A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | AA | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|

1 | Analysis | ||||||||||||||||||||||||||

2 | Constants | Value | Units | Assumptions | |||||||||||||||||||||||

3 | pi | 3.14E+00 | - | 100% of non-estimated copper mass is considered iron | |||||||||||||||||||||||

4 | Permeability (µ0) | 1.26E-06 | H/m | The system is adiabatic | |||||||||||||||||||||||

5 | Flux Density @ Stall | 1.80E+00 | T | B | Magnetic Steel Saturation is between 1.6T and 2.2T | ||||||||||||||||||||||

6 | Copper Resistivity (ρ) | 1.70E-08 | Ohm-m | ||||||||||||||||||||||||

7 | N-m to oz-in Conversion | 1.42E+02 | Oz-in/N-m | ||||||||||||||||||||||||

8 | Specific Heat of Copper | 3.85E-01 | J/g | ||||||||||||||||||||||||

9 | Specific Heat of Iron | 4.50E-01 | J/g | ||||||||||||||||||||||||

10 | Density of Copper | 8.96E+06 | g/m^3 | ||||||||||||||||||||||||

11 | Min to Sec Conversion | 6.00E+01 | s/min | ||||||||||||||||||||||||

12 | |||||||||||||||||||||||||||

13 | Variables | Value | Units | Rationale | |||||||||||||||||||||||

14 | Current (Thermal Calcs) | 2.70E+01 | A | ||||||||||||||||||||||||

15 | Starting Temperature | 2.70E+01 | C | ||||||||||||||||||||||||

16 | Run Time | 6.00 | Min | ||||||||||||||||||||||||

17 | |||||||||||||||||||||||||||

18 | Measured Motor Parameters | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

19 | Number of Turns per Coil | 8 | turns | ||||||||||||||||||||||||

20 | Windings per Tooth | 16 | turns | ||||||||||||||||||||||||

21 | Number of Poles | 2 | poles | ||||||||||||||||||||||||

22 | Wire Diameter | 7.24E-04 | m | ||||||||||||||||||||||||

23 | Coils in Series | 5 | coils | ||||||||||||||||||||||||

24 | Coils in Parallel | 4 | coils | ||||||||||||||||||||||||

25 | Number of Slots | 4 | slots | ||||||||||||||||||||||||

26 | Coil Width | 3.70E-02 | m | ||||||||||||||||||||||||

27 | Coil Length | 5.80E-02 | m | Comparison to Datasheet Values | ShaunAndKelly | AndyMark | Units | Error | |||||||||||||||||||

28 | Tooth Width | 1.05E-02 | m | B_BAR | 1.31 | 1.35 | T | 2.77% | |||||||||||||||||||

29 | Tooth Length | 4.40E-02 | m | B | 1.80 | 1.85 | T | 2.77% | |||||||||||||||||||

30 | Pole Length | 5.68E-02 | m | A_BAR | 1.36E+04 | 1.38E+04 | A/m | 1.72% | |||||||||||||||||||

31 | Rotor Outer Diameter | 0.04337 | m | Num_slots | 4.00 | 4.00 | Slots | 0.00% | |||||||||||||||||||

32 | Stator Inner Diameter | 0.04483 | m | Num_turns | 16.00 | 16.17 | Turns | 1.07% | |||||||||||||||||||

33 | Mass of Rotor | 4.53E+02 | g | Gap Distance | 1.46E-03 | 1.99E-03 | m | 26.46% | |||||||||||||||||||

34 | Mass of Armature | 3.33E+02 | g | Ia | 130.71 | 128.97 | A | 1.35% | |||||||||||||||||||

35 | Mass of Copper | 1.11E+02 | g | ||||||||||||||||||||||||

36 | Distance Between Poles | 1.60E-02 | m | ||||||||||||||||||||||||

37 | |||||||||||||||||||||||||||

38 | Given Datasheet Values | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

39 | No Load Current | 2.70E+00 | A | ||||||||||||||||||||||||

40 | Stall Torque | 3.43E+02 | oz-in | ||||||||||||||||||||||||

41 | Stall Current | 1.33E+02 | A | ||||||||||||||||||||||||

42 | Armature Stall Current | 6.54E+01 | A | ||||||||||||||||||||||||

43 | Torque @ Max Efficiency | 4.50E+01 | oz-in | ||||||||||||||||||||||||

44 | Current @ Max Efficiency | 1.98E+01 | A | ||||||||||||||||||||||||

45 | Torque @ Normal Load | 6.40E+01 | oz-in | ||||||||||||||||||||||||

46 | Current @ Normal Load | 2.70E+01 | A | ||||||||||||||||||||||||

47 | Torque @ Max Power | 1.72E+02 | oz-in | ||||||||||||||||||||||||

48 | Current @ Max Power | 6.79E+01 | A | ||||||||||||||||||||||||

49 | Torque Constant | 1.88E-02 | N-m/A | ||||||||||||||||||||||||

50 | No Load Speed | 5,310.00 | RPM | ||||||||||||||||||||||||

51 | |||||||||||||||||||||||||||

52 | Calculated Mechanical | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

