Những điều cần cân nhắc khi chọn động cơ điện

Tốc độ, mô-men xoắn và độ chính xác là một trong những yếu tố cần xem xét khi chọn động cơ điện cho việc ứng dụng.

Mặc dù động cơ là một phần cơ bản của bất kỳ hệ thống truyền động nào, nhưng việc lựa chọn động cơ phù hợp để sử dụng lại không hề dễ dàng. Có nhiều công nghệ động cơ khác nhau cần xem xét và mỗi công nghệ có những đặc điểm có thể ảnh hưởng đến thiết kế theo những cách khác nhau. Các yếu tố như tốc độ, mô-men xoắn, tuổi thọ, vỏ cơ học, độ chính xác và chu kỳ làm việc sẽ quyết định việc bạn chọn động cơ DC không chổi than, DC không lõi hay động cơ bước.

Tốc độ và mô-men xoắn

Yêu cầu về tốc độ đầu ra của hệ thống truyền động là một trong những yếu tố đầu tiên cần xem xét khi bạn chọn động cơ. Động cơ DC không chổi than rất phù hợp để vận hành tốc độ cao. Động cơ DC không lõi hoạt động tốt ở tốc độ vừa phải. Tốc độ cao hơn sẽ làm cho bàn chải bị mòn và tuổi thọ ngắn lại. Động cơ bước được đảo mạch điện tử, nhưng số lượng cặp cực của chúng cao hơn khiến chúng phù hợp để chạy ở tốc độ thấp hơn.

Một yếu tố khác cần xem xét là yêu cầu mô-men xoắn đầu ra của hệ thống chuyển động. Các kỹ sư nên tập trung vào cả mô-men xoắn liên tục cho ứng dụng lẫn mô-men xoắn cực đại trong quá trình vận hành. Các công nghệ động cơ khác nhau được đặc trưng bởi khả năng mô-men xoắn cực đại liên tục ở đầu ra khác nhau. Tuy nhiên, tùy thuộc vào ứng dụng, cả ba loại động cơ còn có khả năng cung cấp mô-men xoắn đầu ra cần thiết. Ngoài ra, bạn có thể thêm một hộp số để tăng khả năng mô-men xoắn đầu ra của hệ thống truyền động. Lưu ý rằng có sự giảm tốc độ đầu ra tương ứng, theo tỷ số truyền.

Thời gian hoạt động

Công việc của hệ thống truyền động thường được xác định theo một số chu kỳ mỗi ngày và thời gian mỗi chu kỳ hoặc số giờ hoạt động mỗi ngày và chu kỳ năng suất. Dựa trên thông tin đó, bạn có thể xác định số giờ tối đa mà hệ thống truyền động cần để hoạt động trong suốt thời gian dự kiến ​​của sản phẩm. Việc này sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn động cơ của bạn. Động cơ DC có chổi than có hệ thống đảo mạch cơ học bị mài mòn theo thời gian và hạn chế tuổi thọ của chúng, trong khi động cơ bước và động cơ DC không chổi than được đảo mạch điện tử và không có bất kỳ mài mòn nào liên quan, mang lại tuổi thọ ​​lâu hơn.

Ổ đỡ trục cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ của hệ thống truyền động. Ổ trượt sẽ cung cấp tuổi thọ vài nghìn giờ, trong khi ổ bi thường sẽ cung cấp tuổi thọ hơn 10.000 giờ. Tất nhiên, tải trọng hướng tâm và tải trọng hướng trục tác dụng lên trục của hệ thống truyền động phải nằm trong giới hạn thiết kế quy định. Ngoài ra, sự gia tăng nhiệt bên trong hệ thống có thể ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của chất bôi trơn.

Vỏ cơ học và độ chính xác của hệ thống

Để vỏ cơ học đạt được yêu cầu của bạn, trước tiên bạn phải xác nhận rằng công nghệ động cơ bạn chọn có đường kính và chiều dài phù hợp với không gian dự định của nó. Mặc dù các yêu cầu về tốc độ và mô-men xoắn thường có thể được đáp ứng bởi một hoặc nhiều loại động cơ và thậm chí bởi các biến thể trong một công nghệ nhất định, bạn cũng phải chắc chắn rằng khả năng công suất của động cơ là đủ để ứng dụng.

