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一. 微电机基本原理

电机的能量转换

电机的功能是将电能转化械械能,为机构的运转提供动力源。

 

为何要选择直流微电机

很多终端应用要求大的启动扭矩,直流微电机具有降速,高扭矩特性,这使其能够处理起动扭矩大的应用,并且容易吸收负载的突变,电机转速可以调整以适应负载。而且直流微电机几乎是产品小型化应用的唯一方案。


影响电机性能的主要因素

1. 输入电压:输入电压降低会令N0IsTs参数降低,电压的调节请不要超出给定的工作范围。

2. 温度:环境温度或者电机温度的上升将令N0增大,IsTs降低。电机温度过高可能会对电机产生退磁作用甚至烧毁。


电机的特性曲线


直流微电机的特性曲线由以下4个关键参数构成:

1、空载转速(No:电机在额定电压下无负载运行时的测得的转速,单位为RPM(转每分钟);

2、空载电流(Io):电机在额定电压下无负载运行时,在电机两端子间测得的输入 电流,单位A(安倍);

3、堵转电流(Is):电机在额定电压下运行,因负载导致电机停转时瞬间测得的电流,单位A(安倍);

4、堵转扭矩(Ts):电机在额定电压下运行,因负载导致电机停转时瞬间测得的最大转矩,单位gf.cm(克.厘米)。


电机的性能曲线以输出转矩为横坐标,以转速、电流、效率及转出功率为纵坐标,描绘相应的曲线:转速曲线N、电流曲线I、效率曲线?、输出功率曲线P。

 

扭矩与转速的关系 电机产生的扭矩与转速是相互影响。这是直流电机的基本特性,转速与扭矩呈线性关系。这常用作计算空载转速和起动扭矩。

 

电机的输出功率的曲线可以从扭矩和转速曲线中推导出。

 

扭矩-转速和输出功率曲线取决于电机的供电电压。

可以提供不同的电压(通常在额定电压的-50%~+100%之间),假如电压低于额定电压,电机的功率降低,假如高于额定电压,电机的输出功率增大,但是容易发热。

电压在-25%~+50%之间不断变化,新的扭矩和转速曲线关系,平行于以前的曲线。起动扭矩和空载转速与供电电压变化的百分比相同。最大输出功率乘以(1+ ?)2  :

例如:  电压增加20%

        起始扭矩增加 20%(x1.2)

        空载转速增加 20%(x1.2)

        输出功率增加 44%(x1.44)

             

扭矩与电流的关系

这是直流电机的第二个重要特性:

电流和电机扭矩呈线性关系,用来计算空载电流和转子静止时的电流(起动电流)。

扭矩-转速,扭矩-电流曲线用于确定输入功率和电机转速的函数关系

 

效率

1. 电机的效率等于机械输出功率除以电机输入功率

输出功率和输入功率随着转速的变化而变化,给定的转速大于空载速度的50%时可获得最大效率。

2. 减速器传动效率:电动机配置减速器以后输出转矩的效率。其大小受轴承、齿轮的摩擦力以及润滑条件的影响。

一般而言,经过一级传动的齿轮减速器效率为90%,二级传动的效率是81%,减速比越大,其传动级数越多,其传动效率就越低。

安装减速器的电机明显提升负载能力,一般齿轮减速器的减速比1200,行星齿轮减速器的减速比可达到14500