Большой выбор бесщеточных двигателей: характеристики для OEM-приложений для тяжелых условий эксплуатации

Решение о переходе на большой бесщеточный двигатель редко начинается с чистого листа. Обычно все начинается с конкретной неудачи. Асинхронный двигатель мощностью 2 кВт в промышленном вентиляторе перегревается и летом не может поддерживать номинальный расход воздуха. Коллекторный двигатель постоянного тока в электрическом вилочном погрузчике требует обслуживания коммутатора каждые несколько сотен рабочих часов. Гидравлический привод слишком подвержен утечкам, чтобы оправдать затраты на техническое обслуживание. Эти повторяющиеся проблемы подталкивают инженеров OEM к использованию больших бесщеточных двигателей постоянного тока в промышленных воздуходувках, погрузочно-разгрузочном оборудовании, шпинделях с ЧПУ и роботизированных приводах.

Основы больших бесщеточных двигателей: что изменится, когда вы станете большим

Большой бесщеточный двигатель — это не просто маленький двигатель BLDC в увеличенном масштабе. При увеличении размера корпуса с 42 мм до 130 мм принципиально меняются физика тепловыделения и плотность тока, а также смещаются приоритеты спецификаций. В небольших бесщеточных двигателях ограничивающим фактором является создание крутящего момента на низкой скорости. В больших бесщеточных двигателях управление температурой берет на себя. Двигатель диаметром 42 мм с крутящим моментом 0,1 Нм легко отводит тепло через корпус. Двигатель диаметром 130 мм, создающий крутящий момент 15 Нм, постоянно генерирует в пять раз большие потери в меди, а набор пластин статора, класс магнита, класс изоляции обмотки и метод охлаждения определяют, будет ли эта мощность устойчивой.

Промышленный вентиляторный двигатель 130 мм, 2 кВт, 230 В переменного тока Этот сверхмощный двигатель вентилятора обеспечивает постоянную мощность 2 кВт при напряжении 230 В переменного тока, уменьшая потребление тока и упрощая тепловую конструкцию по сравнению с низковольтными аналогами. Его 130-миллиметровая рама оптимизирована для устойчивого высокого воздушного потока в требовательных промышленных системах воздуходувки. Посмотреть продукт →

Выбор напряжения также объясняет, почему большие двигатели BLDC часто используют напряжение 230 В переменного или 310 В постоянного тока, а не 24 В постоянного тока. При мощности 2 кВт система на 24 В постоянного тока будет потреблять около 83 А и потребует тяжелого контроллера. При напряжении 230 В переменного тока тот же двигатель потребляет всего 8,7 А, что позволяет использовать более тонкие обмотки, меньшие клеммы и гораздо более простую тепловую конструкцию.

Как прочитать спецификацию большого бесщеточного двигателя

Три числа, которые имеют наибольшее значение в технических характеристиках большого бесщеточного двигателя, — это непрерывный крутящий момент, номинальная скорость и тепловая постоянная времени. Если какой-либо из них отсутствует, двигатель не может быть оценен на предмет реального рабочего цикла.

Непрерывный крутящий момент и пиковый крутящий момент

Непрерывный крутящий момент — это крутящий момент, который двигатель может создавать неограниченно долго при номинальной скорости, не превышая температуру класса изоляции. Пиковый крутящий момент доступен в течение 2–5 секунд, прежде чем температура обмотки достигнет предельного значения. Большой бесщеточный двигатель может обеспечить пиковый крутящий момент 20 Нм, но непрерывно развивать только 5 Нм. Этот зазор является наиболее надежным индикатором того, предназначен ли двигатель для повторно-кратковременного режима работы или для настоящей промышленной эксплуатации.

Температурные пределы и рабочий цикл

Термическая постоянная времени описывает, насколько быстро двигатель нагревается относительно окружающей среды. Большой бесщеточный двигатель с 30-минутной постоянной времени может выдерживать 200-процентную перегрузку в течение нескольких минут без повреждений. Двигатель с постоянной времени 5 минут не может. Для вентилятора, работающего 24 часа в сутки, единственным значением является постоянный крутящий момент. Для шпинделя с ЧПУ, цикл которого выполняется каждые 15 секунд, соотношение пиковой нагрузки и непрерывной работы имеет большее значение.

Компромисс напряжение/мощность

Более высокое напряжение уменьшает ток при той же выходной мощности. Это позволяет использовать более тонкий провод обмотки, меньшие силовые клеммы и меньшие потери в меди. В бесщеточных двигателях низкого напряжения 24 В такая же мощность требует гораздо большего тока. Двигатель мощностью 600 Вт при напряжении 24 В постоянного тока потребляет 25 А; при 310 В постоянного тока тот же двигатель потребляет всего 1,9 А. Проводка, разъемы и защита от перегрузки по току контроллера должны быть рассчитаны на этот ток, а не только обмотки двигателя. На уровне системы контроллер также должен соответствовать электрической постоянной времени двигателя. Большой бесщеточный двигатель с низкой индуктивностью медленно реагирует на изменения тока, что может привести к замедлению регулирования скорости, если контроллер не настроен соответствующим образом.

