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精密電機軸的細分市場是工業和家用機械發電

2021-06-04 16:11:04

精密電機軸的細分市場是工業和家用機械發電、驅動機械以及泵和風機等輔助設備。電機也成為精密電機軸和定位行業的中流砥柱。它們通常比工業電機小,必須滿足不同的要求。

原始直流電機有許多變體。精密電機軸電子運動控製的進步使步進電機和無刷直流電機成為可能,稀土磁鐵的使用有助於減小它們的尺寸,同時顯著增加它們的扭矩輸出。在定位係統中,通常需要線性形式的運動,因此旋轉電機與絲杠或滾珠絲杠耦合,以將電機的基本旋轉輸出轉換為線性平移。當然,也有一些電機直接產生線性輸出,這裏和這裏討論。

由於尺寸、成本、保持力和可控性等原因,大多數精密定位平台仍然由旋轉電機驅動。在用於精密定位應用的各種旋轉電機設計中,每種設計都有不同的優勢和局限性,本白皮書將對此進行討論。除了電動電機外,壓電線性和旋轉電機等非磁性電機也被精密運動工程師采用,因為它具有小尺寸、高精度、低發熱和自鎖能力等獨特特性。可以在此處找到有關這些類型的電動陶瓷電機的更多信息。

直流電機結構緊湊,可在較大的速度範圍內提供平穩和無振動的運動以及良好的動態特性。它們易於控製直流驅動電壓的變化與電機速度成正比。由於需要電刷和機械接觸來為轉子提供電力,因此它們的使用壽命主要取決於電刷的磨損情況,通常持續 1,000 至 5,000 小時。這對於儀器和實驗室環境中的大多數精密運動應用來說已經足夠了;但是,對於工業市場中的 24/7 全天候應用,可能會有更好的解決方案。對於線性定位應用,運行 3000 rpm 的電機以 1 毫米/轉的螺距驅動螺杆,提供行進速度為 50 毫米/秒的線性運動。直流電機可用於真空應用,但隻能用於低至 10-6 hPa 的壓力,因為電刷需要濕度水平才能工作。隨著刷子的磨損,會產生碳塵,這對於潔淨室和光學應用來說是必須考慮的。

精密電機軸

精密電機軸利用磁場中導體回路中電流的力效應。運動是由洛倫茲力引起的,這是由電磁場中的電荷載流子引起的。右手定則確定了力相對於電流和磁場方向的方向。 

為了使電機旋轉,需要交替施加的直流電的極性。這是通過換向器實現的 ,其基本的版本是分段滑環。當磁力轉動轉子時,靜態碳刷 與換向器上的不同部分接觸,連接轉子繞組,從而產生交流電以保持力的方向並持續運動。

在這兩個極端之間,扭矩/速度曲線表征了電機的性能,曲線越平坦 通常表示對負載變化的抵抗力越高,因此電機功率越大。為了限度地延長使用壽命,扭矩必須限製在安全範圍內。

對於精密運動和定位應用,直流電機需要位置編碼器,例如增量或編碼器,以向運動控製器提供反饋。編碼器分辨率越高,可以控製的位置和速度就越。此外,可以通過測量驅動器的輸出電流來控製扭矩。顯示了一個閉環示例電機軸安裝旋轉編碼器和平台安裝編碼器均可用於反饋。

高性能運動係統對聯軸器等連接元件提出了具有挑戰性的要求。除其他外,它們需要承受動態運動和驅動扭矩的大變化,同時傳遞旋轉。聯軸器通常也被要求保護其他係統組件免受振動和扭矩過載的影響。

除此之外,還有越來越緊湊的尺寸和節能驅動組件的趨勢:尤其是變速器變得越來越小,因為具有更輕組件的緊湊型機器可以節省資金。為此,使用精密聯軸器優於其他傳統聯軸器類型,部分原因在於其卓越的扭矩密度。

作為精密電機軸的專業製造商,R+W 可以為幾乎任何應用提供解決方案,協調運動傳遞中對高速和高精度的要求。當涉及到 R+W 精密聯軸器的使用時,公司在保證過程可靠性和效率的情況下運行他們的係統。


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