4-полюсная конструкция более надежна, чем 2-полюсная, но может занимать такое же пространство и вес.Объясняет Грег Датфилд из maxon UK.
4-полюсные двигатели имеют преимущества при выборе микродвигателей постоянного тока для различных применений, от аэрокосмической отрасли до управления бурением скважин.4-полюсная конструкция более надежна, чем 2-полюсная, но может занимать такое же пространство и вес.Объясняет Грег Датфилд из maxon UK.
Для двигателей постоянного тока, которым требуется высокий крутящий момент при небольшом весе и компактности, лучшим выбором может быть 4-полюсный двигатель.4-полюсные двигатели могут занимать ту же площадь, что и 2-полюсные, но они способны генерировать больший крутящий момент.Важно отметить, что 4-полюсный двигатель также мощнее, чем 2-полюсный двигатель сопоставимого размера, а это означает, что он более точно поддерживает свою скорость при приложении нагрузки.
Число полюсов соответствует количеству пар постоянных магнитов в двигателе.Двухполюсный двигатель имеет пару магнитов, противоположных северу и югу.Когда между парами полюсов подается ток, создается магнитное поле, заставляющее ротор вращаться.Конфигурации двигателей также варьируются от 4-полюсных, включающих две пары полюсов, до многополюсных, включающих до 12 полюсов.
Количество полюсов является важным аспектом конструкции двигателя, поскольку оно влияет на характеристики скорости и крутящего момента двигателя.Чем меньше число полюсов, тем выше скорость двигателя.Это связано с тем, что каждый механический поворот ротора зависит от завершения цикла магнитного поля для каждой пары полюсов.Чем больше пар постоянных магнитов имеет двигатель, тем больше циклов возбуждения требуется, а это означает, что тем больше времени требуется ротору, чтобы совершить поворот на 360°.Скорость делится на количество пар полюсов при фиксированной частоте, поэтому, если предположить, что 2-полюсный двигатель работает со скоростью 10 000 об/мин, 4-полюсный двигатель будет производить 5 000 об/мин, шестиполюсный двигатель будет работать со скоростью 3 300 об/мин и т. д. d ..
Двигатели большего размера могут генерировать больший крутящий момент независимо от количества полюсов.Однако увеличение количества полюсов может создать больший крутящий момент, чем двигатель того же размера.В случае 4-полюсного двигателя его крутящий момент значительно увеличивается за счет компактной конструкции с более тонким магнитным обратным каналом, оставляющим больше места для двух пар полюсов постоянных магнитов, а в случае двигателей Maxon - запатентованной более толстой плетеной обмотки.
Хотя 4-полюсный двигатель может занимать ту же площадь, что и 2-полюсный, следует отметить, что дальнейшее увеличение числа полюсов с 6 до 12 означает, что размеры и вес рамы должны быть соразмерно увеличены, чтобы установите дополнительный медный кабель., утюг и магниты не требуются.
Мощность двигателя обычно определяется его градиентом скорости и крутящего момента, а это означает, что более мощный двигатель может лучше удерживать скорость при приложении нагрузки.Градиент скорости-момента измеряется по уменьшению скорости на 1 мНм нагрузки.Меньшие числа и более мягкие классы означают, что двигатель сможет лучше поддерживать скорость под нагрузкой.
Более мощный двигатель возможен благодаря тем же конструктивным особенностям, которые также помогают ему достигать более высоких крутящих моментов, например, большему количеству обмоток и использованию оптимальных материалов в производственном процессе.Таким образом, 4-полюсный двигатель более надежен, чем 2-полюсный двигатель того же размера.
Например, 4-полюсный двигатель Maxon диаметром 22 мм имеет градиент скорости и крутящего момента 19,4 об/мин/мНм, что означает, что он теряет только 19,4 об/мин на каждый приложенный 1 мНм, в то время как 2-полюсный двигатель Maxon того же размера имеет градиент скорости и крутящего момента 110 об/мин./мНм.Не все производители двигателей соответствуют требованиям Maxon к конструкции и материалам, поэтому альтернативные марки 2-полюсных двигателей могут иметь более высокие градиенты скорости и крутящего момента, что указывает на более слабый двигатель.
Аэрокосмические применения выигрывают от повышенной прочности и легкого веса 4-полюсных двигателей.Эти характеристики также необходимы для ручных электроинструментов, которые часто требуют большего крутящего момента, чем может обеспечить двухполюсный двигатель, но при этом имеют небольшой вес и небольшие размеры.
Производительность 4-полюсного двигателя также важна для производителей мобильных роботов.Колесные или гусеничные роботы должны преодолевать пересеченную местность, препятствия и крутые склоны при обследовании нефте- и газопроводов или поиске жертв землетрясения.4-полюсные двигатели обеспечивают крутящий момент и мощность, необходимые для преодоления этих нагрузок, помогая производителям мобильных роботов создавать компактные и легкие конструкции.
Небольшой размер в сочетании с низкими градиентами скорости и крутящего момента также имеет решающее значение для управления скважинами в нефтегазовой отрасли.Для этого применения компактные 2-полюсные двигатели недостаточно мощны, а многополюсные двигатели слишком велики для места проверки долота, поэтому компания Maxon разработала 4-полюсный двигатель диаметром 32 мм.
Многие применения, подходящие для 4-полюсных двигателей, происходят в экстремальных условиях или в условиях, требующих возможности работы при высокой температуре, высоком давлении и вибрации.Например, двигатели управления скважинами могут работать при температуре выше 200°C, а двигатели, установленные в автономных подводных аппаратах (АНПА), размещаются в маслонаполненных резервуарах под давлением.Благодаря дополнительным конструктивным особенностям, таким как втулки и технологии улучшения отвода тепла, компактные 4-полюсные двигатели могут выдерживать экстремальные условия эксплуатации в течение продолжительных периодов времени.
Хотя характеристики двигателя имеют основополагающее значение, для оптимизации применения следует учитывать конструкцию всей системы привода, включая коробку передач, энкодер, привод и элементы управления.Помимо консультаций по спецификациям двигателей, инженеры Maxon также могут работать с командами разработчиков OEM для разработки комплексных систем привода для конкретных приложений.
Компания Maxon является ведущим поставщиком высокоточных коллекторных и бесщеточных серводвигателей и приводов постоянного тока.Эти двигатели имеют размер от 4 мм до 90 мм и доступны мощностью до 500 Вт.Мы интегрируем средства управления двигателем, редуктором и двигателем постоянного тока в высокоточные интеллектуальные системы привода, которые можно настроить в соответствии с конкретными потребностями приложений наших клиентов.
Лучшие статьи 2022 года. Крупнейшая в мире фабрика по производству макаронных изделий демонстрирует интегрированную робототехнику и устойчивое распространение.