Guide de sélection des motoréducteurs (Comment choisir un motoréducteur à couple élevé)

I. Introduction

A. Introduction : Comment choisir un motoréducteur à couple élevé

Cet article vise à fournir une complet et guide pratique pour aider les ingénieurs, les universitaires et les bricoleurs à comprendre les connaissances de base de micro-moteurs à engrenages, maîtriser leurs paramètres de base tels que tension, actuel, vitesse, couple, pouvoir, volume et poids, et en fonction de ces facteurs, choisir le motoréducteur adapté. Cet article abordera également différents types de moteurs et boîtes de vitesses, analyser leurs avantages et inconvénients respectifs et explorer les facteurs clés dans la sélection des moteurs à engrenages à couple élevé.

II. Connaissances de base sur les motoréducteurs

• A. Qu'est-ce qu'un moteur à engrenages ?
• B. Principe de fonctionnement du moteur à engrenages
• C. Quelle est l'application du moteur à engrenages

A. Qu'est-ce qu'un moteur à engrenages ?

Un motoréducteur est un composant mécanique qui combine une boîte de vitesses avec un moteur électriqueLe moteur électrique convertit l'énergie électrique d'entrée externe en énergie cinétique. Cette énergie cinétique est ensuite régulée par un mécanisme de réduction interne au réducteur, réduisant la vitesse de sortie du moteur tout en augmentant son couple.

B. Principe de fonctionnement du moteur à engrenages

Moteur ：Le principe de fonctionnement du moteur est de convertir l'entrée énergie électrique dans énergie mécaniqueLe courant électrique traverse un enroulement, généralement une bobine de fil de cuivre, créant un champ magnétique. Ce champ magnétique interagit avec un ou plusieurs aimants à l'intérieur du moteur, provoquant sa rotation. Généralement, la sortie du moteur est transmise par l'arbre moteur. L'énergie mécanique convertie peut être exprimée par la formule suivante : couple et vitesse de rotation sortie par le arbre de sortie.

Boîte de vitesse Le principe de fonctionnement du réducteur est basé sur celui de la transmission par engrenages. Grâce à la réduction de la transmission par engrenages, la vitesse de l'arbre de sortie du moteur est réduite et le couple augmenté. Selon le type de transmission par engrenages, les réducteurs se divisent en plusieurs catégories. boîtes de vitesses à engrenages droits, réducteurs planétaires, réducteurs à vis sans fin, réducteurs harmoniques, etc. La fonction principale de la boîte de vitesses est de réduire la vitesse, augmenter le couple et changer la direction de sortie.

C. Quelle est l'application du moteur à engrenages

Les moteurs à engrenages sont largement utilisés dans certains domaines de transmission mécanique en raison de leur couple élevé et de leurs caractéristiques de fonctionnement à faible vitesse.

Affaire de coopération DONCEN

Les exemples ci-dessus ne concernent que les micro-moteurs à engrenages personnalisés développés en collaboration avec Doncen Motor. Les motoréducteurs sont largement utilisés dans le domaine des transmissions automatisées, et pas seulement dans les applications mentionnées ci-dessus. Si vous souhaitez concevoir ou développer un micro-moteur à engrenages, L'équipe d'ingénierie de DONCEN sera à votre service 24h/24 et 7j/7. Notre philosophie de travail est de vous fournir services précieux à nos clients.

III. Paramètres de base du motoréducteur (Ce que vous devez savoir pour choisir un motoréducteur)

• A. Tension
• B. Actuel
• C. Vitesse
• D. Couple
• E. Puissance
• F. Taille (volume)
• G. Poids

A. Tension du moteur

La tension du moteur est la pression de la source d'alimentation qui pousse un courant à travers un circuit （Emotor Direct）. La tension du moteur fait généralement référence à la tension d'alimentation requise pour le fonctionnement normal du moteur.

La tension du moteur est un paramètre important lors du choix d'un motoréducteur. Elle détermine directement sa puissance de sortie.

P=U*I Pour un même moteur, plus la tension d'entrée est élevée, plus la puissance de sortie est grande.

Dans la limite de la capacité de la batterie, nous recommandons généralement l'utilisation d'un moteur haute tension. Un moteur de 24 V consomme environ 4 fois plus puissant qu'un moteur 12V.

Moteur 12 V ou 24 V CC ? Exploration de l'impact de la tension sur les performances du moteur ? →

B. Courant du moteur

Le courant dans un moteur circule dans les bobines. Le moteur convertit l'énergie électrique en énergie mécanique grâce à l'effet électromagnétique généré par le courant traversant les lignes de champ magnétique.

Je = U / R Le courant du moteur est directement lié à la tension. Plus la tension est élevée, plus le courant du moteur est important.

