Жоғары момент щеткасыз DC қозғалтқышын қалай таңдауға болады?

Жоғары момент щеткасыз DC қозғалтқыш негіздерін түсіну

BLDC қозғалтқыштарының негізгі жұмыс принциптері

Щеткасыз DC (BLDC) Motors кернімді тұрақты магнит роторы мен электронды түрде озылған дроталардың көмегімен жасайды. Щеткалар мен механикалық коммутатордың орнына, ток роторлы позицияға негізделген роторлы позицияға негізделген контроллермен, зал сенсорлардан немесе кодерлерден кері байланыс негізінде ауыстырылады. Бұл механикалық тозуды азайтады, тиімділікті арттырады (әдетте 85-95%), сонымен қатар жоғары жылдамдық пен момент тығыздығын ұқсас мөлшердегі щеткамен салыстырады. Жоғары моментке қосымшалар үшін, BLDC қозғалтқыштары қолайлы, өйткені олар төмен техникалық қызмет көрсету, тұрақты өнімділігі және момент пен жылдамдықты дәл бақылауға ие бола алады.

Практикалық тұрғыдан қандай «жоғары момент» дегеніміз

Инженерлік тәжірибеде «Жоғары момент» санын сандық түрде анықтау керек. Кішкентай кадр өлшемдері үшін (мысалы, 42-60 мм сыртқы диаметрі), жоғары момент 0,5-5 номерлеуі мүмкін. Орташа жақтаулар үшін (80-130 мм), ол 10-50 Ном болуы мүмкін. Үлкен индустриалды қозғалтқыштар үшін (160-280 мм), жоғары момент 50-ден бірнеше жүзге дейін. Мотордың моментінің мүмкіндіктері:

• Номинацияланған (үздіксіз) момент: момент мотор қоршаған орта температурасы бойынша (көбінесе 25-40 ° C) температуралық шектеулерден артық жеткізе алады.
• Шың момент: Қысқа мерзімді момент мотор қызып кетуден бірнеше секундқа бірнеше секундқа жеткізе алады.
• Момент тұрақты (кт): бір ампер үшін Номпер бір қондырғы токына қанша берілетінін көрсетеді.

Моторды таңдағанда, сіз осы мәндерді «максимум» сандары ғана емес, нақты жүктеме жағдайларымен салыстыруыңыз керек.

Жүктеме талаптары және кезекші цикл

Механикалық жүктеу профилін сипаттау

Бастапқы нүкте - механикалық жүктеменің сандық сипаттамасы. Кәсіби өндіруші немесе зауыттық дизайн тобы, әдетте, толық жұмыс циклі үшін момент пен жылдамдыққа арналған профиль жасайды. Негізгі деректер мыналарды қамтиды:

• Статикалық жүктеме моменті: момент жүктелісті ауырлық күші, үйкеліс немесе технологиялық күштерден ұстап тұру үшін қажет.
• Динамикалық жүктеме моменті: жеделдету және баяулау үшін қажет қосымша момент.
• Инерция: мотор, беріліс қорабы және жүктеме инерциясы (кг.).
• Қажетті жылдамдық диапазоны: әдеттегі жұмыс жылдамдығы, минималды және максимум (RPM).

Мысал ретінде, қалыпты жұмыс істеу үшін 300-ден 300 айн / мин талап ететін жүктеме, сонымен қатар, қысқа үдеу кезеңдері кезінде 25 Н м дейін. Бұл профиль мотор өлшеміне арналған негізгі кіріске айналады.

Кезекші цикл және оның жылу салдары

Кезекші цикл циклдегі әр түрлі момент деңгейінде жұмыс істейтін уақыт пайызын сипаттайды. S1 (үздіксіз), S2 (қысқа уақыт) және S3 (үзіліссіз) және S3 (үзіліс) сияқты ISO кезекшілік сабақтары қолданылады. Үздіксіз (S1) үшін мотордың бағаланған моменті қауіпсіздік шеттерімен үздіксіз момент сұранысынан асып кетуі керек. Циклдік баж үшін (S3), мұнда жоғары момент аз ғана пайда болады, егер сіз цикл бойынша орташа момент әлсіреген болса, оның жылу шегіне жақын моторды, егер оның орташа лимиттерін таңдай аласыз.

