Jak bezkomutátorový stejnosměrný převodový motor snižuje hluk v průmyslových aplikacích?

Automatizované řízené vozidlo (AGV) o hmotnosti 650 kg, které se pohybovalo halou pro balení potravin rychlostí 1,2 m/s, vyzařovalo hluk pohonu 73 dBA se svým původním kartáčovaným stejnosměrným převodovým motorem. Poté, co bylo stejné vozidlo znovu vybaveno 48 V bezkomutátorový stejnosměrný převodový motor a přesným planetárním stupněm klesla naměřená hladina na 61 dBA při stejné rychlosti a vzdálenosti. Tento rozdíl 12 dB není marketingový údaj; pochází z odstranění kontaktu kartáč-komutátor, utažení přesnosti záběru ozubených kol a zkrácení dráhy vibrací do rámu stroje.

Tento článek vysvětluje, jak bezkomutátorový stejnosměrný převodový motor snižuje hluk v průmyslových aplikacích, kam až může redukce skutečně zajít a která rozhodnutí o součástech rozhodují o konečném počtu. Stručně řečeno: motor odstraňuje dominantní vysokofrekvenční zdroj a převodovka určuje, kolik zbývajících vibrací bude slyšet. Interakce mezi těmito dvěma je důvodem, proč samotná výměna motoru jen zřídka poskytuje všechny možné výhody.

Eliminace tření kartáče Odstraňuje zdroj hluku s nejvyšší frekvencí

Přepněte stejnosměrný motor z kartáčované na bezkomutátorovou komutaci a nejhlasitější zdroj hluku zmizí dříve, než dojde k jakékoli jiné změně.

V kartáčovaném stejnosměrném motoru kloužou uhlíkové kartáče po segmentech komutátoru. Při každém přechodu segmentu je proud přerušen a restartován, což generuje mikrooblouky a mechanický kontaktní šum. Výsledkem je širokopásmový šum nejsilnější mezi 3 kHz a 8 kHz, což je pásmo, kde je lidský sluch nejcitlivější. To je důvod, proč kartáčovaný motor zní drsně, i když je jeho celkový decibel mírný. Bezkomutátorový stejnosměrný převodový motor nahrazuje mechanický komutátor elektronickou komutací spouštěnou Hallovým senzorem. Nejsou zde žádné kartáče, které by se daly klouzat, žádné oblouky, které by syčely, a žádné periodické přerušení kontaktu.

Typická měření hladiny akustického tlaku v nezatíženém stavu při 3000 ot./min. řadí 60W kartáčovaný stejnosměrný převodový motor do rozsahu 62-68 dBA, zatímco ekvivalentní bezkomutátorová jednotka se stejnou převodovkou a upevněním má kolem 55-60 dBA. Redukce se koncentruje ve vysokofrekvenčním pásmu, takže vnímaná změna je větší, než naznačuje hrubé číslo. Stejná bezkartáčová architektura, která snižuje hluk při chodu domácích spotřebičů váhy přímo na průmyslové rámy.

Gear Precision nastavuje hladinu hluku po odstranění hluku kartáče

Jakmile hluk kartáče zmizí, převodovka se stane tlumičem hluku a přesnost převodu rozhoduje o tom, jak nízko tato podlaha sedí.

Kvílení ozubeného kola je způsobeno chybou převodu, která je definována jako rozdíl mezi ideálním záběrovým pohybem páru ozubených kol a skutečným pohybem přenášeným pod zatížením, způsobeným odchylkami profilu zubu, chybami stoupání a elastickým vychýlením. U kartáčovaného převodového motoru je tento tónový hluk pod 2 kHz obvykle maskován hlukem kartáče. Po přepnutí na bezkomutátorový motor maskování zmizí a dominantním slyšitelným podpisem se stanou frekvence záběru ozubených kol, typicky 500 Hz až 2 kHz, připomínající tón a silně korelují s rychlostí a počtem zubů.