53 | Rotor Radius | 0.021685 | m | ||||||||||||||||||||||||

54 | Air Gap | 1.46E-03 | m | Gap distance is OD-ID, not (OD-ID)/2 | |||||||||||||||||||||||

55 | Rotor Surface Area | 6.00E-03 | m^2 | ||||||||||||||||||||||||

56 | Tooth Surface Area | 1.85E-03 | m^2 | ||||||||||||||||||||||||

57 | Pole Circumferential Width | 3.84E-02 | m | ||||||||||||||||||||||||

58 | Pole Surface Area | 2.18E-03 | m^2 | ||||||||||||||||||||||||

59 | 4.36E-03 | ||||||||||||||||||||||||||

60 | |||||||||||||||||||||||||||

61 | Calculated Magnetic | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

62 | Average Flux Density | 1.31E+00 | T | B_BAR | |||||||||||||||||||||||

63 | |||||||||||||||||||||||||||

64 | Calculated Electrical | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

65 | Stall Current | 1.31E+02 | A | I | |||||||||||||||||||||||

66 | Stall Power | 1,568.47 | W | Note: Number of active slots under pole = 4 | |||||||||||||||||||||||

67 | Specific Electrical Loading | 1.36E+04 | A/m | A_BAR | |||||||||||||||||||||||

68 | Coil eqv Cross Sectional Area | 1.65E-06 | m^2 | ||||||||||||||||||||||||

69 | Coil eqv Length | 1.52E+01 | m | ||||||||||||||||||||||||

70 | Coil Resistance | 1.57E-01 | Ohm | ||||||||||||||||||||||||

71 | |||||||||||||||||||||||||||

72 | Calculated Torque | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

73 | Max Torque, Metric | 2.32E+00 | N-m | Using Eq 1.9 in Book | 22.49% | :-( | 22.49% | Ratio of Pole to Tooth Length | |||||||||||||||||||

74 | Max Torque, Metric | 1.80E+00 | N-m | Using Eq 8.1 Rice Paper | |||||||||||||||||||||||

75 | Max Torque, English | 328.12 | oz-in | ||||||||||||||||||||||||

76 | Max Torque, Corrected | 321.34 | oz-in | ||||||||||||||||||||||||

77 | |||||||||||||||||||||||||||

78 | Calculated Mass | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

79 | Est. Rotor Copper Mass | 224.27 | g | ||||||||||||||||||||||||

80 | Est. Rotor Iron Mass | 228.73 | g | ||||||||||||||||||||||||

81 | |||||||||||||||||||||||||||

82 | Calculated Thermal | Value | Units | ||||||||||||||||||||||||

83 | Coil Resistive Loss | 114.39 | W | ||||||||||||||||||||||||

84 | Run Time Thermal Energy | 41,180.91 | J | ||||||||||||||||||||||||

85 | Delta T | 217.58 | C | ||||||||||||||||||||||||

86 | Final Temp | 244.58 | C | ||||||||||||||||||||||||

87 | |||||||||||||||||||||||||||

88 | Andy Mark Motor States | Torque Predicted | Given | Units | Error | ||||||||||||||||||||||

89 | No Load (2.7A) | 0.00 | 0.00 | oz-in | - | ||||||||||||||||||||||

90 | Max Efficiency (19.8 A) | 42.04 | 45.00 | oz-in | 6.58% | ||||||||||||||||||||||

91 | Normal Load (27 A) | 59.74 | 64.00 | oz-in | 6.65% | ||||||||||||||||||||||

92 | Max Power (67.9 A) | 160.30 | 171.70 | oz-in | 6.64% | ||||||||||||||||||||||

93 | Stall (133.0 A) | 321.34 | 343.40 | oz-in | 6.42% | ||||||||||||||||||||||

94 | |||||||||||||||||||||||||||

95 | References | ||||||||||||||||||||||||||

96 | The book | https://www.amazon.com/Electric-Motors-Drives-Fundamentals-Applications/dp/0080983324/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1486884926&sr=1-1&keywords=electric+motors+and+drives | |||||||||||||||||||||||||

97 | Rice Paper | http://www.ece.rice.edu/~jdw/435/book/ch8 | |||||||||||||||||||||||||

98 | Datasheet | http://files.andymark.com/CIM-motor-curve.pdf | |||||||||||||||||||||||||

99 | Test Curve | http://files.andymark.com/CIM-motor-curve-am-0255.pdf | |||||||||||||||||||||||||

100 | Forum Explaining Duty Cycle | https://www.chiefdelphi.com/forums/showthread.php?t=64482 |

Loading...

Main menu