Әдеттегі өнеркәсіптік мысал: мотор 10 секунд ішінде 20 Нм, содан кейін 50 секунд ішінде, қайталайды. Орташа момент:

Tavg = (20-нен 10 с × 10 с × 10 с × 10 с) / 60 S = (200 + 250) / 60 ≈ 7.5 NEN 7.5 N

Бұл орташа мән термиялық өлшем үшін қолданылады, ал 20 Нелисті, ал 20 Нелисті жеткізуші ұсынатын мотордың қысқа мерзімді мүмкіндігіне әлі де түсу керек.

Шың моментінің қажеттіліктері және қауіпсіздік шеттері

Қажетті шың моментін есептеу

Шың момент жүктеме және үдеткіш моментімен де анықталады. Үдеткіш моментінен мыналардан бағалануы мүмкін:

Tacc = j (δω / δt)

қайдаJЖалпы инерция, δω - бұрыштық жылдамдықтағы өзгеріс, ал δt - үдеу уақыты. Аралас инерция 0,02 кг. 0,02 кг.

Tacc = 0.02 × (31.4 / 0.5) ≈ 1.26 NM

Егер тұрақты күйдегі момент 300 айн / мин болса, 15 Ном, жалпы шыңы момент талап етіледі:

TPEAK, REQ ≈ 15 + 1.26 ≈ 16.3 NO 16.3 NQ

Практикалық момент қауіпсіздігі факторларын қолдану

Инженерлер, әдетте, Bld таңдау үшін ең жақсы крутящий және 1,1-1,3 шыңға 1,1-1,3 қауіпсіздік коэффициентін қолданыңыз. Жоғарыдағы мысалды пайдалану:

• Мерзімінен талап етілетін үздіксіз момент: 15-тен 1,25 ≈ 18.8 Нел.
• Қажетті шыңы маржасы бар момент: 16.3 N · 1.2 × 1.2 ≈ 19.6 N.

Бұл жағдайда ақылға қонымды нысанда кем дегенде 22-25 Номп шыңы бойынша үздіксіз бағаланған мотор болар еді. Өндірушідегі қабілетті жеткізуші немесе инженерлік команда осы сандарды тиісті жақтаудың, орауды және салқындату әдісін ұсыну үшін пайдаланады.

Қатысты момент, жылдамдық және қуат сипаттамалары

Механикалық қуат есептеулері

Моментті таңдау жылдамдық пен қуаттан бөлінуі мүмкін емес. Механикалық шығу қуаты:

P = t × ω

қайдаPватт қуаты,TНомп штаттағы момент жәнеωрад / с-та бұрыштық жылдамдық. Ω = 2π / 60 (N rpm), көбінесе қолданылатын формула:

P (w) ≈ 0,1047 × Т (N) (RPM)

300 айн / мин-ді моменттің 20-ға жуық үлгісі үшін:

P ≈ 0.1047 × 20 × 20 × 20 × 628 Вт

Моторлар мен көлік жүргізу шығындарына мүмкіндік беретін, электр желісі 700-800 Вт, 80-90% тиімді блдк жүйесі үшін 700-800 Вт болуы мүмкін.

Керек-жылдамдық қисықтары және жүйелік шектеулер

BLDC Motors сипаттамасы бар, моментке тән қисық сызық бар: момент деңгейі жоғары деңгейге дейін тұрақты тұр, содан кейін жылдамдық бойынша төмендейді, ол жылдамдыққа қарама-қарсы жылдамдыққа қарай жоғарылайды. Берілген кернеуде:

• Жылдамдықты арттыру, қол жетімді ағымдағы және осылайша момент болып табылады.
• Жоғары жылдамдықпен жұмыс істеу жоғары моментпен жұмыс істеу мыс шығындары мен жылытуды арттырады.

Таңдалған жоғары момент моторының дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін өндірушінің максималды жылдамдық қисық сызығындағы жұмыс нүктелеріңізді орналастырыңыз:

• Барлық үздіксіз ұпай ұпайлары үздіксіз қисық сызықтан төмен болуы керек.
• Барлық қысқа мерзімді ұпайлар ең жоғары қисық сызықтан және рұқсат етілген ұзақтығы ішінде болуы керек.