Správné pořadí je proto nejprve odstranit motorové kartáče a poté snížit chybu přenosu. Šroubová ozubená kola produkují nižší špičkové buzení než čelní ozubená kola, protože přenos zatížení je pozvolný. Přesné planetové převodovky s kalenými a broušenými boky zubů snižují chybu převodu dále než ozubená kola s odvalováním. Vůle by měla být řízena lehkým předpětím: nulová vůle odstraňuje náraz, zatímco nadměrné předpětí přidává třecí hluk a teplo. Výrobci, kteří integrují motor a převodovku do jednoho pouzdra, jako je zde nabízená řada bezkomutátorových stejnosměrných převodových motorů, snižují variace sestavy u zdroje.

Vysoce výkonné bezkomutátorové stejnosměrné převodové motory s planetovým stupněm Tato produktová řada zahrnuje bezkomutátorové převodové motory 24V až 230V navržené pro tichý provoz. Kontext zdůrazňuje snížení hluku o 12 dB při spárování s přesnou planetovou převodovkou, takže tato stránka je nezbytná pro výběr správné kombinace. Zobrazit produkt →

Montáž a rezonance rozhodují o tom, zda tichý motor zůstane tichý i při zatížení

Nízkohlučný motor je jen tak tichý jako konstrukce, ke které je přišroubován.

Dokonce i dobře komutovaný bezkomutátorový motor vytváří malé zvlnění točivého momentu a harmonické kmity. Když má montážní držák vlastní frekvenci blízko těchto harmonických, rám je zesílí na vyzařovaný šum. Nejdůležitější jsou tři instalační proměnné: tuhost montážní plochy, vyrovnání mezi motorem a hnanou hřídelí a tuhost spojky. Pevný přírubový držák s precizně opracovaným registrem snižuje přenos vibrací o 6-10 dB ve srovnání s vyhovujícím patkovým držákem při napnutí řemenu. Nesouosost hřídele o 0,1 mm může zvýšit hluk záběru ozubených kol o 3-5 dB.

U AGV a logistických pohonů pomáhá integrovaný tvarový faktor. 24V bezkomutátorový převodový motor s planetovým stupněm na servopřírubě udržuje krátkou dráhu vibrací a posouvá rezonanční špičky do vyšších frekvencí. Tato konfigurace je běžnou volbou pro AGV posuvné a zvedací pohony, protože kombinuje nízký slyšitelný hluk s vysokou rezervou přetížení, typicky 1-3 Nm nepřetržitého točivého momentu na vstupu 24 V, a planetový stupeň absorbuje nárazová zatížení místo toho, aby je přenášel na rám.

24V bezkomutátorový převodový motor pro AGV a automatizační aplikace Tento kompaktní 24V motor dodává 25-400W při 3000 ot./min. s jmenovitým točivým momentem 0,08 Nm. Jeho bezkomutátorový design a planetový stupeň snižují vibrace a hluk, což je ideální pro AGV pojezdy, kde záleží na nízké hlučnosti a vysokém přetížení. Zobrazit produkt →

Naměřené snížení hluku: Jak se porovnávají konfigurace pohonů

Nejmenší snížení v reálném světě pochází ze samotné výměny motoru; největší pochází ze společné modernizace stupně motoru a převodovky.

Níže uvedená tabulka ukazuje reprezentativní hladiny akustického tlaku A měřené ve vzdálenosti 1 m od rámu motoru, při 3000 ot./min na hřídeli motoru, bez vnějšího zatížení. Tyto hodnoty představují rozpětí běžně pozorované ve zprávách o motorických testech; konečná čísla se posunou o 2-4 dBA v závislosti na montáži a zatížení.

Jak specifikovat bezhlučný bezkomutátorový stejnosměrný převodový motor pro vaši aplikaci

Nastavte cílovou hodnotu hluku v dBA na 1 m a poté postupujte od tohoto čísla zpět k elektrickému návrhu motoru, typu převodu a montážní geometrii.

