Kako motor s istosmjernim zupčanikom bez četkica smanjuje buku u industrijskim primjenama?

Automatizirano vođeno vozilo (AGV) od 650 kg koje se kretalo kroz halu za pakiranje hrane brzinom od 1,2 m/s emitiralo je buku od 73 dBA sa svojim originalnim brušenim DC motorom. Nakon što je isto vozilo ponovno opremljeno s 48 V istosmjerni motor bez četkica i precizni planetarni stupanj, izmjerena razina pala je na 61 dBA pri identičnoj brzini i udaljenosti. Tih 12 dB razlike nije marketinška brojka; dolazi od uklanjanja kontakta četke i komutatora, zatezanja točnosti mreže zupčanika i skraćivanja putanje vibracija u okvir stroja.

Ovaj članak objašnjava kako motor s istosmjernim reduktorom bez četkica smanjuje buku u industrijskim primjenama, koliko daleko smanjenje zapravo može ići i koje odluke o komponentama odlučuju o konačnom broju. Ukratko: motor uklanja dominantni visokofrekventni izvor, a mjenjač određuje koliki dio preostalih vibracija postaje čujan. Interakcija između to dvoje razlog je zašto sama zamjena motora rijetko donosi punu moguću korist.

Uklanjanje trenja četke uklanja izvor buke najviše frekvencije

Prebacite istosmjerni motor s komutacije s četkicama na komutaciju bez četkica i najglasniji izvor buke nestat će prije bilo koje druge promjene.

U brušenom istosmjernom motoru, karbonske četkice klize po segmentima komutatora. Pri svakom prijelazu segmenta, struja se prekida i ponovno pokreće, stvarajući mikrolukove i mehanički kontaktni šum. Rezultat je širokopojasna buka najjača između 3 kHz i 8 kHz, pojasa u kojem je ljudski sluh najosjetljiviji. Zato brušeni motor zvuči grubo čak i kada je njegovo ukupno očitanje decibela umjereno. Motor s istosmjernim zupčanikom bez četkica zamjenjuje mehanički komutator elektroničkom komutacijom aktiviranom Hallovim senzorom. Nema četkica za klizanje, lukova za siktanje i povremenih prekida kontakta.

Uobičajena mjerenja razine zvuka bez opterećenja pri 3000 o/min postavljaju brušeni DC motor s reduktorom od 60 W u raspon od 62-68 dBA, dok ekvivalentna jedinica bez četkica s istim prijenosnikom i montažom ima oko 55-60 dBA. Smanjenje se koncentrira na visokofrekventni pojas, čineći percipiranu promjenu većom nego što sugerira sirovi broj. Ista arhitektura bez četkica koja smanjuje buka rada kućanskih aparata mjeri izravno na industrijske okvire.

Gear Precision postavlja donju razinu buke nakon uklanjanja buke četke

Jednom kada buka četkica nestane, mjenjač postaje nivo buke, a preciznost mjenjača odlučuje koliko će ta podnica biti niska.

Cviljenje zupčanika nastaje zbog pogreške prijenosa, koja se definira kao razlika između idealnog zahvata gibanja para zupčanika i stvarnog gibanja prenesenog pod opterećenjem, uzrokovanog odstupanjima profila zuba, pogreškama uspona i elastičnim otklonom. U motoru s četkastim reduktorom, ovaj tonski šum ispod 2 kHz obično je prikriven šumom četke. Nakon prelaska na motor bez četkica, maskiranje nestaje, a frekvencije mreže zupčanika postaju dominantni zvučni potpis, obično 500 Hz do 2 kHz, nalik tonu i snažno je u korelaciji s brzinom i brojem zubaca.

Ispravan redoslijed je stoga prvo ukloniti četkice motora, a zatim smanjiti pogrešku prijenosa. Spiralni zupčanici proizvode nižu vršnu pobudu od čeličnih zupčanika jer je prijenos opterećenja postupan. Precizni planetarni mjenjači s kaljenim i brušenim bokovima zuba smanjuju pogrešku prijenosa više od zupčanika s glodalom. Zazor treba kontrolirati laganim prednaprezanjem: nulti zazor uklanja udar, dok prekomjerno prednaprezanje dodaje buku trenja i toplinu. Proizvođači koji integriraju motor i mjenjač u jedno kućište, kao što je ovdje ponuđena linija DC motora bez četkica, smanjuju varijacije sklopa na izvoru.

Visokoučinkoviti istosmjerni zupčasti motori bez četkica s planetarnim stupnjem Ova linija proizvoda pokriva motore bez četkica od 24 V do 230 V dizajnirane za tihi rad. Kontekst ističe smanjenje buke od 12 dB u kombinaciji s preciznim planetarnim mjenjačem, što ovu stranicu čini ključnom za odabir prave kombinacije. Pogledajte proizvod →

Montaža i rezonancija odlučuju hoće li tihi motor ostati tih pod opterećenjem

Tihi motor je onoliko tih koliko i struktura na koju je pričvršćen.

Čak i dobro komutirani motor bez četkica proizvodi male valovitosti zakretnog momenta i zupčaste harmonike. Kada montažni nosač ima prirodnu frekvenciju blizu tih harmonika, okvir ih pojačava u emitirani šum. Tri varijable ugradnje su najvažnije: krutost montažne površine, poravnanje između motora i pogonske osovine i krutost spojke. Čvrsti nosač s prirubnicom s precizno strojno obrađenim registrom smanjuje prijenos vibracija za 6-10 dB u usporedbi s kompatibilnim nosačem za nogu pod zategnutošću remena. Neusklađenost osovine od 0,1 mm može povećati buku zahvata zupčanika za 3-5 dB.

