แรงบิดต่อเนื่องกับแรงบิดสูงสุด: รอบการทำงาน ขีดจำกัดความร้อน และเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว

แผงข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์ BLDCทุกตัวถูกลดทอนลงเหลือภาพเดียว: เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว เส้นที่ตกลงเมื่อความเร็วสูงขึ้น ภาพเดียวกันนี้บรรจุตัวเลขสองค่าที่มักถูกสับสนอยู่เสมอ - แรงบิดต่อเนื่อง ซึ่งมอเตอร์คงไว้ได้ตราบใดที่มันยังอยู่ภายในพิกัดทางความร้อนของมัน และแรงบิดสูงสุด ซึ่งมันส่งออกได้ในช่วงสั้น ๆ และไม่เกินนั้น การแยกสองค่าออกจากกันคือเรื่องของการอ่านเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วในแบบที่มันถูกวาดขึ้น: ในฐานะขอบเขตทางไฟฟ้าที่มีคำถามเชิงความร้อนพ่วงมาด้วย บทความนี้ติดตามเส้นนั้นผ่านโมดูล CubeMars หกตัว จากแอคชูเอเตอร์ข้อต่อแบบมีเกียร์อัตราทด 64:1 ลงไปถึงมอเตอร์กิมบอลแบบขับตรง และชี้ให้เห็นว่าเส้นโค้งให้คำมั่นว่าอะไร อะไรที่มันไม่ได้ระบุ และจะตรวจสอบตัวเลขเบื้องหลังมันอย่างไร

เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วแสดงอะไร

เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วพล็อตแรงบิดขาออกเทียบกับความเร็วการหมุน แรงบิดอยู่บนแกนตั้ง ความเร็วอยู่บนแกนนอน และบริเวณทำงานของมอเตอร์อยู่ใต้เส้นที่เริ่มสูงทางซ้าย - ความเร็วต่ำ แรงบิดสูง - และตกลงไปทางขวาจนตัดแกนความเร็วที่ความเร็วไร้โหลด ทุกจุดใต้เส้นนั้นเป็นหลักการแล้วคือชุดผสมของแรงบิดและความเร็วที่มอเตอร์ทำงานได้ ตัวเส้นเองคือขอบเขต และทุกสิ่งที่วิศวกรฝ่ายเลือกทำกับแผงข้อมูลจำเพาะเริ่มจากการอ่านขอบเขตนั้นให้ถูกต้อง - ซึ่งเป็นสิ่งที่ส่วนที่เหลือของบทความนี้ฝึกฝนบนแถวเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วของโมดูลจริงหกตัว

สองแกนและสองขีดจำกัด

ขีดจำกัดสองอย่างที่แยกจากกันหล่อหลอมภาพนี้ ข้อแรกเป็นทางไฟฟ้า เมื่อโรเตอร์หมุนเร็วขึ้น back EMF ที่เกิดขึ้นในขดลวดจะสูงขึ้น ส่วนต่างแรงดันที่เหลือสำหรับขับกระแสเข้าสู่เฟสต่าง ๆ จะหดลง และแรงบิดที่ไดรฟ์คงไว้ได้จะตกลง นั่นคือที่มาของความลาดชันที่ลดลง ขีดจำกัดที่สองเป็นทางความร้อน กระแสที่ไหลผ่านความต้านทานของทองแดงปล่อยความร้อนลงในขดลวด ชุดเกียร์เพิ่มการสูญเสียจากแรงเสียดทานของตัวมันเอง และแต่ละชิ้นส่วนมีอุณหภูมิที่ต้องไม่เกินเพื่อให้วัสดุ - ฉนวน แม่เหล็ก สารหล่อลื่น - อยู่รอด บนเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว มีเพียงขีดจำกัดข้อแรกจากสองข้อที่ถูกวาดไว้ พิกัดแรงบิดต่อเนื่องที่เผยแพร่บรรยายแรงบิดที่โมดูลถูกระบุให้คงไว้ได้ภายใต้เงื่อนไขการทำงานและเงื่อนไขทางความร้อนที่ผู้ผลิตระบุ: ขีดจำกัดทางไฟฟ้าจำกัดแรงบิดที่ใช้ได้ที่ความเร็วหนึ่ง ๆ ขีดจำกัดทางความร้อนจำกัดว่าความสามารถนั้นจะถูกคงไว้ได้มากเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไป และบนแอคชูเอเตอร์แบบผสานรวม การสูญเสียของชุดเกียร์กับขีดจำกัดของไดรฟ์หรือชิ้นส่วนก็หล่อหลอมบริเวณต่อเนื่องที่ใช้ได้ด้วย แถวนั้นแหละคือสิ่งที่แยกตัวเลขที่ข้อต่อสามารถพิงได้ตลอดวันออกจากตัวเลขที่มันเพียงแค่แวะไป

เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่วาดจากขีดจำกัดทางไฟฟ้าเพียงลำพังจึงเป็นเอกสารที่มองโลกในแง่ดี มันตอบว่าไดรฟ์บังคับมอเตอร์ให้ทำอะไรได้บ้าง มันไม่ได้ตอบว่ามอเตอร์ทำสิ่งนั้นต่อไปได้นานเท่าใด ครึ่งทางความร้อนของคำตอบอยู่ในแถวแยกต่างหาก - กระแสพิกัด อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น รอบการทำงาน - และอยู่ในช่องว่างระหว่างค่าแรงบิดต่อเนื่องกับค่าแรงบิดสูงสุด การอ่านเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วหมายถึงการอ่านทั้งสองครึ่งร่วมกัน และครึ่งหลังคือส่วนที่ตัวเส้นเองซ่อนไว้

เหตุใดเส้นโค้งจึงลาดลง

ความลาดชันของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วไม่ใช่จุดอ่อนของมอเตอร์ แต่มันเป็นผลของแรงดันบัสที่ถูกกำหนดไว้ ที่สภาวะหยุดนิ่ง back EMF เป็นศูนย์ ดังนั้นไดรฟ์ไม่ต้องเอาชนะแรงดันที่เกิดจากความเร็ว กระแสและแรงบิดที่ไปถึงได้ที่นั่นยังคงถูกจำกัดด้วยตัวควบคุม ความต้านทานของขดลวด ขีดจำกัดกระแสของไดรฟ์ และเงื่อนไขการทำงาน เมื่อความเร็วสูงขึ้น back EMF ใช้แรงดันจ่ายไปมากขึ้น ส่วนที่เหลือสำหรับขับกระแสน้อยลง และแรงบิดที่ใช้ได้ตกลงอย่างเป็นเส้นตรงโดยประมาณจนกระทั่งแรงดันสองค่าสมดุลกันและไม่เหลือกระแส: จุดตัดนั้นคือความเร็วไร้โหลด เปลี่ยนแรงดันจ่ายและเส้นทั้งเส้นเคลื่อนตามไปด้วย นั่นคือเหตุผลที่มอเตอร์ตัวเดียวกันสามารถเผยแพร่เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่ต่างกันหลายเส้นบนแผงข้อมูลจำเพาะแผงเดียว

RI80 V2.0 มอเตอร์ไร้เฟรมแบบ inrunner แสดงผลนี้ข้ามแรงดันบัสสามค่า ความเร็วไร้โหลดที่เผยแพร่อยู่ที่ 1480 rpm บน 24 V, 2220 rpm บน 36 V และ 2960 rpm บน 48 V - stator และ rotor ชุดเดียวกันที่ถูกวาดเป็นเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วสามเส้น แต่ละเส้นถูกยืดออกไปตามแกนความเร็วมากขึ้นเมื่อแรงดันจ่ายสูงขึ้น ความเร็วพิกัดที่เผยแพร่เคลื่อนไปในทางเดียวกัน: 1135, 1785 และ 2430 rpm โมดูลที่ถูกระบุเทียบกับเส้นโค้ง 24 V จะไปไม่ถึงความเร็วที่เส้นโค้ง 48 V ให้คำมั่นไว้ และเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่ถูกอ่านโดยไม่มีแรงดันบัสของมันคือเอกสารครึ่งเดียว

แรงบิดต่อเนื่องกับแรงบิดสูงสุด: เส้นแบ่งอยู่ตรงไหน

แรงบิดต่อเนื่องคือค่าที่มอเตอร์คงไว้ในขณะที่อุณหภูมิของมันทรงตัวมากกว่าที่จะสูงขึ้น - โหลดที่มันแบกได้ตลอดช่วงการทำงานของเครื่องจักรภายในพิกัดทางความร้อนของมัน แรงบิดสูงสุดคือส่วนเผื่อชั่วขณะ: แรงบิดที่ใช้ได้ในช่วงสั้น ๆ ซึ่งข้อต่อเร่งความเร็ว ขาลงแตะพื้น หรือก้ามจับรับโหลด สองค่านี้คือการอ่านเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วเส้นเดียวกันสองครั้งที่เวลารับสัมผัสต่างกัน และการรวมสองค่าเข้าด้วยกันคือความผิดพลาดในการกำหนดขนาดที่พบบ่อยที่สุดในการออกแบบข้อต่อ โมดูลที่กำหนดขนาดบนแรงบิดสูงสุดจะร้อนเกินเมื่อโหลดเป็นแบบต่อเนื่อง โมดูลที่กำหนดขนาดบนแรงบิดต่อเนื่องเพียงลำพังอาจหนักและช้ากว่าที่ภาระงานต้องการ เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่วาดสำหรับข้อต่อหุ่นยนต์ถูกอ่านเทียบกับคำถามนั้นพอดี: ส่วนใดของเส้นที่อยู่อาศัยได้ และนานเท่าใด