1. Opravte provozní rychlost a točivý moment, včetně přerušovaných špiček. Hluk je obvykle nejhorší v rezonančních bodech, nikoli při maximální rychlosti.
2. Vyberte si bezkomutátorový motor s přizpůsobenou elektronickou komutací. Požádejte výrobce o měření dBA na 1 m ve vašem pracovním bodě, nejen naprázdno.
3. Vyberte převodový stupeň. Pro tónový hluk pod 60 dBA je vyžadována přesná planetová nebo spirálová planetová soustava; čelní ozubené kolo může fungovat pouze tehdy, když je cílová hladina vyšší než 62 dBA.
4. Zkontrolujte montážní obal. Upřednostněte přírubovou čelní montáž s opracovaným registrem před tenkým kovovým držákem.
5. Prototypujte a změřte na skutečném stroji, protože rám vždy přidává několik decibelů ve srovnání s testem na stolici.

Volba napětí přímo spolupracuje s kompatibilitou ovládání. Nízkonapěťové bezkomutátorové převodové motory 24 V a 48 V jsou standardní pro AGV a mobilní zařízení, zatímco vysokonapěťové bezkomutátorové převodové motory 220-230 V jsou vhodné pro pevné průmyslové stroje s přímým napájením ze sběrnice AC. Ve společnosti Zhejiang Saiya Intelligent Manufacturing Co., Ltd. jsou obě řady napětí zabudovány do kompaktních rámů s integrovanými planetovými stupni.

Bezkomutátorový převodový motor 220V-230V pro pevné průmyslové stroje Tento motor, který pracuje na standardní průmyslové střídavé napájení, nabízí 10-400 W při 3000 ot./min. s točivým momentem až 1,5 Nm. Vyhovuje pevnému zařízení, které potřebuje spolehlivé ovládání pohybu, a jeho kompaktní rám s integrovaným planetovým podstavcem pomáhá snížit slyšitelný hluk. Zobrazit produkt →

Často kladené otázky o hluku bezkomutátorového stejnosměrného převodového motoru

Čtyři odpovědi níže pokrývají otázky, které se v každé diskusi o snižování hluku objevují jako první.

O kolik tišší je bezkomutátorový DC převodový motor než kartáčovaný DC motor?

V kompletním převodovém motoru při stejné rychlosti a zatížení je rozdíl typicky 8-12 dBA, soustředěný v pásmu 3-8 kHz, které operátory nejvíce obtěžují. Přesná hodnota závisí na převodovém stupni a montážní konstrukci.

Je hlavním zdrojem hluku převodovka nebo motor?

U kartáčovaného převodového motoru obvykle dominuje kontakt kartáč-komutátor nad 3 kHz. U bezkomutátorového převodového motoru se hlavním zdrojem stává záběr ozubených kol, typicky 0,5-2 kHz. Upgrade převodovky je proto jediným způsobem, jak využít všech výhod bezkomutátorové konstrukce v oblasti hluku.

Ovlivňuje regulátor hladinu hluku?

Ano, výrazně. Vstupní regulátor s lichoběžníkovou komutací vytváří větší zvlnění točivého momentu a vyšší tónový šum než regulátor s lichoběžníkovou komutací nebo regulátor orientovaný na pole. Spínací frekvence musí být také přizpůsobena indukčnosti motoru; neodpovídající regulátor přidává kňučení v pásmu 10-20 kHz.

Mohu dodatečně namontovat bezkomutátorový stejnosměrný převodový motor do stávajícího zařízení?

Obvykle ano, pokud se shoduje napětí, rozhraní ovladače, rozměry příruby a převodový poměr. Dovybavení AGV a pohonů dopravníků je běžnou praxí. Protože bezkomutátorové motory jsou obvykle kratší než ekvivalentní kartáčové motory při stejném kroutícím momentu, konflikty obálky jsou vzácné.