I = T / Kt ： (T = Couple du moteur / Kt est la constante de couple du moteur.) Présence ! Lorsque le courant du moteur est inférieur au courant nominal, il est proportionnel au couple. Lorsque le courant dépasse le courant nominal et que le noyau est saturé magnétiquement, si le courant augmente à nouveau, le couple n'augmentera pas.

P = I² * R Le courant est directement lié à la perte de puissance du moteur. La puissance de chauffage du moteur augmente avec le courant. Plus le courant est élevé, plus la température interne du moteur est élevée et plus son rendement est faible.

Apprenez-en plus sur le courant du moteur (courant nominal, courant de démarrage, courant de crête, courant à vide) →

C. Vitesse du moteur

La vitesse de sortie du motoréducteur est déterminée par la vitesse nominale du moteur et du rapport de démultiplication de la boîte de vitesses.

Vitesse nominale :La vitesse nominale d'un moteur est la vitesse maximale recommandée par le fabricant pour un fonctionnement continu à long terme du moteur dans des conditions de fonctionnement spécifiques, généralement à la tension et à la charge nominales. Par exemple, un moteur dont la vitesse à vide est de 6 000 tr/min a une vitesse nominale d'environ 5 500 tr/min.

Rapport de démultiplication :Le rapport de démultiplication (rapport de transmission) est le rapport entre la vitesse de l'arbre d'entrée et celle de l'arbre de sortie. Mathématiquement, le rapport de démultiplication N est généralement défini comme :

N = Vitesse de l'arbre d'entrée (tr/min) / Vitesse de l'arbre de sortie (tr/min)

Par exemple, si la vitesse de l'arbre d'entrée est de 6 000 tr/min et la vitesse de l'arbre de sortie est de 600 tr/min, le rapport de réduction serait de 1: 10.

Cependant, il y aura également une certaine perte d'énergie dans la transmission par engrenages, ce qui signifie que la vitesse de sortie finale du moteur doit également prendre en compte l'efficacité de fonctionnement de la boîte de vitesses.

N （sortie） = Vitesse nominale du moteur * Rapport de démultiplication * Rendement de la boîte de vitesses

Vitesse du moteur – Comment calculer la vitesse de rotation d'un motoréducteur →

D. Couple

Le couple du moteur est la quantité physique de la force de rotation de l'arbre de sortie du moteur, généralement mesurée en Newton-mètres (N·m).

Couple (Nm) = 9,5488 x Puissance (kW) / Vitesse (tr/min)

Le couple moteur est directement déterminé par la puissance de sortie et la vitesse du moteur. Plus la puissance de sortie du moteur est élevée, plus sa vitesse est faible et plus son couple de sortie est élevé.

Exemple : Basé sur Figure 1 Nous supposons que le moteur tourne à vitesse constante et que le couple du moteur est T = mg*r

 T = 0,025 × 9,8 × 0,002 = 0,00049 Nm. Ensuite, si l’arbre tourne à 1000 tr/min, Puissance = 0,49 W

Couple moteur : définition, calcul et applications →

E. Puissance

La puissance d'un moteur est une grandeur physique qui décrit sa capacité à fournir un travail ou à convertir de l'énergie par unité de temps. Elle est généralement mesurée en watts (W) ou en kilowatts (kW).

Lors de la sélection des moteurs, DONCEN estime que nous devons prêter attention à deux puissances. P1 (puissance d'entrée) et P2 (puissance de sortie).

P1 = U * I U est la tension de puissance / I est le courant

P2 = T * w T est le couple / w est la vitesse

F. Taille

Taille du moteur :Les ingénieurs évaluent la taille du moteur en fonction de l'espace disponible pour son installation dans la zone d'application. En général, la taille du moteur est directement proportionnelle à sa puissance.

Taille de la boîte de vitesses :Le volume et la forme de la boîte de vitesses sont liés au nombre d'engrenages qu'elle contient et à la structure de réduction des engrenages. réduction d'arbres parallèles La structure de la boîte de vitesses (boîte à engrenages droits) peut être plate. réducteur planétaire Permet une utilisation optimale de l'espace. Les ingénieurs doivent choisir la structure du réducteur en fonction des exigences de l'application.

G. Poids

Le poids total du motoréducteur est également un facteur important à prendre en compte lors du choix d'un moteur. Par exemple, pour les articulations de robots, les ingénieurs ont des exigences strictes concernant le poids du moteur.

IV. Types et caractéristiques des motoréducteurs

A. Type de moteur

Le moteur est le composant principal du motoréducteur. Choisir le bon moteur est crucial pour votre application. En tant que leader mondial de la fabrication de motoréducteurs, nous offrons des produits de haute qualité. moteurs à courant continu / moteurs à courant alternatif / Moteurs BLDC et moteurs BLDC à rotor externeVous pouvez choisir le type de moteur adapté à votre application en fonction de notre analyse ci-dessous.