Егер сіздің моментіңізді қажетті жылдамдық нүктеңіз мүмкін жердің сыртына түссе, сізге басқа орам, жоғары вольтаж, беріліс қорабы немесе зауыттан үлкен жақтау мөлшері қажет болуы мүмкін.

Кернеу, ток және драйверлерді таңдау

Мотор кернеуі мен жетек барымен сәйкес келеді

Жоғары момшатель блдк моторын таңдау оның негізгі кернеуі мен электр сипаттамаларын диск жетегіші электроникаға сәйкес келеді. Жалпы DC автобус кернеуі 24 В, 48 В, 72 В, 72 В, және 310-325 ВDC АР айнымалы рифтификатталған жүйелер үшін. Негізгі параметрлер:

• Back-Emf тұрақты (ke): v / krpm, бірлік жылдамдыққа арналған фазалық шығыстық кернеуді көрсетіңіз.
• Момент тұрақты (кт): мотор дизайнымен KE-ге қатысты.

Берілген кернеу үшін төмен кэймен орау жылдамдыққа жетеді, бірақ берілген момент үшін көбірек ток қажет. Жоғары жылдамдықпен жоғары KE желдетуі ампер үшін момент жоғары болады. Жеткізуші бірнеше ораманы көрсетуі керек; Контроллер рейтингісінде ең жоғарғы токты және қажетті жылдамдыққа мүмкіндік беретін жауапты таңдаңыз.

Ағымдағы рейтингтер және қорғау шеттері

Жетек, кем дегенде, өңдеуі керек:

• Үздіксіз баж үшін бағаланған фазалық ток.
• Жеделдету және шамадан тыс жүктеме үшін ең жоғары фазалық ток, көбінесе бірнеше секунд ішінде 2-3 есе жоғары ток.

Мысалы, егер өтінімде 10 шыңы 10 шыңы үшін 10 шыңы үшін TOMENUSE 5 секундтай қажет болса, сіз Margin-ді беру үшін ≥12-15-де, үздіксіз және ≥30 шыңында рейтингті таңдауыңыз керек. Әйтпесе, дискідегі ағымдық шектеу мотордың қажетті жоғары моментке жетуіне жол бермейді. Автомобиль өндірушісі мен жетек жеткізушісі арасындағы тығыз техникалық байланыс дәл жұптастыру үшін өте маңызды.

Момент маржасы және қауіпсіздік факторлары мөлшері

Үздіксіз момент пен кадр мөлшерін теңестіру

Жоғары момшатель блдк моторын өлшеу мөлшері, салмағы және құны бар механикалық өнімділікті теңестіруді қажет етеді. Автомобильді астын сызу оны тұрақты түрде немесе одан жоғары деңгейге жақын жерде, температура және өмірді қысқартуға мәжбүр етеді. Үнемдеу шығындар мен инерцияны арттырады. Тәжірибелік тәсіл:

• Қауіпсіздік коэффициентін анықтаңыз (мысалы, 1.2-1.5).
• Номиналды момент бұл талаптан асып түсетін ең кішкентай моторды таңдаңыз.
• Моменттің шыңы мотордың белгіленген қысқа мерзімді мүмкіндігінен төмен екенін тексеріңіз.

Мысалы, егер сіздің үздіксіз талабыңыз маржамен, ал бір мотор жақтауы 20 Номпий болып табылады, ал бір мотор-рамкасы келесі үлкен жақтауларда 30 Null Allever 30 Noms ұсынған, егер термиялық немесе шамадан тыс жүктеме талдауы сізге көбірек бас бөлмесі қажет болмаса, ең жақсы болуы мүмкін.

