一. 微電機(jī)基本原理
電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換
電機(jī)的功能是將電能轉(zhuǎn)化械械能,為機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力源。
為何要選擇直流微電機(jī)
很多終端應(yīng)用要求大的啟動(dòng)扭矩,直流微電機(jī)具有降速,高扭矩特性,這使其能夠處理起動(dòng)扭矩大的應(yīng)用,并且容易吸收負(fù)載的突變,電機(jī)轉(zhuǎn)速可以調(diào)整以適應(yīng)負(fù)載。而且直流微電機(jī)幾乎是產(chǎn)品小型化應(yīng)用的唯一方案。
影響電機(jī)性能的主要因素
1. 輸入電壓:輸入電壓降低會(huì)令N0、Is、Ts參數(shù)降低,電壓的調(diào)節(jié)請(qǐng)不要超出給定的工作范圍。
2. 溫度:環(huán)境溫度或者電機(jī)溫度的上升將令N0增大,Is及Ts降低。電機(jī)溫度過(guò)高可能會(huì)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生退磁作用甚至燒毀。
電機(jī)的特性曲線
直流微電機(jī)的特性曲線由以下4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)構(gòu)成:
1、空載轉(zhuǎn)速(No):電機(jī)在額定電壓下無(wú)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的測(cè)得的轉(zhuǎn)速,單位為RPM(轉(zhuǎn)每分鐘);
2、空載電流(Io):電機(jī)在額定電壓下無(wú)負(fù)載運(yùn)行時(shí),在電機(jī)兩端子間測(cè)得的輸入 電流,單位A(安倍);
3、堵轉(zhuǎn)電流(Is):電機(jī)在額定電壓下運(yùn)行,因負(fù)載導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)瞬間測(cè)得的電流,單位A(安倍);
4、堵轉(zhuǎn)扭矩(Ts):電機(jī)在額定電壓下運(yùn)行,因負(fù)載導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)瞬間測(cè)得的最大轉(zhuǎn)矩,單位gf.cm(克.厘米)。
電機(jī)的性能曲線以輸出轉(zhuǎn)矩為橫坐標(biāo),以轉(zhuǎn)速、電流、效率及轉(zhuǎn)出功率為縱坐標(biāo),描繪相應(yīng)的曲線:轉(zhuǎn)速曲線N、電流曲線I、效率曲線?、輸出功率曲線P。
扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 電機(jī)產(chǎn)生的扭矩與轉(zhuǎn)速是相互影響。這是直流電機(jī)的基本特性,轉(zhuǎn)速與扭矩呈線性關(guān)系。這常用作計(jì)算空載轉(zhuǎn)速和起動(dòng)扭矩。
電機(jī)的輸出功率的曲線可以從扭矩和轉(zhuǎn)速曲線中推導(dǎo)出。
扭矩-轉(zhuǎn)速和輸出功率曲線取決于電機(jī)的供電電壓。
可以提供不同的電壓(通常在額定電壓的-50%~+100%之間),假如電壓低于額定電壓,電機(jī)的功率降低,假如高于額定電壓,電機(jī)的輸出功率增大,但是容易發(fā)熱。
電壓在-25%~+50%之間不斷變化,新的扭矩和轉(zhuǎn)速曲線關(guān)系,平行于以前的曲線。起動(dòng)扭矩和空載轉(zhuǎn)速與供電電壓變化的百分比相同。最大輸出功率乘以(1+ ?)2 :
例如: 電壓增加20%
起始扭矩增加 20%(x1.2)
空載轉(zhuǎn)速增加 20%(x1.2)
輸出功率增加 44%(x1.44)
扭矩與電流的關(guān)系
這是直流電機(jī)的第二個(gè)重要特性:
電流和電機(jī)扭矩呈線性關(guān)系,用來(lái)計(jì)算空載電流和轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電流(起動(dòng)電流)。
扭矩-轉(zhuǎn)速,扭矩-電流曲線用于確定輸入功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系
效率
1. 電機(jī)的效率等于機(jī)械輸出功率除以電機(jī)輸入功率
輸出功率和輸入功率隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化,給定的轉(zhuǎn)速大于空載速度的50%時(shí)可獲得最大效率。
2. 減速器傳動(dòng)效率:電動(dòng)機(jī)配置減速器以后輸出轉(zhuǎn)矩的效率。其大小受軸承、齒輪的摩擦力以及潤(rùn)滑條件的影響。
一般而言,經(jīng)過(guò)一級(jí)傳動(dòng)的齒輪減速器效率為90%,二級(jí)傳動(dòng)的效率是81%,減速比越大,其傳動(dòng)級(jí)數(shù)越多,其傳動(dòng)效率就越低。
安裝減速器的電機(jī)明顯提升負(fù)載能力,一般齒輪減速器的減速比1:200,行星齒輪減速器的減速比可達(dá)到1:4500。