一. 微電機基本原理
電機的能量轉(zhuǎn)換
電機的功能是將電能轉(zhuǎn)化械械能,為機構的運轉(zhuǎn)提供動力源。
為何要選擇直流微電機
很多終端應用要求大的啟動扭矩,直流微電機具有降速,高扭矩特性,這使其能夠處理起動扭矩大的應用,并且容易吸收負載的突變,電機轉(zhuǎn)速可以調(diào)整以適應負載。而且直流微電機幾乎是產(chǎn)品小型化應用的唯一方案。
影響電機性能的主要因素
1. 輸入電壓:輸入電壓降低會令N0、Is、Ts參數(shù)降低,電壓的調(diào)節(jié)請不要超出給定的工作范圍。
2. 溫度:環(huán)境溫度或者電機溫度的上升將令N0增大,Is及Ts降低。電機溫度過高可能會對電機產(chǎn)生退磁作用甚至燒毀。
電機的特性曲線
直流微電機的特性曲線由以下4個關鍵參數(shù)構成:
1、空載轉(zhuǎn)速(No):電機在額定電壓下無負載運行時的測得的轉(zhuǎn)速,單位為RPM(轉(zhuǎn)每分鐘);
2、空載電流(Io):電機在額定電壓下無負載運行時,在電機兩端子間測得的輸入 電流,單位A(安倍);
3、堵轉(zhuǎn)電流(Is):電機在額定電壓下運行,因負載導致電機停轉(zhuǎn)時瞬間測得的電流,單位A(安倍);
4、堵轉(zhuǎn)扭矩(Ts):電機在額定電壓下運行,因負載導致電機停轉(zhuǎn)時瞬間測得的最大轉(zhuǎn)矩,單位gf.cm(克.厘米)。
電機的性能曲線以輸出轉(zhuǎn)矩為橫坐標,以轉(zhuǎn)速、電流、效率及轉(zhuǎn)出功率為縱坐標,描繪相應的曲線:轉(zhuǎn)速曲線N、電流曲線I、效率曲線?、輸出功率曲線P。
扭矩與轉(zhuǎn)速的關系 電機產(chǎn)生的扭矩與轉(zhuǎn)速是相互影響。這是直流電機的基本特性,轉(zhuǎn)速與扭矩呈線性關系。這常用作計算空載轉(zhuǎn)速和起動扭矩。
電機的輸出功率的曲線可以從扭矩和轉(zhuǎn)速曲線中推導出。
扭矩-轉(zhuǎn)速和輸出功率曲線取決于電機的供電電壓。
可以提供不同的電壓(通常在額定電壓的-50%~+100%之間),假如電壓低于額定電壓,電機的功率降低,假如高于額定電壓,電機的輸出功率增大,但是容易發(fā)熱。
電壓在-25%~+50%之間不斷變化,新的扭矩和轉(zhuǎn)速曲線關系,平行于以前的曲線。起動扭矩和空載轉(zhuǎn)速與供電電壓變化的百分比相同。最大輸出功率乘以(1+ ?)2 :
例如: 電壓增加20%
起始扭矩增加 20%(x1.2)
空載轉(zhuǎn)速增加 20%(x1.2)
輸出功率增加 44%(x1.44)
扭矩與電流的關系
這是直流電機的第二個重要特性:
電流和電機扭矩呈線性關系,用來計算空載電流和轉(zhuǎn)子靜止時的電流(起動電流)。
扭矩-轉(zhuǎn)速,扭矩-電流曲線用于確定輸入功率和電機轉(zhuǎn)速的函數(shù)關系
效率
1. 電機的效率等于機械輸出功率除以電機輸入功率
輸出功率和輸入功率隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化,給定的轉(zhuǎn)速大于空載速度的50%時可獲得最大效率。
2. 減速器傳動效率:電動機配置減速器以后輸出轉(zhuǎn)矩的效率。其大小受軸承、齒輪的摩擦力以及潤滑條件的影響。
一般而言,經(jīng)過一級傳動的齒輪減速器效率為90%,二級傳動的效率是81%,減速比越大,其傳動級數(shù)越多,其傳動效率就越低。
安裝減速器的電機明顯提升負載能力,一般齒輪減速器的減速比1:200,行星齒輪減速器的減速比可達到1:4500。