U AGV i logističkim pogonima pomaže integrirani oblik. Motor s reduktorom od 24 V bez četkica s planetarnim stupnjem na servo-grade prirubnici održava putanju vibracija kratkim i gura vrhove rezonancije na više frekvencije. Ova konfiguracija je uobičajeni izbor za AGV pogone za hodanje i podizanje jer kombinira nisku zvučnu buku s visokom marginom preopterećenja, obično 1-3 Nm kontinuiranog momenta pri ulazu od 24 V, a planetarni stupanj apsorbira udarna opterećenja umjesto da ih prenosi na okvir.

24V motor bez četkica za AGV i automatizaciju Ovaj kompaktni motor od 24 V isporučuje 25-400 W pri 3000 o/min s nazivnim momentom od 0,08 Nm. Njegov dizajn bez četkica i planetarni stupanj smanjuju vibracije i buku, što je idealno za AGV hodajuće pogone gdje je niska buka i velika granica preopterećenja bitna. Pogledajte proizvod →

Izmjereno smanjenje buke: usporedba konfiguracija pogona

Najmanje smanjenje u stvarnom svijetu dolazi samo od izmjene motora; najveći dolazi od nadogradnje motora i stupnja prijenosa zajedno.

Tablica u nastavku prikazuje reprezentativne A-ponderirane razine zvučnog tlaka izmjerene na 1 m od okvira motora, pri 3000 o/min na osovini motora, bez vanjskog opterećenja. Ove vrijednosti predstavljaju raspon koji se obično vidi u izvješćima o motoričkim testovima; konačni brojevi se pomiču za 2-4 dBA ovisno o montaži i opterećenju.

Kako odrediti tihi istosmjerni motor bez četkica za vašu primjenu

Postavite cilj buke u dBA na 1 m, zatim krenite unatrag od tog broja do električnog dizajna motora, vrste zupčanika i geometrije montaže.

1. Popravite radnu brzinu i moment, uključujući povremene vršne vrijednosti. Buka je obično najgora u točkama rezonancije, a ne pri najvećoj brzini.
2. Odaberite motor bez četkica s usklađenom elektroničkom komutacijom. Zatražite od proizvođača mjerenje dBA na 1 m u vašoj radnoj točki, ne samo bez opterećenja.
3. Odaberite stupanj zupčanika. Precizni planetar ili spiralni planetar potreban je za tonalnu buku ispod 60 dBA; čelni zupčanik može raditi samo kada je cilj iznad 62 dBA.
4. Pregledajte montažnu omotnicu. Dajte prednost čeonom nosaču s prirubnicom i strojno obrađenim registrom umjesto nosača od tankog lima.
5. Prototip i mjerenje na stvarnom stroju, jer okvir uvijek dodaje nekoliko decibela u usporedbi s testom na stolu.

Odabir napona izravno utječe na kompatibilnost upravljanja. Niskonaponski 24 V i 48 V motori bez četkica standardni su za AGV i mobilnu opremu, dok 220-230 V visokonaponski motori bez četkica odgovaraju fiksnim industrijskim strojevima s izravnim AC-bus napajanjem. U Zhejiang Saiya Intelligent Manufacturing Co., Ltd., obje naponske obitelji ugrađene su u kompaktne okvire s integriranim planetarnim stupnjevima.

220V-230V motor bez četkica za fiksne industrijske strojeve Radeći na standardnu industrijsku izmjeničnu struju, ovaj motor nudi 10-400 W pri 3000 o/min s okretnim momentom do 1,5 Nm. Odgovara fiksnoj opremi kojoj je potrebna pouzdana kontrola kretanja, a njegov kompaktni okvir s integriranom planetarnom pozornicom pomaže u smanjenju zvučne buke. Pogledajte proizvod →

Često postavljana pitanja o buci istosmjernog motora bez četkica

Četiri odgovora u nastavku pokrivaju pitanja koja se pojavljuju prva u svakoj raspravi o smanjenju buke.

Koliko je tiši istosmjerni motor bez četkica od brušenog istosmjernog motora?

U kompletnom motoru s reduktorom pri istoj brzini i opterećenju, razlika je obično 8-12 dBA, koncentrirana u pojasu od 3-8 kHz koji operaterima najviše smeta. Točna vrijednost ovisi o stupnju prijenosa i strukturi ugradnje.

Je li mjenjač ili motor glavni izvor buke?

U motoru s četkastim reduktorom kontakt četka-komutator obično dominira iznad 3 kHz. U motoru s reduktorom bez četkica, mreža zupčanika postaje glavni izvor, obično 0,5-2 kHz. Nadogradnja mjenjača stoga je jedini način da se iskoristi potpuna korist od buke dizajna bez četkica.

Utječe li regulator na razinu buke?

Da, značajno. Ulazni regulator s trapezoidnom komutacijom proizvodi više valovitosti zakretnog momenta i viši tonski šum nego regulator s sinusnom komutacijom ili regulator orijentiran na polje. Uklopna frekvencija također mora biti usklađena s induktivnošću motora; neusklađeni regulator dodaje cviljenje u pojasu od 10-20 kHz.

Mogu li naknadno ugraditi istosmjerni motor bez četkica u postojeću opremu?

Obično da, ako se napon, sučelje regulatora, dimenzije prirubnice i prijenosni omjer podudaraju. Naknadna oprema AGV-a i pogona transportera je uobičajena praksa. Budući da su motori bez četkica obično kraći od ekvivalentnih motora s četkicama pri istom okretnom momentu, sukobi omotača su rijetki.