Руководство по выбору редукторного двигателя (Как выбрать редукторный двигатель с высоким крутящим моментом)

I. Введение

A. Введение: как выбрать мотор-редуктор с высоким крутящим моментом

Цель этой статьи — предоставить всесторонний и практическое руководство чтобы помочь инженерам, ученым и любителям DIY усвоить базовые знания микроредукторные двигатели, освоить их основные параметры, такие как Напряжение, текущий, скорость, крутящий момент, власть, объем и масса, и в соответствии с этими факторами выбрать подходящий мотор-редуктор. В статье также будут рассмотрены различные типы двигателей и коробки передач, проанализируем их преимущества и недостатки, а также изучим ключевые факторы при выборе высокомоментных мотор-редукторов.

II. Базовые знания о мотор-редукторах

• А. Что такое мотор-редуктор?
• B. Принцип работы мотор-редуктора
• C. Каково применение мотор-редуктора?

А. Что такое мотор-редуктор?

Редукторный двигатель — это механический компонент, который объединяет коробка передач с электродвигателем. Электродвигатель преобразует внешне входящую электрическую энергию в кинетическую энергию. Затем эта кинетическая энергия регулируется внутренним механизмом редуктора в коробке передач, снижая выходную скорость двигателя и увеличивая его крутящий момент.

B. Принцип работы мотор-редуктора

Мотор ： Принцип работы двигателя заключается в преобразовании входного сигнала электрическая энергия в механическая энергия. Электрический ток проходит через обмотку, обычно катушку из медной проволоки, создавая магнитное поле. Это магнитное поле взаимодействует с одним или несколькими магнитами внутри двигателя, заставляя двигатель вращаться. Обычно выходной конец двигателя выводится через вал двигателя. Преобразованная механическая энергия может быть выражена в крутящий момент и скорость вращения выход выходной вал.

Коробка передач ： Принцип работы редуктора основан на принципе работы зубчатой передачи. За счет редукции зубчатой передачи скорость выходного вала двигателя уменьшается, а крутящий момент увеличивается. По типу зубчатой передачи редукторы можно разделить на цилиндрические редукторы, планетарные редукторы, червячные редукторы, гармонические редукторыи т.д. Основная функция коробки передач - снизьте скорость, увеличить крутящий момент и изменить направление вывода.

C. Каково применение мотор-редуктора?

Редукторные двигатели широко используются в некоторых областях механической трансмиссии благодаря их высокому крутящему моменту и низким скоростным характеристикам.

Дело о сотрудничестве DONCEN

Вышеуказанные случаи — это просто индивидуальные микроредукторные двигатели, разработанные в сотрудничестве с DONCEN MOTOR. Редукторные двигатели могут широко использоваться в области автоматизированной трансмиссии, а не только в указанных выше приложениях. Если у вас есть необходимость спроектировать или разработать микроредукторный двигатель, Инженерная группа DONCEN будут к вашим услугам 24/7. Наша философия работы заключается в предоставлении ценные услуги нашим клиентам.

III. Основные параметры мотор-редуктора (Что нужно знать при выборе мотор-редуктора)

• А. Напряжение
• Б. Текущий
• С. Скорость
• D. Крутящий момент
• Э. Мощность
• F. Размер (Объем)
• Г. Вес

A. Напряжение двигателя

Напряжение двигателя — это давление от источника питания, которое проталкивает ток через цепь （Эмотор Директ）. Напряжение двигателя обычно относится к напряжению источника питания, необходимому для нормальной работы двигателя.

Напряжение двигателя является важным параметром при выборе мотор-редуктора. Напряжение двигателя напрямую определяет выходную мощность двигателя.

П=У*И Для одного и того же двигателя, чем выше входное напряжение, тем больше выходная мощность.

В диапазоне емкости аккумулятора мы обычно рекомендуем использовать двигатель высокого напряжения. Двигатель 24 В составляет около В 4 раза мощнее чем двигатель 12 В.

Двигатель постоянного тока 12 В или 24 В? Изучение влияния напряжения на производительность двигателя? →

B. Ток двигателя

Ток в двигателе присутствует в катушках. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую посредством электромагнитного эффекта, создаваемого током, пересекающим линии магнитного поля.

