Коллекторные dc двигатели

Благодаря применению патентованных технологий и разработок компании maxon motor (полый ротор и валы специальной конструкции, использование особых сплавов и материалов, технология CLL) обеспечивается низкая инерционность и большое ускорение двигателей, низкий уровень электромагнитных помех и малая величина индуктивности, максимально возможная линейность нагрузочных характеристик и высший КПД.

Конструкция коллекторных двигателей постоянного тока

Двигатель состоит из статора, ротора, коллектора (щеточно-коллекторного узла), постоянного магнита, вала, подшипников скольжения и/или качения, корпуса. Основополагающим отличием двигателя maxon motor от обычного аналога является специальная (запатентованная) конструкция полого ротора.

Коллекторные dc двигатели

  1. Фланец
  2. Постоянный магнит
  3. Корпус
  4. Вал
  5. Обмотка
  6. Плата коллектора
  7. Коллектор
  8. Графитовые щетки
  9. Щетки из благородных металлов
  10. Кожух
  11. Электрический контакт
  12. Шариковый подшипник
  13. Металлокерамический подшипник скольжения

Принцип работы коллекторных двигателей

Чтобы создать момент на валу двигателя, необходимо взаимодействие магнитного поля и тока. На роторе размещается обмотка, сегменты которой поочередно подключаются к выводам двигателя при помощи щеток и коллектора. При подаче напряжения по сегментам обмотки ротора начинает протекать ток. Взаимодействие с магнитным полем постоянного магнита расположенного на статоре, приводит к возникновению момента, приложенного к валу двигателя.

Достоинства DC-двигателей maxon:

  • Полый ротор (малоинерционный) обеспечивает для мотора высокое ускорение и возможность останавливаться в любом положении
  • Нет потерь мощности и магнитного насыщения в стальном сердечнике, что обеспечивает высокий КПД (до 90%)
  • Линейные характеристики мотора, простота реализации управления

Недостатки:

Имея в своем составе механический щеточно-коллекторный узел, щетки которого даже при исполнении из самых прочных материалов со временем истираются, двигатель обладает меньшей долгосрочностью службы, нежели двигатели бесколлекторного исполнения.

Серии DC-двигателей

Использование более новых и современных материалов и конструктивных решений позволяет постоянно обновлять линейку двигателей maxon. Так, изначально в двигателях использовались обычные ферритные материалы (двигатели серии F). Применение нового сплава AlNiCo и более мощной конструкции позволило уменьшить размеры двигателя и повысить его эксплуатационные характеристики (серии S, A, A-max). Для менее жестких условий работы и меньших нагрузок, чем у серий A и RE, были разработаны упрощенные версии двигателей серии A-max и RE-max, имеющие упрощенную конструкцию корпуса и пластиковые фланцы и при этом сохранившие и дополнившие многие технические усовершенствования предыдущих серий.

Серия мотора

F

S, A, A-max

RE, RE-max

Магнит

феррит

сплав AlNiCo

сплав NdFeB

Пример

2130 GB

A — max 19 GB

RE 13 GB

Мощность

3 Вт

2.5 Вт

3 Вт

Объем мотора

23.3 см³

8.2 см³

4.6 см³

Диаметр

30 мм

19 мм

13 мм

Длина

33 мм

29 мм

34.5 мм

Момент

3.3 мНм

4.4 мНм

3 мНм

Для уменьшения искрения щетки изготавливают из графита и благородных металлов. Для уменьшения искрения при коротком замыкании применяется CLL-технология. Между соседними сегментами коллектора устанавливаются емкости, в которые отклоняется избыток энергии, и как следствие, не происходит дугового электрического разряда. Отдача энергии осуществляется медленно, происходят затухающие колебания, что сводит к минимуму вероятность резких скачков напряжения (основной причины появления искрения).

Результаты тестирования:

  • после 10000 часов из 20 тестируемых электроприводов работать остались все 10 с CLL-концепцией и 2 — без нее.
  • после 20000 часов из 20 тестируемых электроприводов работать остались 7 моторов с CLL-концепцией и ни одного без нее.

Преимущества моторов с графитовыми щетками:

  • хорошо подходят для высоких и пиковых токов;
  • хорошо подходят для старт-стоп и реверсовых операций;

Преимущества моторов со щетками из благородных металлов:

  • хорошо подходят для малых токов и напряжений;
  • хорошо подходят для непрерывных режимов работы;
  • малые габаритные размеры мотора;
  • очень низкое трение и шум;
  • низкая электромагнитная эмиссия.

Факторы, влияющие на срок службы:

  • электрическая нагрузка: высокие токи из-за образования дуги приводит к высокому уровню электрического изнашивания (для уменьшения служит CLL-технология);
  • скорость: высокая скорость вращения вала приводит к высокому механическому изнашиванию;
  • температура;
  • большие нагрузки на валу приводят к высокому износу подшипников.

Подшипники качения

Для работы с осевыми и радиальными нагрузками на вал двигателя применяют усиленные подшипники качения и скольжения.

  • обеспечивают низкое трение
  • идеальны при работе на высоких осевых перегрузках
  • используются для больших моторов
  • имеют более высокий уровень шума, чем подшипники скольжения.

Спеченные подшипники скольжения предназначены для обеспечения работы двигателя при радиальной нагрузке на вал рассчитаны на меньшие нагрузки, чем подшипники качения

  • применяются для малых моторов
  • обладают меньшим уровнем шума, чем подшипники качения.

Сроки службы:

  • При обычных условиях моторы работают до 10000 часов
  • При благоприятных условиях моторы работают более 20000 часов.

    Источник: //aviton.spb.ru/catalog/elektroprivodyi/details/general_maxon/dc/