1. Moteur à balais à courant continu

UN moteur à courant continu à balais est un moteur qui utilise des balais et un commutateur pour convertir énergie électrique dans énergie mécanique. Les moteurs à balais CC présentent une conception structurelle simple, un contrôle stable et un faible coût de production. C'est le moteur le plus couramment utilisé, le plus ancien développé, et le plus rentable choix sur le marché en matière de microtransmission. Doncen Motor propose des centaines de moteurs à balais CC standardisés, et nous pouvons également fournir des services personnalisés pour les moteurs à balais CC.

En savoir plus sur le moteur à balais CC de « Qu'est-ce qu'un moteur à balais à courant continu »

2. Moteur BLDC

UN moteur à courant continu sans balais Le moteur à courant continu sans balais (BLDC) utilise un convertisseur sans balais pour assurer la rotation synchrone du champ magnétique du rotor et du stator. Comparé au moteur à courant continu à balais traditionnel, le moteur BLDC contrôle la rotation du rotor via un contrôleur électronique, évitant ainsi les pertes mécaniques dues au frottement des balais et les interférences électromagnétiques causées par les étincelles électriques. Il offre un rendement supérieur et une durée de vie prolongée.

3. Moteur à courant alternatif

Un moteur à courant alternatif est un moteur électrique utilisant le courant alternatif comme source d'énergie. Selon leur structure et leur principe de fonctionnement, les moteurs à courant alternatif peuvent être classés en deux catégories : moteurs asynchrones et moteurs synchronesComparés aux moteurs à courant continu à balais, les moteurs à courant alternatif ont une durée de vie plus longue et fonctionnent plus efficacement. Par conséquent, pour certains appareils électroménagers ou secteurs industriels, les moteurs à courant alternatif peuvent constituer un choix plus adapté.

4. Moteur BLDC à rotor extérieur

Moteur sans balais à rotor extérieur Il s'agit d'un type de moteur électrique à courant continu sans balais. Le stator en T est monté à l'extérieur du rotor. Cette configuration optimise l'espace et offre un rapport puissance/poids supérieur à celui des autres moteurs sans balais. Comparés aux moteurs BLDC à rotor interne, les moteurs BLDC à rotor externe sont plus légers, plus puissants et offrent un couple plus élevé. Les moteurs sans balais à rotor externe sont généralement utilisés dans les applications nécessitant une puissance et/ou une vitesse élevées.

B. Type de boîte de vitesses

La boîte de vitesses est une autre composant principal du motoréducteur. Les réducteurs sont divisés enboîtes de vitesses pur/réducteurs planétaires/réducteurs à vis sans fin/réducteurs harmoniques selon différents structures de réduction d'engrenagesLes différents types de boîtes de vitesses présentent des avantages et des inconvénients spécifiques. Dans les sections suivantes, nous analyserons les avantages et les inconvénients de chaque type de boîte de vitesses et vous expliquerons comment choisir la bonne boîte de vitesses.

1. Boîte de vitesses à engrenages droits

Les structures à engrenages droits utilisent généralement engrenages à axes parallèles, et les surfaces des dents des engrenages sont parallèles à l'axe. Grâce à l'engrènement mutuel entre les engrenages, la vitesse du mouvement mécanique est réduite et le couple est augmenté.

Les réducteurs à engrenages droits dans les moteurs à engrenages utilisent généralement engrenages duplex (Figure 1)Les engrenages duplex (également appelés engrenages à double couche) sont un type particulier de structure d'engrenage, généralement constitué de deux cercles d'engrenages indépendants mais côte à côte. Ils partagent un axe commun ou sont étroitement liés. Dans un mouvement mécanique, l'interaction entre le grand et le petit engrenage réduit la vitesse transmise par le grand engrenage et augmente le couple. Simultanément, le petit engrenage du double engrenage transmet l'énergie mécanique au grand engrenage du deuxième engrenage. axe vertical. Ensuite, le grand engrenage interagit avec le petit engrenage dans les autres dents doubles pour obtenir l'effet de décélération étape par étape.

2. Réducteur planétaire

La structure interne du réducteur planétaire est constituée d'un système d'engrenages planétaires. Un engrenage planétaire est un système d'engrenages planétaires composé de engrenages et couronnes dentéesDans un système d'engrenages planétaires, le planétaire Le système d'engrenages planétaires agit comme l'entrée. Au moins trois engrenages planétaires tournent autour du planétaire. Enfin, les engrenages planétaires s'engrènent avec la couronne annulaire de l'intérieur, créant ainsi un engrenage droit interne (système d'engrenages planétaires).

