Jak obliczać energię silników magnetycznych?
(na magnesach trwałych)
Należy uwzględnić wszystkie wykorzystane magnesy, znać ich typ i rozmiary geometryczne. Mierzy się siłę przyciągania każdego magnesu, biorąc tę wartość z tabeli pod nazwą pull force, można ją eksperymentalnie mierzyć siłomierzem przyczepionym do magnesu. Potem uwzględnia się ilość wykorzystanych magnesów w statorze i rotorze. Oddziaływanie jest pomiędzy parą magnesów, a więc liczy się tylko połowa z nich w obliczeniach. Potem znowuż dzieli się przez dwa uzyskany wynik, ponieważ kiedy magnesy mijają się, tylko najście się ich w przypadku przyciągania lub tylko rozejście się w przypadku odpychania jest wartością korzystną, która powoduje moment siły. I tak uzyskana wartość jest przybliżeniem mocy, którą może uzyskać nasz silnik. Oddziaływania w pewnym stopniu zależą od promienia osi, na której znajdują się ustawione magnesy. Większe ramię, daje większy moment obrotowy.
A więc liczymy: Jeżeli stosujemy magnesy o gęstości energetycznej N42 i wielkości 1cm3 w ilości sztuk 100, to możemy tak robić obliczenie:
Mamy tablice również na średnią siłę oddziaływania, która po angielsku nazywa się pull force.
Dla magnesów o objętości 1cm3 i typu energetycznego N42, będzie ona wynosić ok. 12-16N. Do obliczenia wypadkowego momentu ważna jest odległość między magnesami, która powinna być niewielka. Jeżeli mamy równą ilość magnesów w statorze i rotorze, uwzględniamy tylko siły magnesów ze statora. Przyjmijmy pesymistycznie, że w naszym przypadku siła dawana od jednej pary magnesów wynosi 12N. Teraz załóżmy, że w tej maszynie, kiedy magnesy nacierają na siebie, tylko w połowie czasu przyciąganie bądź odpychanie jest dla nas korzyścią, w drugim etapie jest to zjawisko pasożytnicze. A skoro tak, naszą siłę znów musimy podzielić przez 2. Mamy zatem 6N. Przy wykorzystaniu 100 magnesów w całym silniku, w połowie na statorze i w połowie na rotorze, uzyskujemy niezrównoważoną siłę o wartości 50 x 6N, co daje 300N. Jeżeli przyjmiemy promień na którym działa ta siła od osi i jest on odpowiednio duży, mamy dla realnej wartości np. 0,12m (silnik o średnicy 24cm) wypadkowy moment obrotowy ma wartości 36Nm. Przy obrotach deklarowanych przez Yildiza czyli 2000RPM, czyli pesymistycznie zakładając 30obr./s moc takiego silnika wynosi: P=2 x pi x 30 x 36 = 6,7kW.
A w praktyce będzie to mniej ze względu na tarcie na osi i pasożytnicze rozproszenie pola magnetycznego. Ale nawet jeśli spadnie do 6kW, przy użyciu 100 małych magnesów o objętości 1cm3, maszyna ta jest w dalszym ciągu opłacalna i zachęcająca do budowy. Zalecam jednak użycie mniejszych magnesów, ponieważ siły między większymi powodują ich rozerwanie, nawet jeśli maszyna wystartuje, potrafi być mniej przewidywalna.
dxer