نحوه انتخاب موتور دنده DC مناسب برای برنامه های باطری

یک وسیله نقلیه هدایت‌شونده خودکار که باید یک شیفت هشت ساعته را در یک بسته 48 ولتی انجام دهد، یک مشکل مهندسی متفاوت از یک پمپ پزشکی قابل حمل است که برای چند دقیقه در روز چرخه می‌زند. انتخاب موتور دنده DC مناسب برای برنامه های کاربردی با باتری، زمان اجرا، حاشیه توقف و عمر مفید را قبل از اینکه هر گونه تنظیم نرم افزاری بتواند کمک کند، تعیین می کند. یک موتور دنده DC یک موتور DC با آهنربای دائمی را با یک گیربکس کاهش یکپارچه ترکیب می کند که گشتاور خروجی را افزایش می دهد و سرعت خروجی را با یک نسبت ثابت کاهش می دهد. در تجهیزات باتری، همان طرح در نسخه های برس دار و بدون برس در سیم پیچ های 12 ولت، 24 ولت و 48 ولت موجود است.

چگونه ابتدا گشتاور و سرعت موتور دنده DC مناسب را انتخاب کنید

گشتاور خروجی و سرعت موتور را تعیین می کند، نه کاتالوگ وات. باری که محرک واقعاً حرکت می‌کند را اندازه‌گیری کنید: گشتاور در چرخ یا اسپیندل، گشتاور جدایی در هنگام راه‌اندازی و حداکثر سرعت مورد نیاز دستگاه. سپس نسبت گیربکس آن مقادیر را به شفت موتور مرتبط می کند. هنگامی که بار به 12 نیوتن متر در 200 دور در دقیقه نیاز دارد و مرحله کاهش 10:1 است، موتور باید 1.2 نیوتن متر را در 2000 دور در دقیقه نگه دارد که تقریباً 250 وات خروجی مکانیکی قبل از تلفات کنترلر است.

موتور دنده DC را برای بار پیوسته در بدترین حالت اندازه کنید، سپس اجازه دهید گیربکس ضربه های اوج را جذب کند: 12 نیوتن متر در 200 دور در دقیقه از طریق نسبت 10:1 برابر با 1.2 نیوتن متر در 2000 دور در دقیقه در شفت موتور.

برای مقاومت سیم پیچ، کاهش باتری و اصطکاک گیربکس، 15 تا 20 درصد فضای سر را به تخمین اول اضافه کنید. قانون عملی P = T x n / 9.55 است، که در آن P خروجی مکانیکی بر حسب وات، T گشتاور بر حسب نیوتن متر و n سرعت بر حسب دور در دقیقه است. برای مثال کار شده با موارد بارگذاری مختلف، راهنمای گام به گام ما برای محاسبه گشتاور برای موتورهای دنده را ببینید.

سیم پیچ موتور دنده DC را با ولتاژ باتری مطابقت دهید

قبل از شروع مقایسه عملکرد، ولتاژ باتری تعیین می کند که کدام خانواده موتورها واجد شرایط هستند. یک موتور برای 48 ولت که روی یک بسته 24 ولت کار می کند تقریباً یک چهارم توان نامی را ارائه می دهد زیرا توان با نسبت مربع ولتاژ مقیاس می شود. ابتدا ولتاژ پک را ثابت کنید: 12 ولت برای ابزارهای قابل حمل سبک، 24 ولت برای درایوهای فشرده AGV و ستون های بالابر، 48 ولت برای پلت فرم های لجستیکی با توان بالاتر که در آن صرفه جویی در جریان بیشترین اهمیت را دارد.

سیم کشی یک موتور 250 واتی به معماری های رایج باتری.
معماری	جریان در 250 وات	خانواده های موتوری	تاثیر سیم کشی
12 V	20.8 A	برس خورده 90-120 وات	هادی های سنگین، فیوزینگ 30 A
24 V	10.4 A	براش 90-250 وات، BLDC	کابل استاندارد، 20-50 A BMS
48 V	5.2 A	BLDC 120 W و بالاتر	هادی های نازک، شارژ سریع

هر 250 وات بار مداوم حدود 5.2 آمپر در باس 48 ولت، 10.4 آمپر در باس 24 ولت و 20.8 آمپر در باس 12 ولت هزینه دارد. سیم کشی ولتاژ پایین به سرعت گران می شود.