อัตราส่วนสูงสุดต่อพิกัดในหกโมดูล

หารแถวแรงบิดสูงสุดที่เผยแพร่ของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วด้วยแถวแรงบิดต่อเนื่องที่เผยแพร่ และโมดูลหกตัวที่เปรียบเทียบกันในบทความนี้จะตกลงในช่วงแคบ การคำนวณคือ 120 Nm หาร 48 Nm ซึ่งเป็น 2.5 บน AK80-64 KV80; 72 หาร 24 ซึ่งเป็น 3.0 บน AK60-39 V3.0; 53 หาร 18 ประมาณ 2.9 บน AK10-9 V3.0; 5.5 หาร 1.8 ประมาณ 3.1 บน AKE40-6; 4.1 หาร 1.45 ประมาณ 2.8 บน RI80 V2.0; และ 1.5 หาร 0.6 ซึ่งเป็น 2.5 อีกครั้ง บน GL60 II เหล่านี้เป็นอัตราส่วนที่ถูกคำนวณขึ้น คำนวณจากตัวเลขที่เผยแพรมากกว่าที่จะถูกเผยแพร่เป็นแถว และในกลุ่มตัวอย่างนี้ อัตราส่วนสูงสุดต่อพิกัดที่คำนวณขึ้นอยู่ในช่วงประมาณ 2.5 ถึง 3.1 ช่วงนี้บรรยายโมดูลหกตัวนี้ มากกว่าที่จะเป็นช่วงพิกัดสากล อัตราส่วนขึ้นอยู่กับกระแสสูงสุดที่ไดรฟ์อนุญาต ระยะเวลาที่กระแสนั้นได้รับอนุญาตให้ไหล มวลความร้อนและการระบายความร้อนของโมดูล ขีดจำกัดเชิงกลของชุดเกียร์และขั้นเอาต์พุต และนิยามที่ผู้ผลิตใช้กับแรงบิดพิกัดและแรงบิดสูงสุด เมื่อประเมินโมดูลอื่น ให้ตรวจสอบนิยามเหล่านั้นร่วมกับระยะเวลาหรือเงื่อนไขการทดสอบทางความร้อนที่เผยแพร่ไว้ มากกว่าที่จะปฏิบัติต่อช่วงนี้เป็นเกณฑ์ผ่านหรือไม่ผ่าน

สิ่งที่แรงบิดสูงสุดส่วนเพิ่มมาจากคือกระแส ไม่ใช่สนามแม่เหล็ก AK60-39 V3.0 เผยแพร่กระแสพิกัด 4.5 A เทียบกับกระแสสูงสุด 17 A; AK10-9 V3.0 เผยแพร่ 10.7 A เทียบกับ 31.9 A; AKE40-6 เผยแพร่ 2.5 A เทียบกับ 8 A วงจรแม่เหล็กไม่ได้แข็งแรงขึ้นเมื่อโมดูลเข้าสู่โซนแรงบิดสูงสุดของมัน - ไดรฟ์เพียงแค่ดันกระแสให้มากขึ้น และสำหรับขดลวดหนึ่ง ๆ ภายใต้เงื่อนไขที่เทียบเคียงได้ การสูญเสียในทองแดงสูงขึ้นโดยประมาณตามกำลังสองของกระแสนั้น การทำงานที่กระแสสามเท่าจึงหมายถึงการสูญเสียในขดลวดประมาณเก้าเท่า นั่นคือเหตุผลที่โซนแรงบิดสูงสุดถูกกำหนดเวลาไว้และโซนต่อเนื่องไม่ได้ถูกกำหนด อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนแรงบิดสูงสุดต่อแรงบิดต่อเนื่องไม่ควรถูกอ่านเป็นอัตราส่วนกระแสโดยตรง: ค่าคงที่แรงบิด นิยามของพิกัด ขีดจำกัดของไดรฟ์ และด้านของชุดเกียร์ที่ตัวเลขถูกวัด ล้วนต่างกันในโมดูลที่เปรียบเทียบกันที่นี่ สิ่งที่ยืนหยัดได้คือทิศทางของการแลกเปลี่ยน - แรงบิดส่วนเพิ่มถูกซื้อด้วยกระแสส่วนเพิ่ม และกระแสถูกจ่ายด้วยความร้อน

ผลต่อการเลือกของต้นทุนนั้น - ข้อต่อต้องการแรงบิดมากเพียงใดจริง ๆ และงบประมาณทางความร้อนไปอยู่ที่ใด - ถูกทำงานผ่านใน วิธีเลือกแอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์แรงบิดสูง ซึ่งกล่าวถึงปลายแรงบิดสูงของคำถามเดียวกันจากด้านการกำหนดขนาด

แรงบิดพิกัด แรงบิดหยุดนิ่ง และเส้นทางความร้อน

แรงบิดพิกัดและแรงบิดต่อเนื่องถูกใช้สลับกันในแผงข้อมูลจำเพาะส่วนใหญ่ในคลาสนี้ และสำหรับการเลือกในทางปฏิบัติ สองค่าสามารถถูกอ่านเป็นข้อความเดียวกัน: แรงบิดที่โมดูลทำงานในสภาวะความร้อนคงที่ บริเวณเรียบของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่เครื่องจักรอยู่อาศัยได้ แรงบิดหยุดนิ่งต่างออกไป มันคือแรงบิดที่ความเร็วศูนย์ภายใต้กระแสสูงสุด - ปลายด้านซ้ายบนของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว - และบนมอเตอร์ BLDC มันเป็นจุดที่ขดลวดครอบครองได้เพียงชั่วครู่ เพราะความเร็วศูนย์หมายถึงไม่มีการระบายความร้อนแบบพาความร้อนจากโรเตอร์ในขณะที่ความร้อนจากความต้านทานอยู่ที่ระดับสูงสุด มอเตอร์ที่คงแรงบิดหยุดนิ่งไว้คือเครื่องทำความร้อนที่มีเพลาติดอยู่ แผงข้อมูลจำเพาะที่พิมพ์ค่าแรงบิดหยุดนิ่งโดยไม่มีระยะเวลากำลังพิมพ์ขอบเขตทางไฟฟ้า มากกว่าจุดทำงาน

