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    微型直流電機工作原理詳解


    微型電機是通過將電能轉化為機械能,通過運轉提供動力源。不少產品需求較大的啟動扭矩,微型直流電機有高扭矩特性,能應用在扭矩大的產品,并且電機的轉速可以調整、適應負載,所以微型直流電機一直應用非常廣泛。

    微型直流電機原理圖

    影響微型直流電機性能的主要因素


    主要有兩點,一是輸入電壓,另外一個是溫度;簡單來說,電壓調節不要超出額定工作電壓范圍;如微型電機的溫度過高會燒毀電機,除環境因素外,電壓過高也會導致電機溫度過高。



    微型直流電機性能曲線


    1、空載轉速(No):微型電機在額定電壓下無負載運行時的測得的轉速,單位為RPM(轉每分鐘);


    2、空載電流(Io):微型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、堵轉電流(Is):微型電機在額定電壓下運行,因負載導致電機停轉時瞬間測得的電流,單位A(安倍);


    4、堵轉扭矩(Ts):微型電機在額定電壓下運行,因負載導致電機停轉時瞬間測得的最大轉矩,單位gf.cm(克.厘米);


    微型直流電機的性能曲線以輸出轉矩為橫坐標,以轉速、電流、效率及轉出功率為縱坐標,相應的曲線:轉速曲線N、電流曲線I、效率曲線N、輸出功率曲線P,如下圖所示:

    微型直流電機性能曲線


    微型直流電機產生的扭矩與轉速是相互影響的,這是直流電機的基本特性,轉速與扭矩呈線性關系。這常用作計算空載轉速和起動扭矩。


    轉速與扭矩關系

    轉速與功率


    微型直流電機另外一個重要特性是扭矩與電流的關系,電流和電機扭矩呈線性關系,用來計算空載電流和轉子靜止時的電流(起動電流)如圖。


    微型直流電機扭矩與電流


    微型直流電機效率

    效率=機械輸出功率÷電機輸入功率,輸出功率和輸入功率隨著轉速的變化而變化,給定的轉速大于空載速度的50%時可獲得最大效率。


    微型減速電機


    減速傳動效率:微型電機配置減速箱以后輸出轉矩的效率大小受軸承、齒輪的摩擦力以及潤滑條件的影響。經過一級傳動的齒輪減速箱效率為90%,二級傳動的效率是81%,減速比越大,其傳動級數越多,其傳動效率就越低。
    減速電機明顯提升負載能力,一般齒輪減速器的減速比1:200,行星齒輪減速箱的減速比可達到1:4500。





    附錄:


    表一)微型直流減速電機類型性能對比:


    性能

    機械換向(有刷)

    電子換向

    交流電交變特征換向

    類型

    永磁直流電機

    串激電機

    無刷電機

    步進電機

    同步電機

    感應電機

    機械結構

    復雜

    復雜

    簡單

    簡單

    簡單

    簡單

    壽命

    噪音

    較大

    較大

    震動

    較大

    較大

    起動力矩

    效率

    40-70%

    40-60%

    70-90%

    30-40%

    40-60%

    30-50%

    轉速

    不可調速

    調速范圍

    不可調速

    調速方式

    變壓

    變壓

    變壓變頻

    變頻

    變頻

    變壓充頻

    成本


    表二)力矩單位制:


    gf.cm

    Kgf.cm

    N.cm

    N.m

    oz.in

    Lb.in

    Lb.ft

    gf.cm

    1

    10^-3

    9.8x10^-3

    9.8x10^-5

    0.01389

    8.68x10^-4

    7.233x10^-5

    Kgf.cm

    10^3

    1

    9.8

    9.8x10^-2

    13.89

    0.868

    0.07233

    N.cm

    102

    0.102

    1

    0.01

    1.416

    0.0885

    7.376x10^-3

    N.m

    1.02x10^4

    10.2

    100

    1

    141.6

    8.85

    0.7276

    oz.in

    72.1

    0.0721

    0.706

    7.06x10^-3

    1

    0.0625

    5.21x10^-3

    Lb.in

    1152

    1.152

    11.3

    0.113

    16

    1

    0.0833

    Lb.ft

    1.383x10^4

    13.83

    135.6

    1.356

    192

    12

    1

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