Konstrukcja 4-biegunowa jest bardziej wytrzymała niż jej odpowiednik 2-biegunowy, ale może również zajmować tę samą przestrzeń i tę samą wagę.Wyjaśnia Greg Dutfield z Maxon UK.
Silniki 4-biegunowe mają przewagę przy wyborze mikrosilników prądu stałego do zastosowań od przemysłu lotniczego po sterowanie wierceniem studni.Konstrukcja 4-biegunowa jest bardziej wytrzymała niż jej odpowiednik 2-biegunowy, ale może również zajmować tę samą przestrzeń i tę samą wagę.Wyjaśnia Greg Dutfield z Maxon UK.
W przypadku silników prądu stałego wymagających wysokiego momentu obrotowego przy niewielkiej masie i zwartości najlepszym wyborem może być silnik 4-biegunowy.Silniki 4-biegunowe mogą zajmować tę samą powierzchnię co silniki 2-biegunowe, ale są w stanie generować większy moment obrotowy.Należy zauważyć, że silnik 4-biegunowy jest również mocniejszy niż silnik 2-biegunowy o porównywalnej wielkości, co oznacza, że ​​utrzymuje prędkość dokładniej pod obciążeniem.
Liczba biegunów odnosi się do liczby par magnesów trwałych w silniku.Silnik dwubiegunowy ma parę magnesów położonych naprzeciwko północy i południa.Kiedy pomiędzy parami biegunów zostanie przyłożony prąd, powstaje pole magnetyczne, które powoduje obrót wirnika.Konfiguracje silników obejmują również konstrukcje od 4-biegunowych, obejmujących dwie pary biegunów, po konstrukcje wielobiegunowe, obejmujące do 12 biegunów.
Liczba biegunów jest ważnym aspektem konstrukcji silnika, ponieważ wpływa na charakterystykę prędkości i momentu obrotowego silnika.Im mniejsza liczba biegunów, tym wyższa prędkość silnika.Dzieje się tak, ponieważ każdy mechaniczny obrót wirnika zależy od zakończenia cyklu pola magnetycznego dla każdej pary biegunów.Im więcej par magnesów trwałych ma silnik, tym więcej cykli wzbudzenia jest wymaganych, co oznacza, że ​​im więcej czasu zajmuje wirnikowi obrót o 360°.Prędkość jest dzielona przez liczbę par biegunów przy stałej częstotliwości, zatem zakładając, że silnik 2-biegunowy osiąga prędkość 10 000 obr/min, silnik 4-biegunowy będzie wytwarzał 5000 obr/min, silnik sześciobiegunowy będzie pracował z prędkością 3300 obr/min itd. d ..
Większe silniki mogą generować większy moment obrotowy niezależnie od liczby biegunów.Jednakże zwiększenie liczby biegunów może wygenerować większy moment obrotowy niż silnik tej samej wielkości.W przypadku silnika 4-biegunowego jego moment obrotowy jest znacznie zwiększony dzięki zwartej konstrukcji z cieńszą magnetyczną ścieżką powrotną, pozostawiającą więcej miejsca na dwie pary biegunów magnesów trwałych, a w przypadku silników maxon dzięki opatentowanemu grubszemu uzwojeniu w oplocie.
Chociaż silnik 4-biegunowy może zajmować tę samą powierzchnię co silnik 2-biegunowy, należy zauważyć, że dalszy wzrost liczby biegunów z 6 do 12 oznacza, że ​​rozmiar i ciężar ramy muszą zostać proporcjonalnie zwiększone, aby pomieścić dodatkowy kabel miedziany., żelazo i magnesy nie są wymagane.
Wytrzymałość silnika jest zwykle określana na podstawie gradientu prędkości i momentu obrotowego, co oznacza, że ​​mocniejszy silnik może mocniej utrzymać prędkość po przyłożeniu obciążenia.Gradient prędkości i momentu obrotowego mierzony jest poprzez spadek prędkości na 1 mNm obciążenia.Niższe liczby i łagodniejsze nachylenia oznaczają, że silnik będzie w stanie lepiej utrzymać prędkość pod obciążeniem.
