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德國Faulhaber空心杯電機的優(yōu)點與缺點

來源:東莞市廣聯(lián)自動化科技有限公司   2023年06月01日 16:43  

德國Faulhaber空心杯電機的優(yōu)點與缺點

  1)功率密度高:空心杯微電機的功率密度是輸出功率與重量或體積的比值,無鐵芯轉(zhuǎn)子與普通鐵芯轉(zhuǎn)子相比要輕,無鐵芯轉(zhuǎn)子消除了鐵芯轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的渦流與磁滯損耗,提高了微電機的效率,確保較高的輸出轉(zhuǎn)矩與輸出功率;

  2)使用效率高:微電機效率高的原因是因為無鐵芯轉(zhuǎn)子沒有渦流損耗與磁滯損耗,電阻也非常小降低了銅損;

  3)無轉(zhuǎn)矩滯后:無鐵芯轉(zhuǎn)子因沒有磁滯損耗,所以減少了速度和轉(zhuǎn)矩波動;

  4)無齒槽效應:普通微電機會在槽與磁體的相互作用下產(chǎn)生齒槽效應,而無鐵芯直流電機就消除了此效應,所以齒槽效應和轉(zhuǎn)矩滯后現(xiàn)象都不會存在;

  5)啟動轉(zhuǎn)矩低:由于無磁滯損耗、無齒槽效應所以啟動轉(zhuǎn)矩非常低,通常軸承負荷是的阻礙;

  6)微電機轉(zhuǎn)子和定子之間無徑向作用力:沒有鐵芯轉(zhuǎn)子的直流電機是不存在轉(zhuǎn)子和定子的徑向磁力,在一些應用產(chǎn)品中,轉(zhuǎn)子和定子的徑向力會造成轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定,減少徑向力可改善轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性;

  7)速度曲線平滑、噪音低:沒有鐵芯轉(zhuǎn)子減少了轉(zhuǎn)矩與電壓的諧波,因為微電機內(nèi)不存在AC場,所以沒有AC產(chǎn)生噪音,僅有軸承與氣流產(chǎn)生的噪音和非正弦波電流造成的振動;

  8)高轉(zhuǎn)速線圈:微電機在高速運轉(zhuǎn)時電感值參數(shù)是重要的,電感值小會使起動電壓低,通過增加極數(shù)和減少機殼的厚度,電感值表笑有助于降低微電機的重量同時提高了功率密度;

  9)快速響應:由于微電機感應值低,電流對電壓的波動響應快,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小,轉(zhuǎn)矩和電流的響應轉(zhuǎn)速相當,所以轉(zhuǎn)子的加速度是普通鐵芯電機的2倍左右;

  10)峰值轉(zhuǎn)矩高:微電機峰值轉(zhuǎn)矩和連續(xù)轉(zhuǎn)矩的比值很大,因為電流上升到峰值的過程中轉(zhuǎn)矩常數(shù)是不變的,電流和轉(zhuǎn)矩的線性關系能使微電機產(chǎn)生較大的峰值轉(zhuǎn)矩。普通鐵芯直流電機達到飽和后,電流不管再加大,直流電機的轉(zhuǎn)矩不會再增加;

  11)散熱性好:空心杯轉(zhuǎn)子表面有空氣流動,比鐵芯轉(zhuǎn)子的散熱性能要好,鐵芯轉(zhuǎn)子的漆包線鑲嵌在硅鋼片槽內(nèi),線圈表面氣流少,溫升較大,在同等功率輸出條件下,空心杯直流電機的溫升較小。

  Faulhaber減速電機的缺點

  無鐵芯空心杯微電機在處于靜止狀態(tài)下,如繞組一相切斷或電源切斷一相接通電源,繞組的發(fā)生的磁場點2個大小相等,方向相反旋轉(zhuǎn)磁場,它們和轉(zhuǎn)子作用發(fā)生的扭矩大小相等,方向相反相互抵消,零起動轉(zhuǎn)矩下電機不能啟動,這便是空心杯電機的缺點。

  1.用了一段時間,齒輪被磨掉了或者“堵轉(zhuǎn)”的時候滑牙了----耐磨耐疲勞性不夠;

  2.減速齒輪箱裝配的時候,加了潤滑脂,過段時間,齒輪溶脹了---耐油脂耐化學性不夠;

  3.在溫度稍微高一些的應用環(huán)境,比如70攝氏度左右,齒輪箱失效速度會比較快---耐溫不夠。

    隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,電動機技術(shù)也在不斷地革新。尤其是如今工業(yè)領域?qū)﹄妱訖C的伺服特性不斷提出更高的期望和要求,空心杯電機也就應運而生了??招谋姍C采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子,這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,大大地提高了電動機的伺服特性。

  一、德國Faulhaber減速電機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理

  空心杯電動機采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子,也叫空心杯型轉(zhuǎn)子,在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式??招谋妱訖C屬于直流永磁的伺服、控制電動機,也可以將其歸類為微特電機。

  空心杯電動機在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式,采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子,也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,同時其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低,從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能損耗

  二、空心杯電機結(jié)構(gòu)

  空心杯電機的結(jié)構(gòu)組成為:后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵、法蘭、定位環(huán)。

  定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場,使電機無鐵損耗。繞組通過所謂的換向板連接到軸上。線圈在磁鐵和外殼之間的氣隙中運動。換向系統(tǒng)使用一對貴金屬刷減少了電刷火花。減少的電刷火花產(chǎn)生較少的電磁排放。

  空心杯電動機在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式,采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子,也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,同時其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低,從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能損耗。空心杯電機屬于直流、永磁、伺服微特電機。

  由于空心杯電動機克服了有鐵芯電動機不可逾越的技術(shù)障礙,而且其突出的特點集中在電動機的主要性能方面,使其具備了廣闊的應用領域。尤其是隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,對電動機的伺服特性不斷提出更高的期望和要求,使空心杯電動機在很多應用場合擁有不可替代的地位。

  馮哈伯空心杯電動機的應用,從軍事、高科技領域進入大工業(yè)和民用領域后,十多年來得到迅速的發(fā)展,尤其是在工業(yè)發(fā)達國家,已經(jīng)涉及到大部分行業(yè)和許多產(chǎn)品。

  1、需要快速響應的隨動系統(tǒng)。如的飛行方向快速調(diào)節(jié),高倍率光驅(qū)的隨動控制,快速自動調(diào)焦,高靈敏的記錄和檢測設備,工業(yè)機器人,仿生義肢等,空心杯電動機能很好地滿足其技術(shù)要求。

  2、對驅(qū)動元件要求平穩(wěn)持久拖動的產(chǎn)品。如各類便攜式的儀器儀表,個人隨身裝備,野外作業(yè)的儀器設備,電動車等,同樣一組電源,供電時間可以延長一倍以上。

  3、各種飛行器,包括航空、航天、航模等。利用空心杯電動機重量輕,體積小,能耗低的優(yōu)點,可以最大限度地減輕飛行器的重量。

  4、各種各樣的民用電器、工業(yè)產(chǎn)品。采用空心杯電動機作為執(zhí)行元件,可以使產(chǎn)品檔次提高,性能*。

  5、利用其能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)勢,也作為發(fā)電機使用;利用其線性運行特性,也作為測速發(fā)電機使用;配上減速器,也可以作為力矩電動機使用。

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