电机绕组的微小变化将导致不同转速下不同类型的电机性能

发布时间: 2020-04-08 08:30:16 来源: 老赵说制造

为了增加步进电机的扭矩,以便客户能够移动更大的质量,大多数工程师首先考虑的是通过机架尺寸或长度,或两者的某种组合来增加电机的尺寸。当为下一代产品设计时,如果已经确定了封装和安装,这可能是不可能的。这里有一些其他的方法来提供必要的扭矩,而不必调整系统的其他方面。一个关键因素是电机绕组的主要变化以及如何配置它们。在相同尺寸的电机中,相同的绕组,无论是机架还是长度,都会有相同或相似的保持转矩值,大多数终端用户更关心电机的动态转矩。当涉及动态转矩时,电机绕组的微小变化将导致不同转速下不同类型的电机性能。

一些绕组擅长在低速范围内提供高转矩,绕组中的其他调整将在低速范围内提供较低的转矩,在高速范围内提供较高的转矩。还有其他的绕组调整,提供了一个良好的扭矩在所有范围,但需要一个高电流输出。改变绕组提供的主要标准是改变工作范围,改变电流输入要求,并在运行过程中改变谐振点,每个客户在这些方面都有不同的需求,在调整扭矩输出时必须考虑整个频谱。如果所有其他规范都允许,电机尺寸越大,自动输出的扭矩就越大,这是由于电机外壳内的转子尺寸所致,它可以产生更多的磁通量,从而产生更大的旋转力扭矩更大。

电机在长时间运行时会发热,一台运行了很长一段时间的电机,在不考虑环境条件的情况下,其自身温度可达到大约90℃, 一个较热的环境自然会增加内部温度,某些内部电机部件可能开始出现故障,当达到非常低的温度时,这种影响可能相反。可能需要根据材料规格进行各种内部调整,这是选择正确电机时必须进行的必要评估。解决方案包括电线结构、使用材料和一些专有元件,这些元件允许其电机在高达130℃和低至-70℃的环境温度下进行操作。

扭矩很大程度上取决于运行速度,在新设计的每一步中都必须考虑到这一点,电机速度越高,扭矩就越低,这种关系是非线性的,扭矩的降低速度与转速的增加速度不一样。这个比率在不同的电机和绕组之间变化很大,最好的通过一个电机的扭矩与速度的关系是审查其动态扭矩曲线,它为工程师提供了所需的数值,以便更详细地描述电机的实际运行方式,曲线也会根据驱动器类型和驱动电机的方式而改变。

步进电机的精度是电机物理设计所固有的,这主要是由于电机的步距角。最常见的步进角是1.8°和0.9°电机,这个角度是指它每走一步的角度距离。这意味着1.8°电机的精确度较低,它们在另一方面提供了更强的扭矩值(和更低的速度),而0.9°电机的精确度较高,它们在略高的速度下运行(并提供更少的扭矩)。高负荷和低负荷在电机的额定规格范围内,则电机的总体精度在高负荷和低负荷下大致相同。当工作点接近或高于动态扭矩曲线规格时,步进电机可能会开始失速或跳过步骤,这是因为电机基本上不能产生足够的转矩来克服负载。

速度和转矩的相互作用取决于驱动器的类型和驱动电机的方法,这种组合会对精度产生很大影响,每个可用的驱动程序都有不同的行为。在驱动马达方面,可以“微步”电机,微步操作允许驱动程序将每个步骤分成多个步骤。传统的1.8°马达每转200步,通过半步进,产生更多的步骤取决于电机的驱动方式,这允许用户采取0.9°每步而不是完整的1.8度步骤,导致400步每1转。当以这种方式操作电机时,电机不会反映出与0.9°电机相同的性能。选择微步电机,电机变得越不准确。用1.8度的电机微步操作时,可能只移动了0.9度,但步进精度却大幅度降低,这对于某些应用来说是完美的。例如,微步进的最佳应用通常是消除系统中的共振,以及平滑马达的运动轮廓,以便在更快或更慢的时间内达到特定的速度。

结论

选择定制和半定制电机设计选项能满足特定需求的,同时满足低成本的要求,电机制造经常会开发出模块化结构方法,提供快速的样机进行评估,然后投入生产,这种灵活性能够满足设计阶段的短交付周期以及应用程序的制造阶段的高产量。有很多方法可以调整电机的扭矩规格,所有这些方法都会对其他规格产生级联效应,并最终对一般操作产生级联效应。

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