Guia de seleção de motor de engrenagem (como escolher motor de engrenagem de alto torque)

I. Introdução

A. Introdução: Como escolher um motor de engrenagem de alto torque

Este artigo tem como objetivo fornecer uma abrangente e guia prático para ajudar engenheiros, acadêmicos e entusiastas do "faça você mesmo" a entender o conhecimento básico de micromotores engrenados, dominam seus parâmetros básicos, como tensão, atual, velocidade, torque, poder, volume e peso, e de acordo com esses fatores para escolher o motor de engrenagem adequado. O artigo também cobrirá diferentes tipos de motores e caixas de engrenagens, analise suas respectivas vantagens e desvantagens e explore os principais fatores na seleção de motores de engrenagens de alto torque.

II. Conhecimento básico de motor de engrenagem

• A. O que é um motor de engrenagem?
• B. Princípio de funcionamento do motor de engrenagem
• C. Qual é a aplicação do motor de engrenagem

A. O que é um motor de engrenagem?

Um motor de engrenagem é um componente mecânico que combina uma caixa de engrenagens com um motor elétrico. O motor elétrico converte energia elétrica de entrada externa em energia cinética. Essa energia cinética é então regulada por um mecanismo de redução de engrenagem interna dentro da caixa de engrenagens, reduzindo a velocidade de saída do motor enquanto aumenta seu torque.

B. Princípio de funcionamento do motor de engrenagem

Motor ： O princípio de funcionamento do motor é converter a entrada energia elétrica em energia mecânica. A corrente elétrica passa por um enrolamento, geralmente uma bobina de fio de cobre, criando um campo magnético. Este campo magnético interage com um ou mais ímãs dentro do motor, fazendo com que o motor gire. Geralmente, a extremidade de saída do motor é emitida através do eixo do motor. A energia mecânica convertida pode ser expressa em torque e velocidade de rotação saída por eixo de saída.

Caixa de velocidades ： O princípio de funcionamento da caixa de engrenagens é baseado no princípio de funcionamento da transmissão de engrenagens. Por meio da redução da transmissão de engrenagens, a velocidade do eixo de saída do motor é reduzida e o torque é aumentado. De acordo com o tipo de transmissão de engrenagens, as caixas de engrenagens podem ser divididas em caixas de engrenagens de dentes retos, caixas de engrenagens planetárias, caixas de engrenagens sem-fim, caixas de engrenagens harmônicas, etc. A principal função da caixa de velocidades é reduza a velocidade, aumentar o torque e alterar a direção de saída.

C. Qual é a aplicação do motor de engrenagem

Motores de engrenagens são amplamente utilizados em alguns campos de transmissão mecânica devido ao seu alto torque e características de trabalho de baixa velocidade.

Caso de cooperação DONCEN

Os casos acima são apenas os micromotores de engrenagem personalizados desenvolvidos em cooperação com a DONCEN MOTOR. Motores de engrenagem podem ser amplamente utilizados no campo de transmissão automatizada e não apenas nas aplicações acima. Se você tem a necessidade de projetar ou desenvolver um micromotor de engrenagem, Equipe de engenharia da DONCEN estará ao seu serviço 24 horas por dia, 7 dias por semana. Nossa filosofia de trabalho é fornecer serviços valiosos para nossos clientes.

III. Parâmetros básicos do motor de engrenagem (o que você precisa saber para escolher um motor de engrenagem)

• A. Voltage
• B. Atual
• C. Velocidade
• D. Torque
• E. Poder
• F. Tamanho (Volume)
• G. Peso

A. Tensão do motor

A tensão do motor é a pressão da fonte de energia que empurra uma corrente através de um circuito （Emotor Direto）. A voltagem do motor geralmente se refere à voltagem de alimentação necessária para a operação normal do motor.

A voltagem do motor é um parâmetro importante ao selecionar um motor de engrenagem. A voltagem do motor determina diretamente a potência de saída do motor.

P=I*I Para o mesmo motor, quanto maior a tensão de entrada, maior a potência de saída.

Dentro da faixa de capacidade da bateria, geralmente recomendamos o uso de um motor de alta tensão. Um motor de 24 V é de cerca de 4 vezes mais potente do que um motor de 12 V.

Motor 12V ou 24V DC? Explorando o Impacto da Voltagem no Desempenho do Motor? →

B. Corrente do motor

A corrente em um motor está presente nas bobinas. O motor converte energia elétrica em energia mecânica através do efeito eletromagnético gerado pela corrente cortando linhas de campo magnético.

Eu = U / R ：A corrente do motor está diretamente relacionada à voltagem. Quanto maior a voltagem, maior a corrente do motor

Eu = T / Kt ： (T = Torque do motor / Kt é a constante de torque do motor.) Atendimento！！ Quando a corrente do motor é menor que a corrente nominal, a corrente é proporcional ao torque. Quando a corrente excede a corrente nominal e o núcleo está magneticamente saturado, se a corrente aumentar novamente, o torque não aumentará.

P = Eu² * R ： A corrente está diretamente relacionada à perda de potência do motor. O poder de aquecimento do motor aumenta conforme a corrente aumenta. Quanto maior a corrente, maior a temperatura dentro do motor e menor a eficiência do motor.

Aprenda sobre a corrente do motor (corrente nominal, corrente de partida, corrente de pico, corrente sem carga) →

C. Velocidade do motor

A velocidade de saída do motoredutor é determinada pela velocidade nominal do motor e do relação de transmissão da caixa de velocidades.

Velocidade nominal:A velocidade nominal de um motor é a velocidade máxima recomendada pelo fabricante para operação contínua de longo prazo do motor sob condições de trabalho específicas, geralmente em tensão nominal e carga nominal. Por exemplo, um motor com uma velocidade sem carga de 6000 rpm tem uma velocidade nominal de aproximadamente 5500 rpm.

Relação de Engrenagem:A relação de transmissão (relação de transmissão) é a relação entre a velocidade do eixo de entrada e a velocidade do eixo de saída. Matematicamente, a relação de transmissão Não é geralmente definido como:

N=Velocidade do eixo de entrada (RPM)/Velocidade do eixo de saída (RPM)

Por exemplo, se a velocidade do eixo de entrada for 6000 RPM e a velocidade do eixo de saída for 600 RPM, a taxa de redução seria de 1:10.

Entretanto, também haverá uma certa quantidade de perda de energia na transmissão de engrenagens, o que significa que a velocidade final de saída do motor também precisa considerar a eficiência de trabalho da caixa de engrenagens.

N （saída） = Velocidade nominal do motor * Relação de transmissão * Eficiência da caixa de engrenagens

Velocidade do motor – Como calcular a RPM do motor de engrenagem→

D. Torque

O torque do motor é a grandeza física da força rotacional do eixo de saída do motor, geralmente medida em Newton metros (N·m).

Torque (Nm) = 9,5488 x Potência (kW) / Velocidade (RPM)

O torque do motor é determinado diretamente pela potência de saída e pela velocidade do motor. Quanto maior a potência de saída do motor, menor a velocidade do motor e maior o torque de saída do motor.

Exemplo : Baseado em Figura 1 Assumimos que o motor funciona a uma velocidade constante e o torque do motor é T = mg*r

 T= 0,025×9,8×0,002= 0,00049 Nm. Então, se o eixo estiver girando a 1000 rpm, Potência= 0,49 W

Torque do motor: definição, como calcular o torque do motor e aplicações de torque →

E. Poder

A potência de um motor é uma quantidade física que descreve a capacidade do motor de concluir trabalho ou converter energia por unidade de tempo. A potência de um motor é geralmente medida em watts (W) ou quilowatts (kW)

Na seleção de motores, a DONCEN acredita que devemos prestar atenção a duas Potências. P1 （Potência de entrada） e P2 （Potência de saída）.

P1 = U * Eu U é a tensão de alimentação / I é a corrente

P2 = V * w T é o torque / w é a velocidade

F. Tamanho

Tamanho do motor:Os engenheiros consideram o tamanho do motor com base no tamanho do espaço de instalação para o motor na área de aplicação. Em geral, o tamanho do motor é diretamente proporcional à potência do motor.

Tamanho da caixa de engrenagens:O volume e a forma da caixa de engrenagens estão relacionados ao número de engrenagens contidas em seu interior e à estrutura de redução de engrenagens. redução de eixo paralelo estrutura da caixa de engrenagens (caixa de engrenagens de dentes retos) pode ser feita plana. caixa de engrenagens planetárias pode atingir alta utilização de espaço. Os engenheiros têm que escolher a estrutura da caixa de engrenagens com base nos requisitos da aplicação.

G. Peso

O peso total do motor de engrenagem também é uma das considerações importantes na seleção do motor. Por exemplo, em juntas de robôs, os engenheiros têm requisitos rigorosos sobre o peso do motor.

IV. Tipos e Características do Motor de Engrenagem

A. Tipo de motor

O motor é o componente central do motoredutor. Escolher o motor certo é importante para sua aplicação. Como o fabricante líder mundial de motoresedutores, fornecemos alta qualidade Motores DC / Motores CA / Motores BLDC e motores BLDC outrunner. Você pode escolher o tipo certo de motor para sua aplicação com base em nossa análise abaixo.

