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直流齿轮电机与行星齿轮电机(SG-555 与 PG-36)

蔡嘉明2023年8月23日

在本文中,DONCEN MOTOR 将分享两种不同减速电机(行星减速电机和直流减速电机)的结构比较和效率差异。我们将使用最流行的 SG-555 系列和 PG-36 系列作为本次测试的对象。为了确保比较的一致性。对于 SG-555 系列,我们选择减速比为 1:100K 的正齿轮减速机(塔式减速机)。对于 PG-36 系列,我们选择减速比为 1:99.5K 的行星减速机。让我们开始吧。

什么是齿轮马达?

减速电机主要由齿轮结构和电机组成,通过齿轮结构使电机输出端转速降低,扭矩增大,广泛应用于机器人、自动化、智能家居等低速大扭矩领域。

gear motor explosion diagram
齿轮马达图

直流齿轮电动机:结构与工作原理

正齿轮电机采用传统的 塔齿轮结构,其内部齿轮分为双齿结构。电机的输入端通过头轮与第一级齿轮啮合,实现逐级减速,最终将动力输出到变速箱的输出轴上。这是一种简单且经过验证的设计,尺寸范围广泛,价格实惠,常用于需要较高扭矩但较低转速的场合。

但是直齿轮减速电机存在效率问题,这主要归因于直齿轮减速结构对空间的利用效率不高,减速结构简单,利用率较低。

行星齿轮减速电机:结构和工作原理

行星齿轮马达采用行星齿轮结构,主要包括太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈。太阳轮由马达输入轴驱动,而行星轮则绕太阳轮旋转并与内齿圈啮合,实现逐级减速。此结构效率极高且精确,适用于空间受限的场合。

对于工程师来说,行星齿轮马达因其紧凑的设计和高效率而具有吸引力。使用的滚珠轴承可减少摩擦并提高整体效率。行星齿轮马达通常用于需要高精度和高效率的应用中。

变速箱效率比较(齿轮马达与行星齿轮马达)

真正的知识来自实践。为了更准确地理解 效率差异 塔齿轮结构与行星齿轮结构之间,东森电机将采用同一台电机搭配不同类型的减速箱进行效率测试。

变速箱:为了保证测试结果的准确性,我们使用直径为37mm的SG系列直齿圆柱齿轮箱和直径为36mm的PG-36系列行星齿轮箱。SG系列齿轮比为1:100K。PG-36齿轮箱的齿轮比为1:99.5

发动机 :电机我们选择的是同款12V 6000rpm DC555有刷直流电机,这也是目前市面上最常用的有刷直流电机。

SG-555 检测报告

SG555126000-100K Test report
SG555126000-100K测试报告

PG-36555 测试报告

PG36555126000-99.5K Test report
PG36555126000-99.5K 测试报告

变速箱效率比较(直流齿轮电机与行星齿轮电机)

测功机在固定电压的条件下,在电机的输出轴端记录不同扭矩下的电机电流、转速和输出功率。这里我们主要比较两个关键点。一个是电机的最大输出功率点,一个是电机的最大效率点。

最大输出功率点比较

我 一个第 1 页 西电视 牛米转速P2 西得房率
SG-55512伏4.81358.365.0731.316.6428.5
PG-3655512伏5.18462.906.5031.921.7434.56

我们可以看到,在最大输出功率点,采用行星齿轮减速结构的PG-36555系列比相同减速比的SG-555系列在扭矩和功率上都要大,两者的差距大概在20%的范围内。

最大EFF点比较

我 一个第 1 页 西电视 牛米转速P2 西得房率
SG-55512伏1.75721.311.6152.78.90441.78
PG-3655512伏1.86622.652.0553.511.550.76

在效率最高点时,行星齿轮电机的输出功率为11.5W,而齿轮减速电机的输出功率仅为8.9W。同时,在同样的转速下,PG-36555可以输出2.05Nm的扭矩,而SG-555电机只能输出1.6Nm的扭矩

结论

从我们的测试报告可以看出,在相同齿轮比的情况下,行星齿轮结构的效率会大于直齿轮结构。如果您需要性价比高的减速电机,可以考虑在应用中使用直齿轮减速电机。如果您的项目应用在高精度、高效率的领域,可以考虑使用行星齿轮结构。

如果您对为您的应用选择哪种齿轮电机有任何疑问,请联系 DONCEN MOTOR。我们拥有一支专业的电气工程师团队,可为您的解决方案增值。

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