ความร้อนมาจากไหน

แหล่งความร้อนสามแหล่งอยู่ภายในแอคชูเอเตอร์แบบมีเกียร์ และแต่ละแหล่งเด่นในมุมต่างกันของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว การสูญเสียในทองแดงปรับขนาดตามกำลังสองของกระแสและเด่นที่ความเร็วต่ำกับแรงบิดสูง - โซนแรงบิดสูงสุด การสูญเสียในเหล็กปรับขนาดตามความเร็วและฟลักซ์ และมันเกิดขึ้นแม้เมื่อมอเตอร์รับโหลดเบา การสูญเสียของชุดเกียร์ตามแรงบิดที่ถูกส่งผ่านและอัตราทด และมันตกลงในเรือนมากกว่าขดลวด ซึ่งสำคัญเพราะเรือนและขดลวดมีค่าคงที่เวลาทางความร้อนต่างกัน เส้นทางความร้อนจากแต่ละแหล่งไปยังอากาศสภาพแวดล้อม - ผ่าน stator เรือน หน้าแปลนยึด - ตัดสินว่าแต่ละแหล่งสะสมเร็วเพียงใด โมดูลที่ถูกยึดด้วยสลักเกลียวเข้ากับโครงอะลูมิเนียมระบายความร้อนต่างจากโมดูลตัวเดียวกันที่แขวนอยู่บนขายึดที่พิมพ์ขึ้น และไม่มีสภาวะใดในสองสภาวะที่ปรากฏในเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว

นี่คือขีดจำกัดที่ซื่อตรงของการอ่านเส้นโค้ง ค่าแรงบิดต่อเนื่องที่เผยแพร่ถูกวัดภายใต้เงื่อนไขการทดสอบของผู้ผลิต ซึ่งโดยปกติหมายถึงการติดตั้งที่ระบุและอุณหภูมิสภาพแวดล้อมที่ระบุ และแผงข้อมูลจำเพาะแทบไม่เคยระบุซ้ำ เมื่อแอปพลิเคชันออกห่างจากเงื่อนไขเหล่านั้น ค่าแรงบิดต่อเนื่องที่ใช้ได้จะเคลื่อน และทิศทางคือลงล่าง นั่นยังเป็นเหตุผลที่แถวแรงบิดต่อเนื่อง มากกว่าแถวแรงบิดสูงสุด เป็นแถวที่ตอบสนองต่อคุณภาพการติดตั้ง

แรงดันบัสเลื่อนเส้นโค้งทั้งเส้น

แถวพิกัดเปลี่ยนไปตามแรงดันจ่าย และ RI80 V2.0 เผยแพร่ภาพทั้งหมด: แรงบิดพิกัด 1.45 Nm พร้อมความเร็วพิกัด 1135, 1785 และ 2430 rpm เทียบกับ 24, 36 และ 48 V GL60 II KV28 เผยแพร่ผลเดียวกันในรูปสองแผงบนหน้าเดียว ที่แรงดันใช้งาน 16 V มอเตอร์กิมบอลระบุแรงบิดสูงสุด 1 Nm และความเร็วพิกัด 153 rpm; แผง 24 V ระบุ 1.5 Nm และ 319 rpm สองแผงรายงานมวลมอเตอร์เดียวกันและการจัดวาง 24N28P แบบเดียวกันในขณะที่เผยแพร่ความเร็วพิกัดและแรงบิดสูงสุดที่ต่างกัน นั่นคือเหตุผลที่แรงดันจ่ายที่ระบุต้องเป็นส่วนหนึ่งของการอ่านเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่เผยแพร่ใด ๆ ว่าเงื่อนไขการทดสอบของผู้ผลิตเทียบเคียงได้ในด้านอื่นหรือไม่ ไม่ได้ถูกระบุไว้บนหน้า ดังนั้นความแตกต่างทั้งหมดไม่ควรถูกอ้างอิงไปที่แรงดันเพียงลำพังก่อนที่สิ่งนั้นจะได้รับการยืนยัน เมื่อแผงข้อมูลจำเพาะสองแผงขัดแย้งกันเรื่องมอเตอร์ที่คล้ายกัน แรงดันบัสที่เส้นโค้งถูกวาดขึ้นเป็นหนึ่งในสิ่งแรก ๆ ที่ต้องตรวจสอบ

บนบัส 48 V ฟิสิกส์ชุดเดียวกันยกความเร็วขึ้นและเปลี่ยนภาพของระบบในแบบที่เลยมอเตอร์ออกไป และข้อจำกัดเหล่านั้น - ความพร้อมของแหล่งจ่าย ความปลอดภัย ความเข้ากันได้ของไดรฟ์ - ถูกชี้ไว้ใน แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ 48 V: รุ่น ประโยชน์ และข้อจำกัดของระบบ