Размер рамы и ограничения при монтаже тяжелого оборудования

Физический размер — это жесткое ограничение, которое чаще всего делает недействительными приемлемые в других отношениях характеристики двигателя. В вилочных погрузчиках, промышленных насосах и мощных воздуходувках двигатель должен помещаться в существующий корпус. Диаметр вала, диаметр болта и общая длина не подлежат обсуждению.

Электрический вилочный погрузчик 100 мм, 24 В, 300 Вт Этот 100-мм двигатель, предназначенный для тяги вилочных погрузчиков, обеспечивает мощность 300 Вт при напряжении 24 В постоянного тока и имеет прочный герметичный корпус, устойчивый к пыли и влаге. Встроенный контроллер снижает сложность проводки, обеспечивая надежную работу в повторяющихся складских циклах остановки и движения. Посмотреть продукт →

Размеры рамы 100 мм, 112 мм и 130 мм представляют собой различные уровни механической жесткости. Рама толщиной 100 мм с одним подшипником выдерживает радиальную нагрузку примерно 150 Н; рама 130 мм с двумя подшипниками выдерживает нагрузку 500 Н и более. Если в приложении присутствуют нагрузки на натяжение ремня или цепной привод, жесткость рамы становится основным критерием выбора. Retek Motion предлагает двигатель BLDC диаметром 100 мм специально для тяги электрических вилочных погрузчиков. В серии BL100 контроллер интегрирован в корпус двигателя, что упрощает проводку и повышает надежность во влажных и пыльных средах, типичных для складских операций. Тяговый двигатель электрического вилочного погрузчика должен выдерживать повторяющиеся операции остановки и движения, пики крутящего момента на низких скоростях и циклы промывки. Рама должна быть герметизирована от пыли и влаги, а вал должен выдерживать цепные нагрузки, не прогибаясь.

Почему Retek Motion настраивает большие двигатели BLDC вместо продажи запчастей по каталогу

Двигатели из каталога редко соответствуют точным требованиям OEM-приложений для тяжелых условий эксплуатации. Вот почему компания Jiangsu Retek Motion Co., Ltd. рассматривает каждый большой бесщеточный двигатель как индивидуальный инженерный проект, а не как серийный товар. Компания создала свои первые бесщеточные двигатели постоянного тока в 2018 году и с тех пор расширила производственную платформу в нескольких направлениях. В 2021 году Retek Motion внедрила обработку на станках с ЧПУ и литье кабелей под давлением, что означает, что корпуса двигателей, коробки передач и жгуты проводов производятся на том же предприятии, что и двигатель. К 2024 году продукция поставлялась более чем в 20 стран.

Такая вертикальная интеграция снижает риск взаимодействия между двигателем и нагрузкой. Вместо того, чтобы выбирать один из фиксированных уровней мощности, клиент может определить точную кривую крутящего момента, соединение обмотки, конфигурацию вала и оконечную заделку, необходимые для конкретного применения. Часто разница незначительна, но именно эти детали определяют, выйдет ли OEM-продукт из строя преждевременно или будет работать годами без претензий по гарантии.

• Собственная обработка корпуса и монтажных кронштейнов на станке с ЧПУ.
• Литье кабелей под давлением для герметичных, виброустойчивых соединений.
• Индивидуальные конструкции намотки для бесщеточные двигатели низкого напряжения 24 В
• Прямое литье на заводе обеспечивает постоянство размеров рам.

Для проектов, которым требуется более высокая производительность, Retek Motion предлагает большие бесщеточные двигатели с оптимизированными тепловыми путями и опциями встроенного контроллера.

Распространенные применения больших бесщеточных двигателей и их требования

Самый надежный способ выбрать большой бесщеточный двигатель — это работать в обратном направлении от приложения. Промышленным воздуходувкам требуется высокая постоянная мощность при умеренной скорости. Электрическим вилочным погрузчикам необходим высокий пусковой момент на низкой скорости без заеданий. Шпиндели с ЧПУ требуют высокой скорости, низкой вибрации и точного контроля скорости. Для робототехники и медицинского оборудования двигатель диаметром 112 мм с низким зубцом обеспечивает плавное вращение на низких скоростях, что важно для точного управления с обратной связью.

112 мм, 24 В, 600 Вт, двигатель BLDC с низким зубцом Этот двигатель диаметром 112 мм имеет низкое зубчатое зацепление, что минимизирует вибрацию и шум, что делает его идеальным для прецизионных приложений, таких как робототехника и медицинское оборудование. Выходная мощность 600 Вт при напряжении 24 В постоянного тока обеспечивает плавное вращение и точное управление с обратной связью для высокопроизводительных систем. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы