Oriental Motor 提供許多預(yù)組裝的減速電機(jī)，以確保質(zhì)量、一致性和可靠性。此外，來自我們行業(yè)合作伙伴的齒輪箱進(jìn)一步擴(kuò)大了我們電機(jī)的扭矩范圍，以適應(yīng)更多應(yīng)用。以下是減速電機(jī)的一些優(yōu)點(diǎn)。

為什么要使用減速電機(jī)?

高扭矩輸出

減速

高分辨率

驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載

更短的定位時(shí)間

裁員

改進(jìn)的阻尼特性

增加軸向和徑向載荷

增加剛度

負(fù)載表面安裝

高扭矩輸出

當(dāng)使用減速電機(jī)時(shí)，電機(jī)的扭矩乘以齒輪比和齒輪效率。與非齒輪標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)相比，齒輪電機(jī)將輸出更大的運(yùn)行扭矩和保持扭矩。除了更高的扭矩輸出和更高的剛度外，還可以實(shí)現(xiàn)許多相關(guān)的好處，我將在下面討論。這一切都始于扭矩。

減速電機(jī)扭矩 = 電機(jī)扭矩 x 齒輪比 x 齒輪效率

在這里，我們展示了一張描述扭矩和傳動(dòng)比之間關(guān)系的圖表。隨著傳動(dòng)比的增加，扭矩也會(huì)增加。對于大多數(shù)減速機(jī)，最大允許扭矩都有限制，因此當(dāng)超過某個(gè)傳動(dòng)比時(shí)，該線會(huì)變平。

對于某些齒輪箱，例如準(zhǔn)雙曲面或 FR 空心軸扁平型，對允許扭矩沒有限制，因此線不會(huì)變平。

雙曲面減速電機(jī)FR 空心軸平面減速電機(jī)

提示：齒輪效率

齒輪效率因齒輪設(shè)計(jì)而異。不同類型的齒輪是為不同的目的而設(shè)計(jì)的。對于交流電機(jī)，蝸輪通常效率低下，而準(zhǔn)雙曲面齒輪被認(rèn)為效率更高。對于步進(jìn)電機(jī)，高效齒輪更為常見，并且由于對停止精度的要求很高，因此齒隙更受關(guān)注。隨著制造商想方設(shè)法降低成本，行星齒輪在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)中變得非常普遍。

不同類型電機(jī)的扭矩范圍按機(jī)座號(hào)列出。下面的圖表顯示在“產(chǎn)品系列”選項(xiàng)卡下的每個(gè)產(chǎn)品概述頁面上。如您所見，對于 30 W 無刷電機(jī)，額定扭矩僅為 13.6 oz-in。但是，使用 200:1 的平行軸齒輪箱時(shí)，扭矩可增加至 53 lb-in。

示例：BLE2 系列無刷電機(jī)扭矩范圍表(網(wǎng)站)

減速

減速機(jī)也被稱為“減速器”。傳動(dòng)比有時(shí)被稱為“減速比”。現(xiàn)在速度控制器負(fù)責(zé)減速，而齒輪箱在古代用于降低電機(jī)的速度。當(dāng)使用減速電機(jī)時(shí)，電機(jī)的速度除以齒輪比。例如，帶有 5:1 齒輪箱的 1800 RPM 交流同步電機(jī)將以 360 RPM 運(yùn)行。

齒輪頭軸的速度 = 電機(jī)軸 RPM / 齒輪比

提示：更多關(guān)于齒輪比

傳動(dòng)比可以是兩個(gè)齒輪的速度、周長或齒數(shù)之間的比率。它通常描述電機(jī)軸和減速機(jī)軸之間的比率，或者它可以用來解釋減速機(jī)內(nèi)部齒輪之間的關(guān)系。例如，具有 3:1 齒輪比的齒輪箱意味著電機(jī)軸和齒輪箱軸的速度之間的減速比為 3:1。然而，在減速機(jī)內(nèi)部，可能有多級(jí)齒輪。將各個(gè)齒輪比相乘以確定最終齒輪比。

圖片來源：有趣的工程，< >機(jī)械設(shè)計(jì) 101：傳動(dòng)比

僅供參考，我們通常會(huì)在文獻(xiàn)中顯示每個(gè)傳動(dòng)比的扭矩和速度。在 120:1 至 360:1 的傳動(dòng)比下，達(dá)到了最大允許扭矩。因此，該電機(jī)不應(yīng)驅(qū)動(dòng)任何需要 141 磅英寸(16 牛米)或更大扭矩的設(shè)備。超過此規(guī)格可能會(huì)降低產(chǎn)品的使用壽命。另一件事是，對于交流電機(jī)，慣性負(fù)載的變化會(huì)導(dǎo)致速度從指定的 RPM 略微降低。這與其他電機(jī)不同。