รอบการทำงาน: แรงบิดสูงสุดคงอยู่ได้นานเท่าใด

ค่าแรงบิดสูงสุดที่ไม่มีระยะเวลาคือคำมั่นที่ไม่มีนาฬิกา และตัวเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วเองเงียบเรื่องเวลา: มันแสดงสิ่งที่ไดรฟ์สั่งได้ และไม่ได้กล่าวอะไรเรื่องบ่อยเพียงใดหรือนานเท่าใด ระยะเวลาถูกกำหนดโดยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น: ขดลวดร้อนขึ้นไปทางขีดจำกัดของมันในอัตราที่ขึ้นอยู่กับกำลังสองของกระแส และโซนแรงบิดสูงสุดสิ้นสุดเมื่ออุณหภูมิไปถึงจุดนั้น หน้าโมดูลส่วนใหญ่ในคลาสนี้ไม่ได้พิมพ์ตัวเลขเดียวสำหรับเรื่องนี้ เพราะคำตอบที่ซื่อตรงขึ้นอยู่กับว่าโมดูลเริ่มต้นทางความร้อนที่ใด มันถูกติดตั้งอย่างไร และเกิดอะไรขึ้นระหว่างเหตุการณ์สูงสุด รอบการทำงานคือสะพานระหว่างครึ่งทางไฟฟ้ากับครึ่งทางความร้อนของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว และมันคือจุดที่โปรไฟล์โหลดพบกับขีดจำกัดของโมดูล สิ่งที่หน้าเหล่านั้นเผยแพร่ก็เพียงพอสำหรับการให้เหตุผล: ค่าต่อเนื่องเป็นจุดยึดที่มั่นคง คู่กระแสเป็นตัวคูณของการเกิดความร้อน และบางหน้ามีจุดทำงานที่วัดได้ซึ่งบรรยายโซนที่คงไว้ได้โดยตรง

การอ่านตารางอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

หน้าของ AKE40-6 KV90 ระบุจุดทำงานที่วัดได้ มากกว่าเส้นโค้งที่วาดขึ้น: 1.5 Nm ที่ 260 rpm, 2 Nm ที่ 233 rpm และ 2.5 Nm ที่ 206 rpm เมื่ออ่านร่วมกัน สามจุดแสดงแรงบิดที่คงไว้ได้ซึ่งสูงขึ้นเมื่อความเร็วที่มันถูกรายงานลดลง มันบรรยายสมรรถนะการทำงานที่ถูกรายงานที่ชุดผสมแรงบิดและความเร็วสามชุดนั้น เพียงลำพังมันไม่ใช่เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่สมบูรณ์ ไม่ใช่ข้อกำหนดระยะเวลาของแรงบิดสูงสุด และไม่ใช่ขีดจำกัดของรอบการทำงาน และหน้าไม่ได้เผยแพร่ระยะเวลาการทดสอบ การติดตั้ง หรือเงื่อนไขสภาพแวดล้อมที่อยู่เบื้องหลัง ก่อนที่จุดเหล่านั้นจะถูกนำไปเทียบกับค่าแรงบิดต่อเนื่อง 1.8 Nm และแรงบิดสูงสุด 5.5 Nm ที่เผยแพร่ นิยามและเงื่อนไขการทดสอบเบื้องหลังพิกัดแต่ละค่าต้องได้รับการยืนยันกับผู้ผลิต สิ่งที่หน้านี้จัดให้ผิดปกติ: จุดที่วัดได้ มากกว่าตัวเลขหัวข้อเดียว ซึ่งจากจุดเหล่านั้นส่วนที่คงไว้ได้ของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วสามารถถูกให้เหตุผลได้ มากกว่าถูกสมมติขึ้น

สำหรับเครื่องจักรที่เคลื่อนที่ รอบการทำงานคือเลขคณิตของการเดิน ขาของหุ่นยนต์สี่ขาต้องการแรงบิดสูงระหว่างช่วงยืนและแทบไม่ต้องการเลยระหว่างช่วงแกว่ง ดังนั้นข้อต่อใช้เวลาส่วนหนึ่งของแต่ละก้าวในโซนแรงบิดสูงสุดและส่วนที่เหลือในการระบายความร้อน - ว่างบประมาณนั้นถูกเบิกจ่ายข้ามวัฏจักรการเดินทั้งวัฏจักรอย่างไร และมันทำอะไรกับขีดจำกัดด้านแรงบิด ความเร็ว และความร้อนของมอเตอร์ ถูกทำงานผ่านใน การเลือกมอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์สี่ขา: แรงบิด ความเร็ว และขีดจำกัดความร้อน เลขคณิตเดียวกันครอบคลุมแขนกลที่รับโหลด โครงกระดูกภายนอกที่ช่วยการเปลี่ยนก้าว หรือแอปพลิเคชันใดก็ตามที่โหลดของมันเป็นลำดับของเหตุการณ์มากกว่าค่าคงที่ ตัวเลขที่การเดินลงตัวคือข้อกำหนดแรงบิดต่อเนื่องอันดับแรกและข้อกำหนดแรงบิดสูงสุดอันดับที่สอง และมีเพียงข้อแรกจากสองข้อที่เป็นที่ซึ่งเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วสามารถถูกอยู่อาศัยได้

การอ่านเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วบนแผงข้อมูลจำเพาะจริง