Жылу бас бөлмесі мен қоршаған орта жағдайын бағалау

Момшат мүмкіндігі мотордың жылуды тарату қабілетімен тығыз байланысты. Қоршаған орта температурасы, нашар желдету немесе жабық тұрғын үй тұрақты момент азаяды. Көптеген мәліметтер парақтары 40 ° C қоршаған орта және ақысыз конвекцияны болжайды; Егер сіздің өтінішіңіз 55 ° C-та, бақылау шкафының ішіне жұмыс істесе, онда 10-20% болуы мүмкін. Моторды таңдағанда:

• Жеткізушіден Қоршаған орта температурасы бар.
• Егер термиялық жиек аз болса, мәжбүрлі ауа немесе жылу раковинасын қосуды қарастырыңыз.
• Орамның температурасы оның оқшаулағыш класынан (мысалы, F немесе H үшін 130-155 ° C) астында қалады.

Дұрыс термиялық қамқорлық сенімділікке құрбандық шалу үшін мотордың жоғары момент қабілетін пайдалануға мүмкіндік береді.

Ротордың дизайнын, полюстерді және орамалы конфигурациясын бағалау

Полюстің санау және ротор құрылымының әсері

Жоғары момшатель блюс моторлары көбінесе оңтайландырылған ротор дизайнына сүйенеді. Тиісті пікірлер:

• Полюстердің саны: жоғары полюстердің саны (мысалы, 4)
• Магнит материалы: жоғары деңгейлі сирек-жер магниттері момент тығыздығын арттырады және жоғары температурада демагнитизацияға қарсы тұрыңыз.
• Ротор инерциясы: ауыр роторлар тегіс момент береді, бірақ динамикалық реакцияны азайтады.

Тікелей жылдамдықты, жоғары жылдамдықты қосымшалар үшін, тікелей жетек жүйелері сияқты қосымшалар, үлкен диаметрлі роторы бар жоғары полюстердің саны қолайлы. Қосылған берілісті азайтуға арналған жоғары жылдамдықты қосымшалар үшін үтік шығындарын бақылау үшін төменгі полюстер саны таңдалуы мүмкін.

Орам топологиясы және момент тәрізді

Стератормен орау конфигурациясы кернейтуге, шығындарға және тегістікке әсер етеді. Өнеркәсіптік жеткізушілер жиі қамтамасыз етеді:

• Таратылған орамалар: төменгі момент және дәлдік қолданбалар үшін қолданылатын ең жақсы синусоидалы.
• Концентрацияланған орамалар: жоғары момент тығыздығы жоғары және қысқартудың қысқаруы мүмкін, себебі когинг моментінің жоғарылауымен.
• Жұлдыз (Y) vs delta: Жұлдызды байланыс жоғары кернеуді ұсынады, төменгі ток; Delta жоғары, төменгі кернеуді бірдей қуатта ұсынады.

Егер сіздің қосымшаңыз минималды момент қажет болса (мысалы, дәл орналасқан жері бойынша немесе төмен жылдамдықты тегіс қозғалысқа), өндірушіден беріліп, тестілеу арқылы беріліп, момент деңгейлерін сұраңыз. Сорғылар немесе жанкүйерлер сияқты қосымшалар үшін аздап жоғары гижаторлар қосымша ықшам, жоғары момент дизайны үшін қолданылуы мүмкін.

Жылу өнімділігі мен салқындату талаптарын бағалау

Жылу көздері және жылу жолы

Жоғары момент блдк-моторында, бастапқы жылу көздері мыс шығындары (I²R), темір шығындар және механикалық шығындардан түсетін аз үлес. Қоршаған ортаның температурасының көтерілуі қоршаған ортаның көтерілуі үздіксіз моментті анықтайды:

• Жоғары момент үшін жоғары ток ток алаңына пропорционалды мыс шығындарын көтереді.
• Жоғары жылдамдықпен жүгіру статордағы үтік шығынын арттырады.

Қозғалтқыштың жылу кедергісін орамадан қоршағаннан бастап (° C / W) түсіну. Мысалы, егер термиялық қарсылық 1,5 ° C / W болса және температураның рұқсат етілген көтерілуі 80 ° C болса, мотор шамамен 53 Вт жоғалтады. Осыдан, зауыт ұзақ мерзімді қолдануға қаншалықты қуат пен момент қанша болатынын есептей алады.

