Wie Sie den richtigen Motor für Ihr Projekt auswählen - Dinge, über die Sie nachdenken und sich darüber bewusst sein sollten

Was ist der Ausgangspunkt?

Die erste Anlaufstelle bei der Auswahl eines Motors ist zu verstehen, welches Drehmoment und welche Geschwindigkeit Sie benötigen. Darüber hinaus müssen Sie über grundlegende Funktionsparameter nachdenken, wie z. B. die physische Größe des Motors – sei es der Motorrahmen / -körper oder die Wellengröße oder die Befestigungsbohrungen. Alle diese Faktoren können die Wahl beeinflussen. Wenn Sie viel Platz zum Arbeiten haben, werden Sie wahrscheinlich die beste technische Option für Ihr Projekt auswählen können. In einigen Fällen scheint jedoch ein bestimmter Motortyp die beste Option zu sein, kann jedoch aufgrund der Größenbeschränkungen einer bestimmten Anwendung unmöglich sein. Ein gutes Beispiel für diese Art von Problem ist, dass ein Schrittmotor die beste technische Lösung sein kann, die schlechte Leistungsdichte des Motors bedeutet jedoch, dass die erforderliche Leistung nicht in den geforderten physischen Raum gebracht werden kann. In diesem Fall könnte eine ähnliche Leistung (mit zusätzlicher Leistung) erzielt werden, wenn ein bürstenloser Gleichstrommotor mit kleinerem (leistungsstärkerem) Motor mit einem Getriebe verwendet wird. Dadurch erhalten Sie sofort eine klare Vorstellung davon, was möglich ist. Als schnelles Beispiel überschreiten die meisten Schrittmotoren 1000 U / min nicht. Gleichermaßen wird bei höheren Geschwindigkeiten die Drehmomentabgabe eines Schrittmotors gegenüber dem, was er bei niedrigeren Geschwindigkeiten erreichen kann, erheblich verringert. Bei den Beschränkungen der physischen Größe ist es wichtig, diese Dinge von Anfang an zu berücksichtigen. Wenn Sie mehr als 1000 U / min benötigen, benötigen Sie einen bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Gleichermaßen, wenn Sie für eine Anwendung wie Dosierungen oder Pumpen Positionsgenauigkeit oder einfache Überwachung der Drehzahl benötigen, ist der Schrittmotor viel besser.

Beginnen Sie mit den Drehmoment- und Drehzahlanforderungen und wenn Sie nicht sicher sind, was diese sind, führen Sie einige Tests durch, um herauszufinden ...

Wir können diesen Punkt wirklich nicht genug betonen. Ohne detaillierte Kenntnis der Drehmoment- und Drehzahlanforderungen über den gesamten Betriebsbereich des Motors ist es unmöglich, eine fundierte Entscheidung über die beste Option zu treffen. Dies gilt insbesondere für den Handel einer Option gegen eine andere. Wir sind uns darüber im Klaren, dass es in vielen Anwendungen nicht sofort möglich ist zu wissen, was diese Zahlen sind, aber wenn dies der Fall ist, helfen wir Ihnen gerne. Wir können mit Mustern helfen oder einen Standortbesuch durchführen, um eine Bewertung vorzunehmen. Gleichermaßen können wir häufig von mechanischen Informationen aus rückwärts arbeiten, um das Drehmoment und den Drehzahlbereich und damit die erforderliche elektrische Leistung zu bestimmen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, fragen Sie uns – wir helfen Ihnen gerne weiter.

Welche Spannung und Strom stehen Ihnen zur Verfügung?

Auch dies mag ein naheliegender Punkt sein, aber wie bei den Drehmoment- und Drehzahlinformationen kann es für die richtige Auswahl sehr wichtig sein. Wenn Macht kein Objekt ist und die Anwendung verwenden kann, was sie will, dann haben Sie die Wahl (buchstäblich!). Die meisten von uns haben jedoch nie so viel Glück, und in den allermeisten Fällen wird es Einschränkungen geben, sei es bei einer verwendeten Batterie oder bei den vom Projekt festgelegten Grenzwerten. In diesem Fall ist es sehr wichtig, nicht nur an die Laufbedingungen zu denken, sondern auch daran, wie die Extreme aussehen können. Um ein Beispiel zu geben, kann dies Folgendes beinhalten:

1. Anlauf – hier können Stromspitzen auftreten, die zur Überwindung der Trägheit der Anwendung erforderlich sind.
2. Batteriespannung – Diese ändern sich mit der Zeit, wenn sich der Ladezyklus der Batterie ändert. Diese können Auswirkungen auf den Controller selbst haben, aber auch zu einer erhöhten Stromaufnahme führen, wenn die Spannung abfällt.
3. Ineffizienz – Ineffizienz muss immer in Berechnungen einbezogen werden. Dies wird manchmal übersehen und kann zu überhöhten Erwartungen an die mechanische Ausgangsleistung eines Motors führen.