Я = У / Р ：Ток двигателя напрямую связан с напряжением. Чем больше напряжение, тем больше ток двигателя

Я = Т / Кт ： (T = Крутящий момент двигателя / Kt — постоянная крутящего момента двигателя.) Внимание! Когда ток двигателя меньше номинального, ток пропорционален крутящему моменту. Когда ток превышает номинальный и сердечник магнитно насыщен, если ток снова увеличивается, крутящий момент не увеличится.

P = I² * R ： Ток напрямую связан с потерей мощности двигателя. Тепловая мощность двигателя увеличивается по мере увеличения тока. Чем выше ток, тем выше температура внутри двигателя и тем ниже эффективность двигателя.

Узнайте больше о токе двигателя (номинальный ток, пусковой ток, пиковый ток, ток холостого хода) →

C. Скорость двигателя

Выходная скорость мотор-редуктора определяется номинальная скорость двигателя и передаточное отношение коробки передач.

Номинальная скорость：Номинальная скорость двигателя — это максимальная скорость, рекомендуемая производителем для длительной непрерывной работы двигателя в определенных рабочих условиях, обычно при номинальном напряжении и номинальной нагрузке. Например, двигатель со скоростью холостого хода 6000 об/мин имеет номинальную скорость около 5500 об/мин.

Передаточное отношение：Передаточное отношение (коэффициент передачи) — это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала. Математически передаточное отношение Н обычно определяется как:

N=Скорость входного вала (об/мин)/Скорость выходного вала (об/мин)

Например, если скорость входного вала составляет 6000 об/мин, а скорость выходного вала — 600 об/мин, то передаточное отношение составит 1:10.

Однако в зубчатой передаче также будет иметь место определенная потеря энергии, а это значит, что конечная выходная скорость двигателя также должна учитывать эффективность работы редуктора.

N (выход) = Номинальная скорость двигателя * Передаточное отношение * КПД редуктора

Скорость двигателя – как рассчитать скорость вращения мотор-редуктора→

D. Крутящий момент

Крутящий момент двигателя — это физическая величина вращательного усилия выходного вала двигателя, обычно измеряемая в ньютон-метрах (Н·м).

Крутящий момент (Нм) = 9,5488 x Мощность (кВт) / Скорость (об/мин)

Крутящий момент двигателя напрямую определяется выходной мощностью и скоростью двигателя. Чем выше выходная мощность двигателя, тем ниже скорость двигателя и тем больше выходной крутящий момент двигателя.

Пример : На основе Рисунок 1 Мы предполагаем, что двигатель работает с постоянной скоростью, а крутящий момент двигателя равен Т =мг*р

 Т= 0,025×9,8×0,002= 0,00049 Нм. Тогда, если вал вращается со скоростью 1000 об/мин, Мощность= 0,49 Вт

Крутящий момент двигателя: определение, как рассчитать крутящий момент двигателя и применение крутящего момента →

Э. Мощность

Мощность двигателя — это физическая величина, описывающая способность двигателя совершать работу или преобразовывать энергию за единицу времени. Мощность двигателя обычно измеряется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт)

Компания DONCEN считает, что при выборе двигателей следует обращать внимание на две мощности: P1 (входная мощность) и P2 (выходная мощность).

Р1 = У * Я U — напряжение питания / I — ток

P2 = Т * w T — крутящий момент / w — скорость

F. Размер

Размер двигателя：Инженеры рассматривают размер двигателя на основе размера установочного пространства для двигателя в области применения. В общем, размер двигателя прямо пропорционален мощности двигателя.

Размер коробки передач：Объем и форма коробки передач зависят от количества содержащихся внутри шестерен и конструкции редуктора. параллельный вал редуктора Конструкция редуктора (цилиндрический редуктор) может быть выполнена плоской. планетарный редуктор может достичь высокой эффективности использования пространства. Инженеры должны выбрать структуру коробки передач на основе требований приложения.

Г. Вес

Общий вес мотор-редуктора также является одним из важных соображений при выборе двигателя. Например, в роботизированных сочленениях инженеры предъявляют строгие требования к весу двигателя.

IV. Типы и характеристики мотор-редукторов

А. Тип двигателя

Двигатель является основным компонентом мотор-редуктора. Выбор правильного двигателя важен для вашего применения. Как ведущий мировой производитель мотор-редукторов, мы предоставляем высококачественные Двигатели постоянного тока / Двигатели переменного тока / Двигатели BLDC и двигатели постоянного тока с внешним ротором BLDC. Вы можете выбрать правильный тип двигателя для вашего применения на основе нашего анализа ниже.