Салқындату әдістері және моментті үздіксіз арттыру

Жақтау мөлшерін өзгертпестен USENDIVEL тұрақты моментін арттыру, жақсартылған салқындату тиімді:

• Табиғи конвекция: бастапқы, көбінесе орташа момент үшін жеткілікті, 1-2 кВт-тан төмен.
• Орналастырылған ауаны салқындату: тұрғын үйдегі желдеткіш немесе ауа ағыны жылу кедергісін 20-50% төмендетеді.
• Сұйық салқындату: су курткалары немесе салқындатқыш арналар шағын көлемде өте жоғары моментке мүмкіндік береді.

Егер сіздің өтінішіңіз мотор шегіне жақын моментке ие болса, жеткізушіден салқындату опциялары мен жылу сынағының деректерін сұраңыз. Мысалы, мәжбүрлі ауа 20 Натт-ден 26 Ном-дан 26 Номпонға дейін тұрақты температурада көтерілуі мүмкін, ал сұйықтықты салқындату оны 30-ден жоғары көтеруі мүмкін.

Механикалық интеграцияны және монтаж шектеулерін ескере отырып

Монтаждау, білік және мойынтіректер

Механикалық интеграция жоғары момшатель блдк моторын таңдауға қатты әсер етеді. Растау үшін параметрлер:

• Орнату стандарты: фланецті өлшемдері, болт шеңбері және жалпы ұзындығы машина дизайнына сәйкес келуі керек.
• Білік диаметрі және пернетақтылық: жоғары момент моментін қауіпсіз ығысу стресстен аспайтын қауіпсіздік коэффициентін беруі керек.
• Радиальді және осьтік жүктемелер: подшипникті таңдау белдік шиеленістерін, беріліс күштерін немесе тартқыштарды өңдеуі керек.

Мысалы, егер мотор 20 Нм момкадан және 500 айн / мин-де 200-ге жуық радиалды жүктемені төгіп, зауыттан (L10 Lover) зауыттан (L10 Lover) -дан кейін болуы керек. Жоғары момент дизайны көбінесе алдын-ала бұзылуды болдырмау үшін үлкен мойынтіректерді немесе қолдау көрсетілетін біліктерді қажет етеді.

Беріліс қораптары, муфталар және тікелей дискіні таңдау

Ғарыш немесе жылдамдық шектеулері бар, сіз BLDC моторын беріліс қорабымен жұптастыра аласыз. 5: 1 төмендетуді қолдана отырып, сіз моторлы біліктің жоғарылауымен, 5 Номтөптің шығыс білігінде 25 натқа жетуге болады. Алайда, редуктокондар шығыны (көбінесе 3-10%) және кері құлыптарды қарастыру керек.

Кейбір жағдайларда тікелей Drive-Dress Bldc момент (үлкен диаметр, төмен жылдамдық), механикалық күрделілік пен кері айналымдарды азайтады. Жеткізушіге кеңескен кезде, мыналарды көрсетіңіз:

• Қажетті шығыс момент және жылдамдық диапазоны.
• Рұқсат етілген кері немесе бұралу қаттылығы.
• Моторлы және мүмкін беріліс қорабына арналған конвертке кедергі келтіреді.

Бұл өндірушіге жоғары момшательді тікелей жетекші мотор немесе біріктірілген беріліс қорабы бар ықшам моторды ұсынуға мүмкіндік береді.

Бақылау мүмкіндіктерін, кері байланыс және дәл қажеттіліктерді талдау

Коммутация әдістері және басқару режимдері

Жетек стратегиясы тиімді моментке әсер етеді. Жалпы бақылау әдістері:

• Трапеция-сойырды бақылау (алты қадам): қарапайым, үнемді, тиімді, моменттің жоғарылауы үшін, момент
• Өріске бағытталған басқару (FOC): тегіс момент беру үшін векторлық бақылауды қолданады, жоғары тиімділік және төмен жылдамдықпен жүру.

Силауштарды бақылау немесе робототехника сияқты дәл моментті басқаруды талап ететін қосымшалар үшін, мысалы, ағымдағы циклмен және моментпен байланысыңыз ұсынылады. Таңдалған драйвердің қажетті ең жоғарғы токын беріп, қажетті басқару режимін қолдайтынына көз жеткізіңіз.