 Um eine Idee zu geben, haben Getriebe typischerweise einen Wirkungsgrad von 75%, Motoren variieren zwischen etwa 70-90% und Regler sind normalerweise 90% effizient. Verwendet man daher eine 1-kW-Versorgung für einen bürstenlosen Motor und ein Getriebe, kann man mit einer mechanischen Leistung von 50-75% rechnen. Es gibt natürlich Möglichkeiten, die Auswirkungen zu reduzieren. Bitte wenden Sie sich direkt an uns, wenn Sie sich mit diesen Problemen befassen.

Auswahl der wichtigsten Funktionen und Leistungskriterien, die Sie für einen Motor benötigen

Wenn Sie die wichtigsten Einschränkungen in Bezug auf Platz und Leistung verstanden haben, ist es an der Zeit zu prüfen, welche Anforderungen an die Funktionalität gestellt werden. Mit anderen Worten: Um zu verstehen, was Sie vom Motor benötigen, damit er in Ihrer Anwendung erfolgreich funktioniert, und inwieweit kann jeder Motortyp dies erreichen? Stellen Sie sich beispielsweise die folgenden Fragen:

1. Benötigen Sie eine hohe Positions- oder Geschwindigkeitsgenauigkeit?
2. Haben Energieeffizienz und Lebensdauer eine hohe Priorität?
3. Müssen Sie ein konstantes Drehmoment oder eine konstante Geschwindigkeit aufrechterhalten?
4. Haben Sie erhebliche Kosten pro Einheit oder Projektterminbeschränkungen, die sich auf die Entscheidung auswirken können?

Wenn Sie eine hohe Positionsgenauigkeit benötigen, sind Schrittmotoren bei weitem die beste Wahl, da sie mikro-gesteuert werden können, um bei Bedarf 1/100 Grad oder mehr zu bewegen. Sie können schnell rückgängig gemacht und mit Leichtigkeit in exakte Positionen verschoben werden. Dadurch sind sie perfekt für eine Reihe von Anwendungen geeignet, z. B. für Dosier- oder Industrieanwendungen, bei denen die Positionsgenauigkeit viel wichtiger ist als Effizienz oder Geschwindigkeit. Wenn Energieeffizienz für Ihr Projekt wichtiger ist als die Positionsgenauigkeit, ist es wahrscheinlich, dass ein bürstenloser Gleichstrommotor am besten geeignet ist, da dieser eine viel längere Lebensdauer als bürstenbehaftete Gleichstrommotoren bietet und effizienter ist als Schrittmotoren. Wenn Sie die wichtigsten vom Motor geforderten Eigenschaften priorisiert haben, können Sie eine Entscheidung treffen. Nachfolgend finden Sie eine einfache Übersicht über die wichtigste Methode zur Auswahl eines Motors basierend auf Ihren Hauptleistungsprioritäten.

Beste Motoroption durch die wichtigste Leistung oder den finanziellen Faktor

Kleinste Größe -Normalerweise sind bürstenlose Gleichstrommotoren die leistungsstärksten Motoren und ermöglichen es Ihnen daher, die größtmögliche Leistung in den kleinsten Bereich zu bringen. Darauf folgen gebürsteter Gleichstrom (normalerweise um 10% weniger Leistungsdichte) und Stepper (sehr viel weniger Leistungsdichte).

Positionsgenauigkeit – Schrittmotoren sind hier mit Abstand die besten. Dafür sind sie bestimmt. Ein standardmäßiger 200-Schritt-Schrittmotor mit einem 1/128 Microstep-Controller wie der ZD10 bietet bis zu 25600 Positionen in einem 360-Grad-Kreis. Es folgt ein bürstenloser Gleichstrom, der relativ genau sein kann (insbesondere wenn eine große Polzahl verwendet wird und möglicherweise ein Getriebe hinzugefügt wird). Brushed DC sind hier sehr schlecht und könnten beidieser Art der Anwendung nur sehr grob eingesetzt werden.