ตารางข้อมูลจำเพาะบีบอัดเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วลงเป็นแถว และการบีบอัดสูญเสียบริบท เว้นแต่ผู้อ่านจะรู้ว่าแต่ละแถวถูกวัดที่ด้านใดของชุดเกียร์ และแต่ละแถวสมมติแรงดันบัสใด - สองบริบทที่เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วไม่สามารถบรรจุในช่องตารางได้ แถวแรงบิดต่อเนื่องและแรงบิดสูงสุดด้านล่างถูกทำซ้ำตามที่เผยแพร่ทุกประการ โมดูลหกตัวครอบคลุมสเปกตรัมทั้งหมด - การลดรอบลึก 64:1 ระดับกลาง 39:1 ระดับตื้น 9:1 แบบ quasi direct drive 6:1 และมอเตอร์ขับตรงสองตัวที่ไม่มีขั้นลดรอบเลย - ซึ่งทำให้ตารางเป็นแบบฝึกหัดการอ่านในตัวมันเอง

หกโมดูลเป็นชุดข้อมูลจำเพาะชุดเดียว

แถวตามที่เผยแพร่บนหน้าผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตแต่ละราย โดยตัวเลขหลายแรงดันถูกทำซ้ำตามที่พิมพ์ทุกประการ: AK80-64 เผยแพร่ความเร็วพิกัดหนึ่งค่าต่อแรงดันบัสหนึ่งค่า และ RI80 หนึ่งค่าต่อแรงดันบัสหนึ่งขั้น ความเร็วพิกัดของแอคชูเอเตอร์แบบผสานรวมสี่ตัวเป็นค่าฝั่งขาออก ซึ่งถูกวัดหลังขั้นลดรอบ; มอเตอร์ขับตรงสองตัวเผยแพร่ความเร็วฝั่งมอเตอร์ ชื่อรุ่นบรรจุค่า KV ไว้แล้ว ดังนั้นจึงไม่มีคอลัมน์ KV แยกต่างหาก ตัวเลขเหล่านี้ถูกทำซ้ำจากหน้าผู้ผลิตที่ถูกอ้างถึง; นิยามของพิกัดและเงื่อนไขการทดสอบอาจต่างกันข้ามรุ่น และแรงบิดสูงสุดถูกเผยแพร่โดยไม่มีระยะเวลาบนหน้าเหล่านี้ ดังนั้นตารางนี้เป็นการเปรียบเทียบข้อมูลจำเพาะ มากกว่าการทดสอบสมรรถนะแบบควบคุม ตรวจสอบเงื่อนไขการทำงานและขอบเขตการวัดก่อนใช้ค่าเหล่านี้สำหรับการกำหนดขนาดระบบ

อ่านลงมาตามคอลัมน์แรงบิดและเรื่องราวของการลดรอบเล่าเอง AK80-64 เผยแพร่แรงบิดต่อเนื่อง 48 Nm และแรงบิดสูงสุด 120 Nm จากเรือน 850 g เพราะขั้น planetary 64:1 อยู่ระหว่างขดลวดกับทางออก AK10-9 V3.0 ซึ่งเป็นโมดูลที่ใหญ่และหนักกว่าที่ 940 g เผยแพร่แรงบิดน้อยกว่า - 18 Nm ต่อเนื่องและ 53 Nm สูงสุด - เพราะขั้น 9:1 ของมันคูณได้น้อยกว่าและมันซื้อความเร็วแทน: ความเร็วขาออกพิกัด 235 rpm เทียบกับ 23 rpm ที่ปลายลึกของ AK80-64 บนบัส 24 V ไม่มีคอลัมน์ใดดีกว่า พวกมันเป็นจุดต่างกันบนเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วเส้นเดียวกัน ซึ่งถูกเลือกสำหรับข้อต่อที่ต่างกัน เข่าบนหุ่นยนต์มนุษย์และไหล่บนแขนกลหยิบวางต้องการมุมต่างกันของภาพ

ในภาคสนาม AK80-64 และ AK10-9 V3.0 ปรากฏในบทบาทเหล่านี้พอดี - กรณีศึกษาด้านบนจับคู่ทั้งสองในแพลตฟอร์มงานวิจัยการฟื้นฟู ซึ่งโมดูลอัตราทดลึกจ่ายแรงบิดต่อเนื่อง 48 Nm ของมันที่ข้อต่อรับโหลดสูง และโมดูลอัตราทดตื้นรับใช้ในจุดที่ความเร็วขาออกสำคัญ AKE40-6 ครอบคลุมปลายแบบสวมใส่ของตระกูลเดียวกัน และตำแหน่งของมันในการอภิปรายเรื่องข้อต่อโครงกระดูกภายนอกถูกชี้ไว้ใน AKE40-6 KV90 และ AKE50-8 KV110: แอคชูเอเตอร์ QDD ขนาดกะทัดรัดสำหรับงานสวมใส่