1. Двигатель постоянного тока с щеткой

А щеточный двигатель постоянного тока это двигатель, который использует щетки и коммутатор для преобразования электрическая энергия в механическая энергия. Двигатели постоянного тока с щетками имеют простую конструкцию, стабильное управление и низкую себестоимость производства. Это наиболее обычно используемый, самый длинный-разработанный, и наиболее экономически эффективный выбор в области микротрансмиссии на рынке. DONCEN MOTOR предоставляет сотни стандартизированные щеточные двигатели постоянного тока, а также мы можем предоставить индивидуальные услуги для щеточных двигателей постоянного тока.

Узнайте больше о двигателе постоянного тока Brushed от «Что такое щеточный двигатель постоянного тока»

2.БКЭПТ

А бесщеточный двигатель постоянного тока (Бесщеточный двигатель постоянного тока) — это двигатель, который использует бесщеточный преобразователь для достижения синхронного вращения между магнитным полем ротора и магнитным полем статора. По сравнению с традиционным щеточным двигателем постоянного тока, двигатель BLDC управляет вращением ротора через электронный контроллер, тем самым избегая механических потерь, вызванных трением щеток, и электромагнитных помех, вызванных электрическими искрами, и имеет более высокую эффективность и более длительный срок службы.

3. Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока — это электродвигатель, использующий переменный ток в качестве источника питания. По структуре и принципу работы двигателя двигатели переменного тока можно разделить на асинхронные двигатели и синхронные двигатели. По сравнению с щеточным двигателем постоянного тока. Двигатели переменного тока имеют более длительный срок службы и работают более эффективно. Поэтому в некоторых бытовых приборах или промышленных областях двигатели переменного тока могут быть более подходящим выбором.

4. Бесколлекторный двигатель постоянного тока с внешним ротором

Бесщеточный двигатель Outrunner — это тип бесщеточного электродвигателя постоянного тока. Статор T устанавливается снаружи ротора. Такая конфигурация позволяет более эффективно использовать пространство и обеспечивает более высокое отношение мощности к весу, чем другие конструкции бесщеточных двигателей. По сравнению с двигателями inrunner bldc, двигатели outrunner bldc легче по весу, имеют большую мощность и больший крутящий момент. Бесщеточные двигатели outrunner обычно используются в приложениях, где требуются высокая мощность и/или скорость.

B. Тип коробки передач

Коробка передач — это еще один основной компонент мотор-редуктора. Редукторы делятся на спур редукторы/планетарные редукторы/червячные редукторы/гармонические редукторы по разным данным конструкции редукторов. Различные типы коробок передач имеют различные типы преимуществ и недостатков. В следующих разделах мы проанализируем преимущества и недостатки различных типов коробок передач и расскажем вам как правильно выбрать коробку передач.

1. Прямозубая зубчатая передача

Конструкции цилиндрических зубчатых передач обычно используют шестерни с параллельными осями, а зубчатые поверхности шестерен параллельны оси. Благодаря взаимному зацеплению шестерен скорость механического движения уменьшается, а крутящий момент увеличивается.

Цилиндрические редукторы в мотор-редукторах обычно используют дуплексные шестерни (рисунок 1). Дуплексные шестерни (также называемые двухслойными шестернями) представляют собой особый тип зубчатой структуры, обычно состоящий из двух независимых, но расположенных бок о бок зубчатых окружностей. имеют общую ось или тесно связаны. В механическом движении за счет взаимодействия большой шестерни и малой шестерни скорость, передаваемая большой шестерней, уменьшается, а крутящий момент увеличивается. В то же время малая шестерня в двойной шестерне будет передавать механическую энергию большой шестерне на вертикальная ось. Затем большая шестерня взаимодействует с малой шестерней в других двойных зубьях, достигая эффекта пошагового замедления.

2. Планетарный редуктор

Внутренняя структура планетарного редуктора состоит из планетарной системы передач. Планетарная передача — это планетарная система передач, состоящая из шестерни и зубчатые венцы. В планетарной системе передач солнечная шестерня действует как вход в планетарной системе передач. Три или более планетарных шестерен вращаются вокруг солнечной шестерни внутри системы. Наконец, планетарные шестерни зацепляются с кольцевой шестерней изнутри, создавая внутреннюю конструкцию прямозубой шестерни (планетарная система передач).