پس از ثابت شدن ولتاژ پک، سیم پیچ را در برابر منحنی تخلیه کامل بررسی کنید. یک بسته لیتیومی 24 ولتی می تواند در زیر 21 ولت در حالت شارژ 20 درصد تحت بار قرار گیرد و سیم پیچ همچنان باید در آن ولتاژ گشتاور مفیدی تولید کند. خانواده موتور دنده بدون براش ولتاژ پایین ما دقیقاً برای این پاکت عملیاتی پیچیده شده است.

24V Brushless DC Gear Motor for Low-Voltage Battery Applications

موتور دنده DC بدون برس 24 ولت برای کاربردهای باتری ولتاژ پایین این موتور دنده 24 ولتی بدون جاروبک برای حفظ گشتاور در منحنی تخلیه کامل بسته لیتیومی پیچیده شده است، که مناسب سیستم های باتری محور است. دارای 25 تا 400 وات در 3000 دور در دقیقه با گشتاور 0.08 نیوتن متر، راندمان 85 تا 92 درصد را ارائه می دهد و زمان کار را در مقایسه با جایگزین های برس خورده افزایش می دهد. مشاهده محصول →

48V Brushless Gear Motor with Higher Torque Range

موتور دنده 48 ولت براشلس با محدوده گشتاور بالاتر برای بسته‌های باتری با ولتاژ بالاتر، این موتور دنده بدون برس 48 ولت گشتاور 0.2-1.27 نیوتن متر را در 25 تا 400 وات ارائه می‌کند و کارایی را در محدوده عملیاتی حفظ می‌کند. طراحی بدون جاروبک آن تعمیر و نگهداری و سر و صدا را کاهش می دهد که برای پیشرانه های اتوماسیون و وسایل نقلیه الکتریکی ایده آل است. مشاهده محصول →

موتورهای دنده DC برس خورده در مقابل بدون برس: جایی که زمان کارکرد باتری تعیین می شود

موتورهای دنده DC بدون جاروبک انرژی بیشتری را از یک باتری باز می گرداند، زیرا راندمان آنها در محدوده عملیاتی باقی می ماند. یک موتور دنده DC برس خورده معمولا بین 70 تا 80 درصد پیک می کند در حالی که طراحی بدون جاروبک در همان اندازه قاب به 85 تا 92 درصد می رسد. در یک بسته 100 وات ساعتی، یک موتور 90 درصد کارآمد حدود 90 وات ساعت را به بار تحویل می دهد. یک موتور برس خورده با کارآمدی 72 درصد، 72 وات ساعت، فاصله زمانی 18 تا 20 درصد قبل از تلفات چرخ دنده را ارائه می دهد.

موتور دنده DC برس خورده

هزینه کنترلر کمتر و معکوس کردن ساده، واحدهای برس خورده را برای ابزارهای باتری با چرخه کوتاه جذاب می کند. برس ها فرسوده می شوند، گرد و غبار تولید می کنند و در بار جزئی کارایی به شدت کاهش می یابد.

موتور دنده DC بدون جاروبک

راندمان بالاتر، طول عمر بیشتر، EMI کمتر و عملکرد بدون حسگر بی صدا، متناسب با حرکت مداوم و با باتری است. هزینه اولیه بالاتر است و کنترل اجباری است.

روندهای بازده معمولی برای موتورهای دنده 40-120 وات DC در محدوده 24-48 ولت.

در حرکت با باتری، کارایی یک پاداش برگه داده نیست. یک شکاف راندمان 15 نقطه ای تقریباً 30٪ گرمای بیشتری در داخل محفظه و 15-20٪ زمان کار کمتر در همان بار ایجاد می کند.