Кері байланыс құрылғылары және позицияның дәлдігі

Жоғары момент моторларына коммутация және бақылау үшін нақты кері байланыс қажет болуы мүмкін:

• Зал сенсорлары: 60 ° электрлік ажыратымдылық, жылдамдықты бақылау үшін жеткілікті.
• Эксплектикалық кодерлер: революцияға (PPR) 1000-нан 20 000-ға дейін импульстарға дейін (PPR) немесе одан да көп, дәл жылдамдық пен позицияны басқару үшін қолданылады.
• Абсолютті кодерлер: серво қосымшаларында пайдалы абсолютті позицияны беріңіз.

Егер орналасу дәлдігі ± 0,1 ° дәл келсе, мысалы, сізге қолайлы сериялы контроллермен біріктірілген революция үшін кемінде бірнеше мың есептелген кері байланыс құрылғысы қажет. Мотор, коок және диск жетегі сәйкес келетіндей, осы талаптарды зауытта немесе жеткізушімен нақты талқылаңыз.

Салыстыру, сенімділік және жеткізушілерді қолдау

Меншіктің жалпы құнын бағалау

Жоғары момент Блдц қозғалтқыштары көбінесе өндірістік жабдықтардағы сыни компоненттер болып табылады, сондықтан ең төменгі сатып алу бағасы әрқашан ең жақсы таңдау бола бермейді. Оның орнына бағалаңыз:

• Тиімділік (энергия шығынына мыңдаған сағатқа әсер етеді).
• Сіздің кезекшілік циклі бойынша күтілетін подшипник және оқшаулау өмірі.
• Техникалық қызмет көрсету және тоқтау шығындары.
• Өндірушіден бөлшектер мен қорғасын уақыттарының болуы.

Қозғалтқыштың 10-20% -ға көп, бірақ тиімділігін арттырады, бірақ қызмет мерзімі 5% жақсартады, ал егер қуат деңгейі 1 кВт-қа дейін және жұмыс уақыты жылына 2000 сағаттан асса.

Инженерлік қолдау мен бейімделудің маңыздылығы

Жоғары момент талап етіліп, жеткізушіңізбен техникалық байланыстың сапасы шешуші болып табылады. Күшті инженерлік қолдау мыналарды қамтиды:

• Сіздің нақты жүктеме деректеріне негізделген қосымшаны қарау және есептеулер.
• Реттелген орамалар, білік пішіндері, коннекторлар немесе қажет болған кезде фланецтер.
• Пайдалануға ұқсас шарттармен жылу, діріл және өмірлік сынақ деректері.

Құзыретті зауыт каталог модельдерін ғана емес, сонымен қатар стандартты өнімдер сонымен қатар стандартты өнімдер крутящий, жылдамдық немесе экологиялық талаптарға толық сәйкес келмесе, оңтайландырылған шешімдерді де қамтамасыз ете алады. Жаңа жеткізуші біліктілігін алу кезінде, дыбыс деңгейі бойынша тапсырыстарды жасамас бұрын, анықтама мәліметтерін, инженерлік есептер мен үлгілерді сынауды сұраңыз.

MaxTech шешімдерін ұсынады

MAXTECH кәсіби жоғары момент-момент-момент өндірушісі және жүйелік жеткізуші ретінде әрекет етеді, оны бастапқы тексеруден бастап, түпкілікті тексеруден бастап клиенттерді қолдайды. Сіздің моментіңізге, жылдамдығыңызға, кернеуге және кезек-кезек цикліне сүйене отырып, MaxTech инженерлері қажетті қауіпсіздік шеттерін есептейді, қолайлы рамалық өлшемдерді ұсынады, орамалар мен салқындату әдістерін ұсынады. Зауыт дайын жинауға дайын жинауға, тежегіштерді, тежегіштерді немесе редукторларды біріктіре алады және кері жылдамдықпен және жылу сынақтарымен өнімділікті тексере алады. Осы жүйелі тәсілдер арқылы MaxTech бағдарламасы әр қосымшаның механикалық және электрлік шектеулеріне бейімделген тұрақты, тиімді және сенімді жоғары моментпен қамтамасыз етуге көмектеседі.