เมื่อตัวเลขที่เผยแพร่ไม่ตรวจสอบตัวเอง

แถวพิกัดของแผงข้อมูลจำเพาะควรปิดเข้าหากัน: คูณแรงบิดพิกัดด้วยความเร็วพิกัดและด้วย 0.10472 - ตัวประกอบที่แปลง rpm เป็นเรเดียนต่อวินาที - และผลลัพธ์ควรตกลงใกล้กำลังพิกัดที่เผยแพร่ AK60-39 V3.0 ปิดได้อย่างเรียบร้อย: แรงบิดต่อเนื่อง 24 Nm ของมันที่ 70 rpm ให้ประมาณ 176 W เทียบกับ 176 W ที่เผยแพร่ AK80-64 ไม่เรียบร้อยเท่า มันเผยแพร่กำลังพิกัด 220 W และความเร็วพิกัด 23 rpm ที่ 24 V กับ 48 rpm ที่ 48 V; การคำนวณให้ประมาณ 116 W ที่จุดแรกและประมาณ 241 W ที่จุดที่สอง และค่าที่เผยแพร่อยู่ระหว่างจุดบัสสองจุด มากกว่าที่จะตรงกับจุดใดจุดหนึ่ง แถวที่เผยแพร่ไม่ได้พิสูจน์ว่าค่ากำลังพิกัดและจุดแรงบิดกับความเร็วเฉพาะแรงดันทั้งสองจุดอ้างถึงเงื่อนไขการทำงานเดียวกันหรือไม่ ดังนั้นความแตกต่างควรถูกยกเป็นประเด็นเพื่อตรวจสอบกับผู้ผลิต มากกว่าที่จะถูกอ้างอิงไปที่เงื่อนไขการทดสอบที่ไม่ได้บันทึกไว้หรือถูกปัดเศษทิ้ง บทเรียนทั่วไปยังคงอยู่: ตัวเลขเบื้องหลังเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วสมควรถูกตรวจสอบก่อนที่การออกแบบจะผูกมัดกับมัน และแถวที่ไม่ยอมปิดเข้ากับแถวข้างเคียงคือสัญญาณ มากกว่าตัวพิมพ์ผิด ในกรณีที่ค่าหนึ่งคลุมเครือ เอกสารของผู้ผลิตสำหรับโมดูลที่เฉพาะเจาะจงคือผู้มีอำนาจ

อัตราทดและภาระสะท้อนที่ทางออก

ชุดเกียร์แลกความเร็วขาออกกับการคูณแรงบิด ซึ่งทำให้อัตราทดเป็นปัจจัยสำคัญในตำแหน่งที่โมดูลอยู่บนเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว ความสามารถขาออกของโมดูลยังขึ้นอยู่กับตัวมอเตอร์เอง ขีดจำกัดของไดรฟ์ ประสิทธิภาพการส่งกำลัง และพิกัดการทำงานของผู้ผลิต ดังนั้นอัตราทดเป็นคานงัด มากกว่าภาพทั้งหมด มันยังนำผลที่เส้นโค้งไม่ได้วาดเข้ามาด้วย: ในแบบจำลองการส่งกำลังด้วยเฟืองในอุดมคติ ความเฉื่อยของโหลดที่สะท้อนไปยังฝั่งมอเตอร์ปรับขนาดตามส่วนกลับของกำลังสองของอัตราทด; ขั้นลดรอบเพิ่มแบ็คแลชและแรงเสียดทานของตัวมันเอง; และมันตัดสินว่าแรงภายนอกที่ทางออกจะส่งผ่านไปถึงมอเตอร์ในรูปความปั่นป่วนที่ตัวควบคุมรับรู้ได้มากเพียงใด อัตราทดห้าค่าในตารางด้านบน - 64:1, 39:1, 9:1, 6:1 และไม่มี - คือคำตอบห้าคำตอบที่ต่างกันต่อการแลกเปลี่ยนนั้น โดยแต่ละค่าวางโมดูลไว้ที่จุดต่างกันบนเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว มากกว่าห้าระดับคุณภาพ

อัตราทดทำอะไรกับทางออก

บนแอคชูเอเตอร์แบบผสานรวม ความเร็วที่เผยแพร่ทุกค่าเป็นค่าฝั่งขาออก ซึ่งถูกวัดหลังขั้นลดรอบ AK80-64 เผยแพร่แรงบิดต่อเนื่อง 48 Nm ของมันที่ 23 rpm บน 24 V และที่ 48 rpm บน 48 V; AK60-39 V3.0 เผยแพร่ 24 Nm ต่อเนื่องที่ 70 rpm; AK10-9 V3.0 เผยแพร่ 18 Nm ต่อเนื่องที่ 235 rpm การเปรียบเทียบแถวเหล่านั้นคือการเปรียบเทียบข้อต่อที่เสร็จสมบูรณ์ และมันคือการเปรียบเทียบที่ผู้สร้างเครื่องจักรต้องการจริง ๆ แต่เมื่อเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วถูกอ้างสำหรับมอเตอร์เปลือยภายในโมดูล อัตราทดต้องถูกนำมาคิดก่อนที่ตัวเลขจะมีความหมายใด ๆ ที่ทางออก และการลืมขั้นตอนนั้นเป็นหนึ่งในความผิดพลาดคลาสสิกของการอ่านแผงข้อมูลจำเพาะ ความระมัดระวังเดียวกันใช้ในทางกลับกันสำหรับความเฉื่อย: ในแบบจำลองการส่งกำลังด้วยเฟืองในอุดมคติ ความเฉื่อยของโหลดที่สะท้อนไปยังฝั่งมอเตอร์ปรับขนาดตามส่วนกลับของกำลังสองของอัตราทด ดังนั้นขั้นลดรอบ 64:1 สะท้อนความเฉื่อยของโหลดไปยังมอเตอร์น้อยกว่าขั้นลดรอบ 6:1 อย่างมีนัยสำคัญ พลวัตของระบบจริงยังขึ้นอยู่กับความแข็งของการส่งกำลัง แรงเสียดทาน และส่วนที่เหลือของชุดขับ นั่นคือเหตุผลที่ข้อต่อ quasi direct drive รับรู้โหลดได้โดยตรงกว่าและข้อต่ออัตราทดสูงรับรู้มันน้อยกว่า