1. Engrenage solaire : L'engrenage situé au centre de la boîte de vitesses.
2. Engrenages planétaires : Un ensemble d'engrenages qui tournent autour du planétaire.
3. Porte-planètes : utilisé pour soutenir et connecter tous les engrenages planétaires.
4. Couronne dentée : Une couronne dentée intérieurement dans laquelle fonctionnent les engrenages planétaires.

3. Réducteur à vis sans fin

La structure interne de l'engrenage du réducteur à vis sans fin est principalement composée de turbine à vis sans fin et engrenage à vis sans finL'énergie mécanique est transmise par l'interaction de la turbine et de la vis sans fin. La structure de la vis sans fin permet de modifier le sens de sortie. Grâce à la structure particulière du réducteur de turbine, les sens de sortie et d'entrée de la vis sans fin peuvent être modifiés de 90°.

1. turbine à vis sans fin: Arbre avec une ou plusieurs dents hélicoïdales
2. Engrenage à vis sans fin: Engrenage droit, accouplé à des dents hélicoïdales sur une turbine à vis sans fin

4. Boîte de vitesses harmonique

Les réducteurs harmoniques utilisent un principe de fonctionnement unique basé sur le mécanique élastique des métaux. Comparé aux autres types de réducteurs, les principaux avantages des réducteurs à ondes de contrainte harmoniques sont zéro jeu Caractéristiques et gain de poids et d'espace. Le réducteur harmonique se compose de trois éléments de base : générateur d'ondes, cannelure flexible et cannelure circulaire.

1. Générateur d'ondes : Un cylindre en caoutchouc ou un noyau métallique contenant du gaz ou du liquide à haute pression utilisé pour entraîner des engrenages externes.
2. Flexspline : Engrenage circulaire flexible à parois minces, comportant quelques dents externes. Il est déformé par le générateur d'ondes pour entrer en contact avec l'engrenage interne rigide.
3. Engrenage circulaire interne rigide (cannelure circulaire) : Engrenage circulaire fixe avec davantage de dents externes. Le nombre de dents externes est généralement de 2 ou 3 de plus que celui des engrenages externes flexibles.

V. Facteurs clés pour la sélection des moteurs à engrenages à couple élevé

1. Application

Il est très important de choisir le bon motoréducteur en fonction de la applicationEn tant que produit industriel, la sélection des motoréducteurs doit prendre en compte coûts par lot. Pour donner un exemple simple, les moteurs BLDC à rotor externe à prix élevé conviennent à à haute valeur ajoutée Projets de robotique. Cependant, cette approche ne s'applique pas à certains appareils électroménagers bon marché. Lors du choix d'un motoréducteur, il est essentiel de déterminer le domaine d'application de votre application. Vous pouvez choisir le type de moteur et de réducteur adapté à votre application.

2. Environnement de travail

L'impact des facteurs environnementaux sur le fonctionnement des moteurs se reflète principalement dans leurs performances et leur durée de vie. Les ingénieurs doivent choisir différents types de moteurs réducteurs en fonction de facteurs environnementaux spécifiques. Voici quelques-uns de ces facteurs :

• Haute température : Un environnement à haute température peut provoquer une surchauffe à l'intérieur du moteur, réduire la durée de vie du matériau isolant et entraîner une diminution de l'efficacité du moteur.
• Basse température : Une basse température peut affecter les performances du lubrifiant et donc le fonctionnement de la boîte de vitesses.
• Humidité élevée : Peut provoquer la dégradation ou la corrosion des matériaux isolants à l'intérieur du moteur, augmentant ainsi le risque de courts-circuits.
• Faible humidité : Une faible humidité peut générer de l'électricité statique, ce qui peut affecter le système de contrôle électronique du moteur.
• Corrosion et exposition aux produits chimiques : Dans les environnements hautement corrosifs ou présentant un risque d'exposition chimique, il peut être nécessaire de sélectionner des moteurs avec des revêtements ou des matériaux spéciaux pour offrir une protection supplémentaire.
• Poussière et pollution :Dans les environnements soumis à de fortes vibrations ou à des chocs, les moteurs nécessitent une stabilité mécanique et une durabilité supplémentaires.

Par conséquent, comprendre l'environnement de travail du motoréducteur et sélectionner en fonction de ces facteurs peut non seulement garantir la fiabilité et l'efficacité du moteur, mais également éviter des coûts supplémentaires et des risques potentiels pour la sécurité causés par une sélection incorrecte.

VI. Conclusion et recommandations

Les deux points essentiels dans la sélection d'un motoréducteur sont de choisir la combinaison appropriée de moteur et boîte de vitesse. Nous recommandons aux ingénieurs de faire appel à un fabricant professionnel de motoréducteurs. Ainsi, le fabricant pourra personnaliser le réducteur selon vos besoins et ainsi améliorer la compétitivité de votre produit.

VIII. Annexes

FAQ