گیربکس را بر اساس نوع بار و شرایط ضربه انتخاب کنید

مرحله کاهش، یک موتور سریع و کم گشتاور را به گشتاور مورد نیاز برنامه تبدیل می‌کند، اما نوع گیربکس تعیین می‌کند که چقدر از این گشتاور باقی می‌ماند و مرحله چقدر طول می‌کشد. گیربکس های سیاره ای بار را در چندین چرخ دنده سیاره ای توزیع می کنند، که چگالی گشتاور را افزایش می دهد، واکنش برگشتی را کاهش می دهد و ظرفیت بار شعاعی را در مقایسه با مرحله خار موازی با همان قطر بهبود می بخشد. واحدهای سیاره‌ای با زاویه قائم فضا را در مجموعه‌های فرمان و بالابر صرفه‌جویی می‌کنند، اما یک مرحله اریب یا کرم را با هزینه کارآیی خاص خود اضافه می‌کنند.

مراحل کاهش متداول برای حرکت با باتری.
نوع گیربکس	عکس العمل	بار شعاعی	کارایی در هر مرحله	بهترین استفاده از باتری
خار، موازی	0.5-1.0 درجه	پایین تر	97-98٪	محرک نور، شوک کم
سیاره ای	0.3-0.8 درجه	بالاتر	95-97٪	درایو AGV، بلند کردن، شوک
زاویه راست	0.5-1.5 درجه	متوسط	90-95٪	فرمان فشرده، آسانسور

روبات‌های باتری‌دار و AGV هزاران چرخه استارت-ایست و معکوس را در هر شیفت جمع‌آوری می‌کنند، بنابراین ظرفیت ضربه بیشتر از حداکثر گشتاور صفحه داده مهم است. یک گیربکس سیاره ای با واکنش برگشتی کمتر از 0.8 درجه نیز موقعیت یابی را زمانی که موتور در کنترل سرعت یا موقعیت کار می کند قابل تکرار نگه می دارد. یک موتور دنده سیاره ای جمع و جور 42 میلی متری بدون جاروبک نقطه شروع عملی برای ربات های باتری متوسط است.

در رباتیک باتری، رتبه بندی شوک گیربکس بیشتر از تعداد حداکثر گشتاور موتور، عمر مفید را تعیین می کند. یک مرحله سیاره ای با واکنش برگشتی کمتر از 0.8 درجه، قابلیت تکرار موقعیت را در هزاران چرخه حفظ می کند.

42mm Brushless Planetary Gear Motor with Wide Reduction Ratios

موتور دنده سیاره‌ای 42 میلی‌متری براشلس با نسبت‌های کاهش گسترده این موتور سیاره‌ای جمع‌وجور 42 میلی‌متری بدون برس، نسبت‌های کاهشی را از 3.7 به 307.54 ارائه می‌کند و امکان کنترل دقیق سرعت و گشتاور را برای روبات‌ها و AGV‌ها فراهم می‌کند. با گشتاور نامی 0.048 نیوتن متر و واکنش برگشتی کم، برای چرخه های شروع-ایست و حرکت با موقعیت کنترل شده مناسب است. مشاهده محصول →

چرخه وظیفه، افزایش دما و محیط واقعی را بررسی کنید

موتوری که برای کار مداوم S1 در دمای محیط 40 درجه سانتیگراد تعیین شده است، در داخل یک محفظه باتری مهر و موم شده که دمای آن به 55 درجه سانتیگراد می رسد، از بین می رود. بیشتر محرک‌های باتری‌دار در S2 کوتاه‌مدت یا کار متناوب S3 کار می‌کنند و این رتبه‌بندی تعیین می‌کند که چه مدت می‌توان گشتاور کامل را قبل از اینکه سیم‌پیچ از حد کلاس عایق فراتر رود، نگه داشت. کلاس عایق، معمولاً کلاس F را در دمای 155 درجه سانتیگراد، و افزایش دمای مجاز در برگه داده را تأیید کنید.

یک موتور DC با آهنربای دائمی با سرعت بدون بار متناسب با ولتاژ کار می کند و گشتاور استال متناسب با جریان ایجاد می کند. کاهش باتری هر دو مقدار را در زمان واقعی بازنویسی می کند.

هنگامی که یک بسته 24 ولتی در حالت شارژ 20 درصد به 21 ولت می رسد، سرعت و گشتاور موجود تقریباً 12 درصد کاهش می یابد. موتور را برای انتهای پایین منحنی تخلیه به جای ولتاژ سکون مشخص کنید و جریان روتور قفل شده و همچنین جریان نامی را ثبت کنید زیرا هم اندازه اتصال دهنده درایو و هم اندازه فیوز.