ปลายอัตราทดต่ำของการแลกเปลี่ยนนั้น - สิ่งที่ขั้นลดรอบ 8:1 ซื้อได้ในด้านความสามารถในการขับย้อนกลับ ความเฉื่อยสะท้อน และความโปร่งใสของแรง และสิ่งที่มันเสียไปในด้านแรงบิด - ถูกกล่าวถึงอย่างลึกซึ้งใน แอคชูเอเตอร์ QDD: สิ่งที่อัตราทด 8:1 มอบให้

การขับตรงโดยไม่มีขั้นลดรอบ

ถอดขั้นลดรอบออกทั้งหมดและเส้นโค้งเป็นของมอเตอร์เพียงลำพัง RI80 V2.0 ถูกส่งมอบในรูปชุดไร้เฟรม - stator และ rotor ไม่มีเรือน ไม่มีตลับลูกปืน - และเผยแพร่แรงบิดต่อเนื่อง 1.45 Nm และแรงบิดสูงสุด 4.1 Nm ที่ความเร็วฝั่งมอเตอร์ 1135 rpm ขึ้นไป ขึ้นอยู่กับแรงดันบัส GL60 II เป็นมอเตอร์กิมบอลแบบขับตรงที่ถูกระบุที่แรงบิดต่อเนื่อง 0.6 Nm และแรงบิดสูงสุด 1.5 Nm บนแผง 24 V ของมัน แถวเหล่านั้นบรรยายความสามารถด้านแรงบิดที่เผยแพร่ของมอเตอร์; ว่ากล้องหนึ่ง ๆ จะอยู่นิ่งบนแกนหนึ่ง ๆ ได้หรือไม่ขึ้นอยู่กับน้ำหนักบรรทุก จุดศูนย์กลางมวลของมัน การจัดวางแกน ตัวควบคุม และเงื่อนไขการทำงาน และรูปร่างของบริเวณที่ใช้ได้ของเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วควรถูกนำมาจากเส้นโค้งหรือข้อมูลการทดสอบที่ผู้ผลิตเผยแพร่ มากกว่าที่จะถูกอนุมานจากพิกัดแรงบิดเพียงลำพัง การถอดขั้นลดรอบออกจะกำจัดแบ็คแลชที่มาจากการขบของเกียร์และการสะท้อนความเฉื่อยผ่านชุดเกียร์จริง ในขณะที่ระยะฟรีของตลับลูกปืน ความยืดหยุ่นของโครงสร้าง และความเฉื่อยของโหลดที่กระทำต่อเพลาโดยตรงยังคงอยู่ ต้นทุนคือความหนาแน่นของแรงบิด: การไปถึงแรงบิดต่อเนื่อง 48 Nm โดยไม่มีขั้นลดรอบจะต้องการมอเตอร์ไร้เฟรมที่มีขนาดต่างไปโดยสิ้นเชิง เรื่องราวการปรับขนาดที่ถูกเล่าไว้ใน มอเตอร์แรงบิดไร้เฟรมแรงบิดสูง: แรงบิดมาจากไหน วิธีเลือกชุด stator และ rotor เอง - ซอง รูเจาะ การติดตั้งทางความร้อน - ถูกครอบคลุมใน มอเตอร์แรงบิดไร้เฟรม: การเลือกชุด stator และ rotor สำหรับข้อต่อหุ่นยนต์

คำถามที่พบบ่อย

การอ่านเส้นโค้งคือห่วงโซ่ข้อหนึ่งในสายของการตัดสินใจเรื่องข้อต่อ การป้อนกลับตัดสินว่าตัวควบคุมรู้อะไร และด้านการวัดถูกครอบคลุมใน ความละเอียดของเอนโค้ดเดอร์ที่ข้อต่อหุ่นยนต์: บิต ระยะฟรี และความสามารถในการทำซ้ำ ขั้นลดรอบตัดสินว่าแรงบิดและความเฉื่อยแปลระหว่างมอเตอร์กับโหลดอย่างไร ตามที่ชี้ไว้ด้านบน แรงบิด ขีดจำกัดความร้อน และรอบการทำงานตัดสินว่าแอปพลิเคชันสามารถอยู่อาศัยบนเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วได้มากเพียงใด - ซึ่งเป็นหัวข้อของบทความนี้ โมดูลสามารถถูกกรองตามแรงบิดพิกัดและแรงบิดสูงสุดข้ามหมวดหมู่ได้ใน การเลือก และเปรียบเทียบเคียงข้างกันใน เปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ โดยกลุ่มแบบผสานรวมอยู่ภายใต้ แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ และมอเตอร์เปลือยอยู่ภายใต้ มอเตอร์แรงบิดไร้เฟรม