們自己制作一個很容易。關鍵是周期還短。無論功率大小,風機的結構基本相同。主要由渦輪、蝸殼、擴壓器、電機定子、轉子、軸承、機殼和電控板等組成。戴森的3D渦輪風扇做得特別好,效率極高,尤其是風道,但應該只供應國內,不出口。
電子控制板。小型電機的電子控制板通常做得更緊湊。我不太了解板子布局,但整個板子最貴的部分是主控MCU、六個開關Mosfets和兩個大電容。如果想要降低電控板的成本,就必須考慮這三種設備的國產化。目前國內一些器件廠商也能滿足要求,完全可以替代吉靈、MaxPower、英飛凌等進口廠商的器件。
接下來是轉子組件。轉子組件包括芯軸、軸承、磁環和平衡環。超高速電機的芯軸具有更高的強度要求。一般采用軸承鋼GCr15,也有廠家直接采用陶瓷軸。不過之前也有網友問過這個問題,所以我還是提一下吧。目前我所知道的只有浙江大學的沈建新教授。他在高速電機的研究工作中就有這種類型的電機。以下摘自浙江大學官網。的:
軸承是超高速電機的關鍵部件。它們不僅影響電機的效率,而且影響電機的壽命。這是一個非常復雜的部分。我自己對此知之甚少。我是在和一些軸承供應商交流的過程中才了解到一點點的。接下來詳細說一下。不過,3D渦輪機成本較高,而且超高速時大多采用金屬制成。即使體積很大,如果用五軸加工中心加工一個,至少要多花五十塊錢。但我建議2槽3級電機最適合。六槽電機的槽太小,接線復雜,繞組會出現大量缺陷。而且六槽定子體積較大,成本也會比三槽定子高很多。
軸承也是關鍵。目前雙端支撐軸承的成本可以很低,但現在出現了一體式軸承,將軸承和心軸集成在一起。軸的旋轉精度特別高。沒有雙端軸承和軸。裝配誤差,電機制造商使用這種軸承不僅效率高、旋轉精度高,而且裝配工序少。目前直材料的成本可能沒有雙端支撐軸承高,但裝配后的總成本也不一定高。以上就是我對這種小功率超高速電機的認識。當然,還有很多信息不方便透露。如果有任何疑問,可以通過私信溝通。
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