1. Motor de escova CC

UM motor DC escovado é um motor que usa escovas e um comutador para converter energia elétrica em energia mecânica. Os motores de escova DC têm design estrutural simples, controle estável e baixo custo de produção. É o mais comumente usado, mais desenvolvido, e mais rentável escolha no campo da micro transmissão no mercado. A DONCEN MOTOR fornece centenas de motores de escova CC padronizados e também podemos fornecer serviços personalizados para motores de escova CC.

Saiba mais sobre o motor DC Brsuhed em “O que é um motor DC Brush”

2. Motor BLDC

UM motor DC sem escovas (Motor DC sem escovas) é um motor que usa um conversor sem escovas para obter rotação síncrona entre o campo magnético do rotor e o campo magnético do estator. Comparado com o motor DC com escovas tradicional, o motor BLDC controla a rotação do rotor por meio de um controlador eletrônico, evitando assim a perda mecânica causada pelo atrito das escovas e a interferência eletromagnética causada por faíscas elétricas, e tem maior eficiência e vida útil mais longa.

3. Motor CA

Motor CA é um motor elétrico que usa corrente alternada como fonte de energia. De acordo com a estrutura e o princípio de funcionamento do motor, os motores CA podem ser divididos em motores assíncronos e motores síncronos. Comparado com motor DC escovado. Motores AC têm uma vida útil mais longa e funcionam de forma mais eficiente. Portanto, em alguns eletrodomésticos ou campos industriais, motores AC podem ser uma escolha mais adequada.

4. Motor BLDC Outrunner

Motor sem escovas Outrunner é um tipo de motor elétrico DC sem escovas. O estator T é montado na parte externa do rotor. Esta configuração permite um uso mais eficiente do espaço e resulta em uma relação potência-peso maior do que outros projetos de motores sem escovas. Comparados com os motores bldc inrunner, os motores bldc outrunner são mais leves, mais potentes e mais potentes em torque. Os motores sem escovas outrunner são normalmente usados em aplicações onde alta potência e/ou velocidade são necessárias.

B. Tipo de caixa de engrenagens

A caixa de velocidades é outra componente principal do motoredutor. As caixas de engrenagens são divididas em scaixas de engrenagens pur/caixas de engrenagens planetárias/caixas de engrenagens sem-fim/caixas de engrenagens harmônicas de acordo com diferentes estruturas de redução de engrenagens. Diferentes tipos de caixas de engrenagens têm diferentes tipos de vantagens e desvantagens. Nas seções a seguir, analisaremos as vantagens e desvantagens de diferentes tipos de caixas de engrenagens e informaremos a você como escolher a caixa de velocidades certa.

1. Caixa de engrenagens de dentes retos

As estruturas de engrenagens retas geralmente usam engrenagens de eixo paralelo, e as superfícies dos dentes das engrenagens são paralelas ao eixo. Por meio do engrenamento mútuo entre as engrenagens, a velocidade do movimento mecânico é reduzida e o torque é aumentado.

As caixas de engrenagens de dentes retos em motores de engrenagens geralmente usam engrenagens duplex (Figura 1). Engrenagens duplex (também chamadas de engrenagens de camada dupla) são um tipo especial de estrutura de engrenagem, geralmente consistindo de dois círculos de engrenagem independentes, mas lado a lado. compartilham um eixo comum ou estão intimamente conectados. No movimento mecânico, por meio da interação entre a engrenagem grande e a engrenagem pequena, a velocidade transmitida pela engrenagem grande é reduzida e o torque é aumentado. Ao mesmo tempo, a engrenagem pequena na engrenagem dupla transmitirá energia mecânica para a engrenagem grande na eixo vertical. Então a engrenagem grande interage com a engrenagem pequena nos outros dentes duplos para obter o efeito de desaceleração passo a passo.

2. Caixa de engrenagens planetárias

A estrutura interna da caixa de engrenagens planetárias consiste em um sistema de engrenagens planetárias. Uma engrenagem planetária é um sistema de engrenagens planetárias que consiste em engrenagens e engrenagens de anel. Em um sistema de engrenagens planetárias, o engrenagem solar atua como entrada no sistema de engrenagens planetárias. Três ou mais engrenagens planetárias giram em torno da engrenagem solar dentro do sistema. Finalmente, as engrenagens planetárias engrenam com a engrenagem anelar anular de dentro, criando um projeto de engrenagem de dentes retos interna (sistema de engrenagens planetárias).