Höchste Geschwindigkeit – bürstenloser Gleichstrom wird bei weitem die höchste Geschwindigkeit erreichen. Sie werden dicht gefolgt von Brushed DC, was sehr schnell gehen kann. Schrittmotoren sollten für Hochgeschwindigkeitsanwendungen überhaupt nicht in Betracht gezogen werden.

Niedrigste Kosten – in der Regel gebürsteter Gleichstrom sind die niedrigsten verfügbaren Kosten. Die Kosten für schrittweise und bürstenlose Gleichstromlösungen reduzieren sich jedoch mit zunehmender Verfügbarkeit der Technologie.

Reibungslosester Betrieb – normalerweise Gleichstrom mit Bürsten Für Anwendungen wie Plattenspieler, bei denen es auf Laufruhe ankommt, empfehlen wir immer einen hochwertigen Gleichstrommotor mit Bürsten. Schrittmotoren können relativ ruhig laufen, sind aber nicht so glatt wie ein Gleichstrom mit Bürsten. Bei Anwendungen mit höherer Geschwindigkeit können bürstenlose Gleichstrom-, jedoch keine Schrittmotoren in Betracht gezogen werden.

Längste Lebensdauer – bürstenlose Gleichstrom- und Schrittmotoren. Es gibt Ausnahmen (z. B. Edelmetallmotoren), aber in den meisten Fällen hält ein bürstenloser Gleichstrommotor 5-10 mal so lange wie ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor. Der Reibungsverlust durch Bürsten, die ausbrennen können, ist dabei der wichtigste Faktor. Gut gebaute bürstenlose Gleichstrommotoren mit guten Lagern sind die beste Option, wenn die Lebensdauer kritisch ist. Als sekundärer Punkt ist auch zu argumentieren, dass sensorlose bürstenlose Gleichstrommotoren für eine lange Lebensdauer am besten sind, da für die Überwachung des Motors keine eingebauten Sensoren erforderlich sind. Das entscheidende Argument ist hier nicht, dass Sensoren die Lebensdauer des Motors an sich reduzieren, sondern dass sie eine Komponente sind, die im Motor schief gehen kann. Je einfacher die Konstruktion ist, desto weniger Fehler können sie verursachen und daher auch die längere Lebensdauer könnte vernünftigerweise erwarten.

Guter Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit – kein bürstenloser Gleichstrom! Gebürstete Gleichstrom- und Schrittmotoren sind bei niedrigen Drehzahlen (1-100 U / min) sehr gut, aber die meisten bürstenlosen Gleichstrommotoren sind sehr schlecht – insbesondere, wenn sie eine niedrige Polzahl haben. Man kann hier immer ein Getriebe hinzufügen, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn ein bürstenloser Gleichstrommotor bevorzugt wird. Bei Geschwindigkeiten <1 U / min ist ein Getriebe eine Notwendigkeit und kann zu jedem Motortyp hinzugefügt werden, je nachdem, welche Option für Ihr Projekt am besten geeignet ist.

Höchstes Drehmoment – ohne Getriebe ist es normalerweise der Fall, dass ein Schrittmotor (bei niedriger Drehzahl) das meiste Drehmoment / die größte Leistung liefert. Wenn jedoch ein hohes Drehmoment für Ihre Anwendung sehr wichtig ist, empfehlen wir ausnahmslos, ein Getriebe hinzuzufügen, um dieses deutlich zu erhöhen. Abhängig von anderen Faktoren in Ihrer Anwendung könnte hier jeder Motortyp die beste Option sein.

Fazit: Schließe es mit grundlegenden Parametern ein und mache dann die wichtigsten Funktionen für dich wichtig

Grundsätzlich gibt es Anwendungen, bei denen ein Motortyp die naheliegende Wahl ist – zum Beispiel eine Peristaltikpumpenanwendung, die eine hochauflösende Dosierung erfordert. Auf der Rückseite davon gibt es jedoch eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen es möglich ist, eine beliebige Anzahl verschiedener Motortypen zu verwenden. In solchen Anwendungen ist es wichtig, die Vor- und Nachteile der einzelnen Motortypen zu kennen und zu verstehen, wie sie sich auf die Schlüsselprioritäten Ihres spezifischen Motorsteuerungsprojekts oder Ihrer jeweiligen Anwendung beziehen. In diesem Leitfaden wurden einige der wichtigsten Punkte beschrieben, die Sie bei der Auswahl beachten sollten. Falls Sie jedoch Fragen haben, hilft Ihnen unser Team gerne weiter.

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