Mocniejszy silnik jest możliwy dzięki tym samym cechom konstrukcyjnym, które pomagają mu również osiągnąć wyższe momenty obrotowe, takim jak większa liczba uzwojeń i zastosowanie optymalnych materiałów w procesie produkcyjnym.Zatem silnik 4-biegunowy jest bardziej niezawodny niż silnik 2-biegunowy tej samej wielkości.
Na przykład 4-biegunowy silnik maxon o średnicy 22 mm ma gradient prędkości i momentu obrotowego 19,4 obr/min/mNm, co oznacza, że ​​traci tylko 19,4 obr/min na każdy 1 mNm, podczas gdy 2-biegunowy silnik maxon tego samego rozmiaru ma gradient prędkości i momentu obrotowego wynoszący 110 obr./min./mNm.Nie wszyscy producenci silników spełniają wymagania projektowe i materiałowe firmy Maxon, dlatego silniki 2-biegunowe alternatywnych marek mogą charakteryzować się większymi gradientami prędkości i momentu obrotowego, co wskazuje na słabszy silnik.
Zastosowania lotnicze korzystają ze zwiększonej wytrzymałości i niewielkiej masy silników 4-biegunowych.Te cechy są również potrzebne w przypadku elektronarzędzi ręcznych, które często wymagają większego momentu obrotowego, niż może zapewnić silnik 2-biegunowy, a mimo to są lekkie i małe.
Wydajność silnika 4-biegunowego jest również ważna dla producentów robotów mobilnych.Roboty kołowe lub gąsienicowe muszą pokonywać nierówny teren, przeszkody i strome zbocza podczas inspekcji rurociągów naftowych i gazowych lub poszukiwania ofiar trzęsienia ziemi.Silniki 4-biegunowe zapewniają moment obrotowy i moc potrzebne do pokonania tych obciążeń, pomagając producentom robotów mobilnych budować kompaktowe i lekkie konstrukcje.
Niewielki rozmiar w połączeniu z niskimi gradientami prędkości i momentu obrotowego ma również kluczowe znaczenie dla kontroli studni w przemyśle naftowym i gazowym.Do tego zastosowania kompaktowe silniki 2-biegunowe nie są wystarczająco mocne, a silniki wielobiegunowe są zbyt duże, aby pomieścić przestrzeń inspekcyjną wiertła, dlatego Maxon opracował 4-biegunowy silnik 32 mm.
Wiele zastosowań odpowiednich dla silników 4-biegunowych występuje w ekstremalnych środowiskach lub w warunkach, które wymagają możliwości pracy w wysokiej temperaturze, wysokim ciśnieniu i wibracjach.Na przykład silniki sterujące szybem mogą pracować w temperaturach przekraczających 200°C, podczas gdy silniki instalowane w autonomicznych pojazdach podwodnych (AUV) są umieszczane w zbiornikach napełnionych olejem pod ciśnieniem.Dzięki dodatkowym elementom konstrukcyjnym, takim jak tuleje i technologie poprawiające odprowadzanie ciepła, kompaktowe 4-biegunowe silniki mogą wytrzymać ekstremalne warunki pracy przez dłuższy czas.
Chociaż specyfikacje silnika mają fundamentalne znaczenie, w celu optymalizacji zastosowania należy rozważyć projekt całego układu napędowego, w tym skrzyni biegów, enkodera, napędu i elementów sterujących.Oprócz doradztwa w zakresie specyfikacji silników inżynierowie Maxon mogą również współpracować z zespołami programistów OEM w celu opracowania kompletnych systemów napędowych dostosowanych do konkretnych zastosowań.
maxon jest wiodącym dostawcą precyzyjnych, szczotkowych i bezszczotkowych serwomotorów i napędów prądu stałego.Silniki te mają średnicę od 4 mm do 90 mm i są dostępne w wersjach o mocy do 500 W.Integrujemy sterowanie silnikami, przekładniami i silnikami prądu stałego w bardzo dokładne, inteligentne systemy napędowe, które można dostosować do specyficznych potrzeb zastosowań naszych klientów.
Najlepsze artykuły roku 2022. Największa na świecie fabryka makaronów prezentuje zintegrowaną robotykę i zrównoważoną dystrybucję