Về độ chính xác của hệ thống, cả động cơ DC có chổi than và không chổi than đều yêu cầu một bộ mã hóa để theo dõi và điều khiển vị trí của rôto. Các bộ mã hóa tiêu chuẩn cung cấp một loạt các độ phân giải trong cùng một kích thước để đáp ứng các yêu cầu sử dụng khác nhau. Bạn cũng có thể tăng độ phân giải bằng cách thêm hộp số vào phía trước động cơ. Độ phân giải được nhân với tỷ số truyền, vì vậy bạn có thể đạt được vị trí chính xác bằng cách kết hợp bộ mã hóa và hệ số nhân hộp số.

Động cơ bước được cấu tạo để cung cấp độ chính xác cho việc định vị. Số cực trên rôto sẽ quy định số bước trên mỗi vòng quay, tạo ra góc bước của mỗi xung cung cấp cho động cơ. Người lái xe thường có thể tăng độ phân giải này bằng cách bước nửa bước hoặc bước nhỏ, tạo ra các bước điện trung gian giữa các bước cơ học. Một hộp số tùy chọn cũng có thể cung cấp độ phân giải bổ sung dựa trên tỷ số truyền.

Chu kỳ năng suất

Thông thường, động cơ không chạy liên tục trong một ứng dụng. Nó thường hoạt động trong một khoảng thời gian và nghỉ trong một khoảng thời gian. Khi nói đến chu kỳ làm việc, hãy chú ý đến sự tăng nhiệt độ của động cơ. Tất cả các động cơ đều có nhiệt độ định mức tối đa. Vận hành động cơ trên nhiệt độ đó có thể làm hỏng các bộ phận bên trong của nó. Lượng dòng điện động cơ rút ra sẽ ảnh hưởng đến sự tăng nhiệt độ; dòng điện càng cao thì nhiệt độ càng tăng nhanh.

Vì dòng điện tỷ lệ với sản lượng mô-men xoắn của động cơ, bạn có thể có xu hướng tăng dòng điện để tăng mô-men xoắn, giữ cho kích thước tổng thể của động cơ càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng các yêu cầu về thời gian cho chu kỳ phải được cân bằng để dòng điện kéo ra không làm cho động cơ vượt quá nhiệt độ hoạt động tối đa của nó.

Cuối cùng, đừng quên các yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng đến chu kỳ năng suất. Liệu động cơ có được gắn vào đế có thể dẫn nhiệt đi không? Có đủ luồng gió xung quanh motor để giúp làm mát không? Liệu động cơ được đặt bên trong lớp vỏ giữa các bộ phận tỏa nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ xung quanh không?

Tính cố định so với tính di động

Nếu sản phẩm được đặt ở một vị trí cố định, bạn sẽ linh hoạt hơn về kích thước và trọng lượng của động cơ. Bạn có thể tập trung nhiều hơn vào các đặc điểm hiệu suất mà bạn cần cho ứng dụng của mình. Đối với các sản phẩm di động hoặc xe cứu thương chạy bằng pin, dòng điện của động cơ là rất quan trọng. Dòng điện rút ra càng thấp, trong khi động cơ đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất, thì pin có thể chạy giữa các lần sạc càng lâu. Đảm bảo ưu tiên kích thước và trọng lượng động cơ cho các thiết bị chạy bằng pin.

Mọi ứng dụng đều có nhiều yếu tố cần xem xét trong quá trình lựa chọn động cơ. Khi xác định công nghệ động cơ phù hợp nhất cho ứng dụng của mình, bạn phải cân nhắc cẩn thận tất cả các yếu tố và quyết định xem chúng sẽ ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất động cơ để bạn có thể phát triển một sản phẩm tối ưu.