1. Engrenagem solar: A engrenagem localizada no centro da caixa de velocidades.
2. Engrenagens Planetárias: Um conjunto de engrenagens que giram em torno da engrenagem solar.
3. Transportadora Planetária: usado para apoiar e conectar todas as engrenagens planetárias.
4. Engrenagem de anel: Uma engrenagem de anel dentada interna na qual as engrenagens planetárias operam.

3. Caixa de engrenagens sem-fim

A estrutura interna da engrenagem da caixa de engrenagens sem-fim é composta principalmente de turbina sem-fim e engrenagem sem-fim. A energia mecânica é transmitida através da interação da turbina e do sem-fim. A característica da estrutura da engrenagem sem-fim é mudar a direção de saída. Devido à estrutura especial da caixa de redução da turbina, a direção de saída e a direção de entrada da caixa de redução sem-fim podem ser alteradas em 90°.

1. Turbina sem-fim: Eixo com um ou vários dentes helicoidais
2. Engrenagem sem-fim: Engrenagem reta, acoplada com dentes helicoidais em uma turbina sem-fim

4. Caixa de engrenagens harmônica

As unidades de engrenagens harmônicas usam um princípio operacional exclusivo baseado no mecânica elástica dos metais. Comparado com outros tipos de redução de engrenagem, as maiores vantagens da engrenagem de onda de deformação harmônica são reação zero características e economia de peso e espaço. A caixa de engrenagens harmônica é composta de apenas três componentes básicos. Eles são: gerador de ondas, spline flexível e spline circular.

1. Gerador de ondas: Um cilindro de borracha ou núcleo de metal com gás ou líquido de alta pressão usado para acionar engrenagens externas.
2. Flexspline: Uma engrenagem circular flexível de parede fina com alguns dentes externos. Ela é deformada pelo gerador de ondas para entrar em contato com a engrenagem interna rígida.
3. Engrenagem circular interna rígida (Circular Spline): Uma engrenagem circular fixa com mais dentes externos. O número de dentes externos é geralmente 2 ou 3 a mais do que o de engrenagens externas flexíveis.

V. Fatores-chave para selecionar motores de engrenagens de alto torque

1. Aplicação

É muito importante escolher o motoredutor correto de acordo com a aplicativo. Como um produto industrial, a seleção de motoredutores precisa considerar custos de lote. Para dar um exemplo simples, motores bldc outrunner de alto preço são adequados para alto valor agregado projetos de robôs. Mas não pode ser aplicado a alguns eletrodomésticos de baixo custo. Ao selecionar um motoredutor, você primeiro precisa confirmar em quais campos sua aplicação está. Você pode escolher o tipo de motor e o tipo de caixa de engrenagens apropriados de acordo com a aplicação.

2. Ambiente de trabalho

O impacto de fatores ambientais na operação do motor é refletido principalmente no desempenho e na vida útil. Os engenheiros precisam escolher diferentes tipos de motores de redução para alguns fatores ambientais especiais. A seguir estão alguns fatores ambientais especiais:

• Alta temperatura: Ambientes de alta temperatura podem causar superaquecimento dentro do motor, reduzir a vida útil do material de isolamento e diminuir a eficiência do motor.
• Baixa temperatura: Baixas temperaturas podem afetar o desempenho do lubrificante e, consequentemente, o funcionamento da caixa de engrenagens.
• Alta umidade: Pode causar degradação ou corrosão dos materiais de isolamento dentro do motor, aumentando o risco de curto-circuitos.
• Baixa umidade: A baixa umidade pode gerar eletricidade estática, o que pode afetar o sistema de controle eletrônico do motor.
• Corrosão e exposição química: Em ambientes altamente corrosivos ou com risco de exposição química, pode ser necessário selecionar motores com revestimentos ou materiais especiais para fornecer proteção adicional.
• Poeira e poluição:Em ambientes com alta vibração ou choque, os motores exigem estabilidade mecânica e durabilidade adicionais.

Portanto, entender o ambiente de trabalho do motoredutor e selecionar com base nesses fatores pode não apenas garantir a confiabilidade e a eficiência do motor, mas também evitar custos adicionais e potenciais riscos de segurança causados pela seleção inadequada.

VI. Conclusão e Recomendações

Os dois pontos principais na seleção de um motoredutor são escolher a combinação apropriada de motor e caixa de velocidades. Recomendamos que os engenheiros escolham um fabricante profissional de motor de engrenagem. Dessa forma, o fabricante do motor de redução pode personalizar o motor de redução para você de acordo com suas necessidades para aumentar a competitividade do produto.

VIII. Apêndices

Perguntas frequentes