示例：交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩-速度表(目錄)

提示：十進(jìn)制減速機(jī)

如果需要額外減速，并且您有足夠的空間，請使用十進(jìn)制齒輪箱和標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱來實(shí)現(xiàn) 2 級(jí)減速。但是，扭矩不會(huì)增加。要計(jì)算 2 級(jí)齒輪減速的最終齒輪比，請將齒輪比相乘。

高分辨率

當(dāng)我很久以前開始支持運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用時(shí)，一些客戶實(shí)際上使用齒輪來提高他們的步進(jìn)電機(jī)分辨率。根據(jù)我的記憶，我相信他們想避免購買當(dāng)時(shí)價(jià)格更高的雙極微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。

減速電機(jī)分辨率 = 電機(jī)分辨率(步/轉(zhuǎn))x 齒輪比

例如，齒輪比為 5:1 的標(biāo)準(zhǔn) 200 步/轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)需要 1,000 步才能在齒輪頭輸出軸上旋轉(zhuǎn)一圈。精細(xì)分辨率允許電機(jī)以更小的增量步進(jìn)以用于精細(xì)定位應(yīng)用。如今，微步進(jìn)將滿足大多數(shù)高分辨率要求。

驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載

當(dāng)使用帶齒輪的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)時(shí)，與相同尺寸的無齒輪電機(jī)相比，可旋轉(zhuǎn)的慣性負(fù)載增加了齒輪比的平方?；旧?，您可以使用齒輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)指數(shù)級(jí)更大的慣性負(fù)載。

使用不同類型的電機(jī)時(shí)，要注意慣性負(fù)載是如何處理的。我們在下面展示了一些例子。

對于交流電機(jī)，我們遵循以下公式。當(dāng)齒輪比小于 3:1~50:1 時(shí)，我們將轉(zhuǎn)子慣量乘以齒輪比的平方。對于 60:1 或更高的齒輪比，我們只將轉(zhuǎn)子慣量乘以 2500，因?yàn)橛幸粋€(gè)限制。

對于無刷電機(jī)，“允許的慣量 J”值顯示在網(wǎng)站和文獻(xiàn) (7) 中。這些值基于測試。允許的負(fù)載慣量隨著電機(jī)尺寸和功率的增加而增加。

對于步進(jìn)電機(jī)，它變得有點(diǎn)復(fù)雜，需要一些計(jì)算。此外，開環(huán)和閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)可以處理不同大小的負(fù)載慣量。原因是因?yàn)橐环N叫做“慣性比”的東西。慣量比是電機(jī)制造商給出的一個(gè)參考值，用于快速確定電機(jī)是否可以驅(qū)動(dòng)慣性負(fù)載。

對于非齒輪電機(jī)

計(jì)算負(fù)載慣量/轉(zhuǎn)子慣量=慣量比

或者

可驅(qū)動(dòng)的最大負(fù)載慣量 = 轉(zhuǎn)子慣量 x 最大允許慣量比

用于減速電機(jī)

計(jì)算負(fù)載慣量/轉(zhuǎn)子慣量 x 齒輪比2 = 慣量比

或者

步進(jìn)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)的最大負(fù)載慣量 = 轉(zhuǎn)子慣量 x 齒輪比2 x 最大允許慣量比

步進(jìn)電機(jī)的最大允許負(fù)載慣量通過上述公式計(jì)算得出。對于每臺(tái)步進(jìn)電機(jī)(或伺服電機(jī))，建議負(fù)載的慣量保持在該值以下。如果超過這個(gè)值，可能會(huì)出現(xiàn)漏步等問題。

開環(huán)步進(jìn)電機(jī)的推薦最大允許慣性比為 10:1，而閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)則增加到 30:1。作為比較，伺服電機(jī)的最大允許慣性比在自動(dòng)調(diào)整時(shí)為 50:1，在手動(dòng)調(diào)整時(shí)高達(dá) 100:1。

示例：AlphaStep 步進(jìn)電機(jī)(閉環(huán))

示例：標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)(開環(huán))

提示：步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的慣量比

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)可以承受比轉(zhuǎn)子慣性高30倍的慣性負(fù)載。對于齒輪電機(jī)，它比轉(zhuǎn)子慣性x齒輪比2高30倍。_ _ _ _ _ _ 對于開環(huán)步進(jìn)電機(jī)，它是 10倍而不是 30 倍。對于較小的電機(jī)_ _ 因此，如果運(yùn)動(dòng)速度更快，建議使用較小的慣性。_ _ _ 請記住，這些是參考值，較慢的運(yùn)動(dòng)曲線可能會(huì)超過這些值。