85-92٪ اوج بازده معمولی بدون جاروبک

20.8 تا 5.2 A جریان برای 250 وات از 12 ولت تا 48 ولت

10000-20000 ساعت عمر سرویس بدون برس در کار مداوم

10:1 نمونه نسبت دنده، خروجی 0.3 تا 3.0 نیوتن متر

چک لیست انتخاب باطری برای موتورهای دنده DC

هنگام مقایسه قیمت ها یا بررسی پیشنهاد تامین کننده از این ترتیب استفاده کنید. این بیشتر خطاهای اندازه و سازگاری را قبل از نمونه سازی تشخیص می دهد.

گشتاور بار در حال اجرا و حداکثر سرعت را با استفاده از نسبت گیربکس به مقادیر شافت موتور تبدیل کنید، سپس 15 تا 20 درصد فضای سر را اضافه کنید.
معماری باتری را قفل کنید و تأیید کنید که سیم پیچ موتور با انتهای پایین منحنی تخلیه مطابقت دارد.
هنگامی که زمان اجرا، نویز، یا عمر مفید مشخصات را درایو می کند، بدون جاروبک را انتخاب کنید. وقتی اولین هزینه و یک کنترلر ساده اهمیت بیشتری دارد، Brushed را انتخاب کنید.
گیربکسی را انتخاب کنید که بارهای ضربه ای و شعاعی را بدون نیاز به موتور بزرگتر حمل کند.
چرخه کار را در برابر کلاس حرارتی موتور در محیط واقعی محفظه بررسی کنید.

اگر دو تامین کننده انواع مختلف گیربکس را برای بار یکسان پیشنهاد می کنند، عمر سرویس را تحت بارگذاری ضربه ای مقایسه کنید، نه حداکثر گشتاور را. قیمت ارزان تر اغلب در طول عمر دستگاه هزینه بیشتری دارد.

اگر بعد از این بررسی‌ها هنوز یک نیاز مشخص نیست، مشخصات بار و مشخصات باتری را با تیم مهندسی ما برای بررسی مشخصات موتور قبل از ابزارسازی یا نمونه‌برداری به اشتراک بگذارید.

سوالات متداول موتور دنده DC با باتری

رایج ترین اشتباه در انتخاب موتور دنده DC برای تجهیزات باتری چیست؟

اندازه گیری با حداکثر گشتاور به جای بار مداوم. یک پیک راه‌اندازی کوتاه را می‌توان با جرم حرارتی و گیربکس کمی بزرگ‌تر کنترل کرد، اما عملکرد مداوم در نزدیکی گشتاور استال محدودیت‌های حرارتی را کاهش می‌دهد، عمر برس را کوتاه‌تر می‌کند و باتری را سریع‌تر از تخمین زمان کار تخلیه می‌کند.

یک موتور دنده DC بدون جاروبک چقدر دیگر با یک باتری کار می کند؟

مقیاس‌های زمانی را تقریباً مستقیم با بازده متوسط اجرا کنید. در 85-92٪ بدون برس در مقابل 70-80٪ برس، انتظار 12-20٪ زمان کار بیشتر از همان بسته را داشته باشید، به علاوه گرمای اتلاف کمتری در داخل محفظه باتری مهر و موم شده.

آیا باید یک موتور 24 ولت یا 48 ولت برای درایو AGV انتخاب کنم؟

از 24 ولت برای AGV های جمع و جور تا حدود 250 وات استفاده کنید که در آن BMS و کابل کشی کوچک هستند. به 48 ولت بالاتر از تقریباً 250 وات بروید تا جریان را به نصف کاهش دهید، اندازه هادی را کوچک کنید و مدیریت باتری با توان بالاتر را ساده کنید.

آیا برای برنامه هایی که با باتری کار می کنند به گیربکس سیاره ای نیاز دارم؟

مراحل سیاره‌ای پیش‌فرض‌های پیش‌فرض امن‌تر برای برنامه‌های باطری استارت، معکوس، و ضربه‌گیر هستند، زیرا بار را در چند چرخ دنده توزیع می‌کنند. اگر کار صاف و پیوسته باشد، یک گیربکس شفت موازی با نسبت کمتر می تواند مقرون به صرفه تر باشد.