1. Солнечная передача: Шестерня расположена в центре коробки передач.
2. Планетарные шестерни: Набор шестерен, вращающихся вокруг солнечной шестерни.
3. Планетный перевозчик: используется для поддержки и соединения всех планетарных передач.
4. Кольцевая шестерня: Зубчатое колесо с внутренним зацеплением, в котором работают планетарные передачи.

3. Червячный редуктор

Внутренняя структура зубчатого зацепления червячного редуктора в основном состоит из червячная турбина и червячная передача. Механическая энергия передается посредством взаимодействия турбины и червяка. Характерной особенностью конструкции червячной передачи является изменение направления выхода. Благодаря особой конструкции редуктора турбины направление выхода и направление входа червячного редуктора могут быть изменены на 90°.

1. Червячная турбина: Вал с одним или несколькими косыми зубьями
2. Червячная передача: Цилиндрическая шестерня, соединенная с косозубыми зубьями на червячной турбине

4. Гармонический редуктор

Гармонические редукторы используют уникальный принцип работы, основанный на упругая механика металловПо сравнению с другими типами редукторов, наибольшие преимущества редуктора гармонической деформации волны заключаются в следующем: нулевой люфт характеристики и экономия веса и пространства. Редуктор Harmonic состоит всего из трех основных компонентов. Это: генератор волн, гибкий шлиц и круговой сплайн.

1. Генератор волн: Резиновый цилиндр или металлический сердечник с газом или жидкостью под высоким давлением, используемый для привода внешних зубчатых передач.
2. Гибкая сплайн: Тонкостенная, гибкая круглая шестерня с несколькими внешними зубьями. Деформируется генератором волн для контакта с жесткой внутренней шестерней.
3. Жесткая внутренняя круглая передача (круговой шлицевой канал): Неподвижная круглая шестерня с большим количеством внешних зубьев. Количество внешних зубьев обычно на 2 или 3 больше, чем у гибких внешних шестерен.

V. Ключевые факторы выбора высокомоментных мотор-редукторов

1. Применение

Очень важно выбрать правильный мотор-редуктор в соответствии с приложение. При выборе мотор-редукторов как промышленного продукта необходимо учитывать затраты на партию. Приведем простой пример: дорогостоящие двигатели с внешним ротором и бесколлекторным двигателем постоянного тока подходят для высокая добавленная стоимость проекты роботов. Но его нельзя применять к некоторым недорогим бытовым приборам. При выборе редукторного двигателя сначала необходимо подтвердить, в каких областях находится ваше применение. Вы можете выбрать подходящий тип двигателя и редуктора в соответствии с применением.

2. Рабочая среда

Влияние факторов окружающей среды на работу двигателя в основном отражается на производительности и сроке службы. Инженерам необходимо выбирать различные типы редукторных двигателей для некоторых особых факторов окружающей среды. Ниже приведены некоторые особые факторы окружающей среды:

• Высокая температура: Высокая температура окружающей среды может привести к перегреву двигателя, сокращению срока службы изоляционного материала и снижению эффективности двигателя.
• Низкая температура: Низкая температура может повлиять на эффективность смазочного материала и, следовательно, на работу коробки передач.
• Высокая влажность: Может привести к разрушению или коррозии изоляционных материалов внутри двигателя, что увеличивает риск короткого замыкания.
• Низкая влажность: Низкая влажность может привести к возникновению статического электричества, которое может повлиять на электронную систему управления двигателем.
• Коррозия и химическое воздействие: В средах с высокой степенью коррозии или риском химического воздействия может потребоваться выбор двигателей со специальными покрытиями или материалами для обеспечения дополнительной защиты.
• Пыль и загрязнения:В условиях сильной вибрации или ударов двигателям требуется дополнительная механическая устойчивость и долговечность.

Таким образом, понимание условий эксплуатации мотор-редуктора и выбор на основе этих факторов могут не только обеспечить надежность и эффективность двигателя, но и избежать дополнительных затрат и потенциальных рисков для безопасности, вызванных неправильным выбором.

VI. Заключение и рекомендации

Два основных момента при выборе мотор-редуктора — это выбор подходящей комбинации мотор и коробка передач. Мы рекомендуем инженерам выбирать профессионального производителя мотор-редукторов. Таким образом, производитель мотор-редуктора может настроить мотор-редуктор для вас в соответствии с вашими потребностями, чтобы повысить конкурентоспособность продукта.

VIII.Приложения

Часто задаваемые вопросы