對于自動(dòng)調(diào)諧的伺服電機(jī)，建議使用 50:1 的慣量比，而手動(dòng)調(diào)諧可以達(dá)到 100:1。

有關(guān)電機(jī)選型和電機(jī)技術(shù)的更多信息，請下載我們的.< >技術(shù)參考

更短的定位時(shí)間

對于大慣性負(fù)載，使用減速電機(jī)將比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)更短的定位時(shí)間。在下圖中，我們比較了 5:1 慣量比和 30:1 慣量比下無齒輪閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)和齒輪閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)之間的最快定位時(shí)間。

如您所見，在 5:1 的慣量比下，減速電機(jī)比標(biāo)準(zhǔn)型需要更長的時(shí)間。然而，在 30:1 的慣性比下，減速電機(jī)可以更快地定位到某個(gè)點(diǎn) (540°)。

慣性比為 5:1慣性比為 30:1

裁員

由于減速機(jī)可以顯著增加電機(jī)的扭矩，因此較小的齒輪電機(jī)可以輸出與較大的無齒輪電機(jī)相同的扭矩。在某些情況下，減速電機(jī)可以為機(jī)器設(shè)計(jì)提供小型化優(yōu)勢。請參見下面的示例。

標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)與減速電機(jī)

改進(jìn)的阻尼特性

如果慣性負(fù)載大或加速/減速率高，齒輪電機(jī)可以更有效地增加阻尼效果。與非齒輪電機(jī)相比，這確保了更穩(wěn)定的運(yùn)行;特別是在啟動(dòng)和停止期間。齒輪電機(jī)非常適合必須驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載(例如分度臺(tái))的應(yīng)用。

振動(dòng)比較

NEMA 34 無齒輪電機(jī)NEMA 23 行星減速電機(jī)

減速電機(jī)的應(yīng)用示例

增加軸向和徑向載荷

由于齒輪電機(jī)的強(qiáng)度和剛度增強(qiáng)，軸向(推力)和徑向(懸臂)載荷也增加了。例如，25W KII 系列交流感應(yīng)電機(jī)的軸向載荷和徑向載荷分別增加到 101 磅和 22 磅。

與圓軸無齒輪電機(jī)相比，允許的軸向載荷(推力載荷)僅為其質(zhì)量的一半，與齒輪電機(jī)相比，允許的徑向載荷(懸臂載荷)不到 1/4。

增加剛度

齒輪電機(jī)具有更高的剛度并且能夠抵抗扭轉(zhuǎn)力。因此，與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)相比，齒輪電機(jī)較少受到負(fù)載扭矩波動(dòng)引起的問題的影響。即使負(fù)載變動(dòng)，也可期待高穩(wěn)定性和位置精度。例如，齒輪電機(jī)增加的齒輪摩擦力可為安全攝像頭提供更大的保持扭矩，即使在強(qiáng)風(fēng)中也能保持在原位。

負(fù)載表面安裝(HS/HPG諧波齒輪型)

作為一個(gè)額外的好處，諧波減速電機(jī)在減速機(jī)的旋轉(zhuǎn)表面上提供了安裝孔，以便于直接安裝轉(zhuǎn)臺(tái)或其他類型的負(fù)載。這通過消除不必要的零件和過程來節(jié)省時(shí)間和精力，并且在某些情況下還提高了可靠性。

提示：了解有關(guān)步進(jìn)電機(jī)齒輪技術(shù)的更多信息

在本白皮書中詳細(xì)了解步進(jìn)電機(jī)的類型和優(yōu)勢。< >齒輪技術(shù)

戰(zhàn)爭機(jī)器反斗城

近年來，Oriental Motor 擴(kuò)大了自己的減速電機(jī)產(chǎn)品線以及 Harmonic Drive、Brother 和 Neugart 等行業(yè)合作伙伴的產(chǎn)品。我們共同為交流電機(jī)、無刷電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)提供大量齒輪箱選擇。與同時(shí)提供齒輪箱和電機(jī)的制造商合作的一大優(yōu)勢是，每個(gè)齒輪比的所有扭矩值都已經(jīng)計(jì)算出來，并且產(chǎn)品已經(jīng)一起進(jìn)行了測試。

謝謝閱讀。如果您想分享任何有關(guān)減速電機(jī)的成功案例，請發(fā)表評論。

審核編輯：湯梓紅