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.
- Фланец
- Постоянный магнит
- Корпус
- Вал
- Обмотка
- Плата коллектора
- Коллектор
- Графитовые щетки
- Щетки из благородных металлов
- Кожух
- Электрический контакт
- Шариковый подшипник
- 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/