Як безщітковий мотор-редуктор постійного струму зменшує шум у промислових застосуваннях?

650-кілограмовий автоматизований керований транспортний засіб (AGV), що рухався через зал для упаковки харчових продуктів зі швидкістю 1,2 м/с, випромінював 73 дБА шуму приводу завдяки оригінальному матовому мотору постійного струму. Після того, як цей же автомобіль був переоснащений 48 В безщітковий двигун постійного струму і прецизійний планетарний ступінь, виміряний рівень впав до 61 дБА на однаковій швидкості та відстані. Різниця в 12 дБ не є маркетинговою цифрою; це відбувається завдяки видаленню контакту щітка-комутатор, підвищенню точності зачеплення шестерні та скороченню шляху вібрації до рами машини.

У цій статті пояснюється, як безщітковий мотор-редуктор постійного струму зменшує рівень шуму в промисловому застосуванні, наскільки далеко може зайти зменшення шуму та які рішення щодо компонентів визначають остаточне число. Коротко кажучи: двигун усуває домінуюче джерело високої частоти, а коробка передач визначає, яка частина вібрації, що залишилася, стає чутною. Взаємодія між ними є причиною того, що сама по собі заміна двигуна рідко дає повну можливу користь.

Усунення тертя щітки усуває джерело високочастотного шуму

Перемкніть двигун постійного струму з щіткової комутації на безщіткову, і найгучніше джерело шуму зникне до того, як будуть зроблені будь-які інші зміни.

У матовому двигуні постійного струму вугільні щітки ковзають по сегментах комутатора. При кожному переході сегмента струм припиняється та запускається знову, створюючи мікродуги та механічні контактні шуми. Результатом є найсильніший широкосмуговий шум у діапазоні від 3 кГц до 8 кГц, діапазоні, де слух людини найбільш чутливий. Ось чому щітковий двигун звучить різко, навіть якщо його загальне значення в децибелах помірне. Безщітковий мотор-редуктор постійного струму замінює механічний комутатор електронною комутацією, що запускається датчиком Холла. Немає ковзаючих щіток, шипіння дуг і періодичних розривів контакту.

Типові вимірювання рівня звуку без навантаження при 3000 об/хв показують, що мотор-редуктор постійного струму потужністю 60 Вт знаходиться в діапазоні 62-68 дБА, тоді як еквівалентний безщітковий блок з такою ж коробкою передач і кріпленням становить близько 55-60 дБА. Зменшення зосереджується у високочастотному діапазоні, роблячи сприйняту зміну більшою, ніж передбачає вихідне число. Та сама безщіточна архітектура, яка зменшує шум від роботи побутової техніки ваги безпосередньо до промислових рам.

Gear Precision встановлює мінімальний рівень шуму після видалення шуму щітки

Коли шум від щіток зникає, коробка передач стає шумовим рівнем, а точність редуктора визначає, наскільки низько знаходиться ця підлога.

Віск шестерні спричинений помилкою передачі, яка визначається як різниця між ідеальним рухом зубчастої пари в зачепленні та фактичним рухом, що передається під навантаженням, викликаним відхиленнями профілю зуба, помилками кроку та пружним відхиленням. У щітковому мотор-редукторі цей тональний шум нижче 2 кГц зазвичай маскується шумом щітки. Після переходу на безщітковий двигун маскування зникає, а частоти зачеплення шестерні стають домінуючою звуковою сигнатурою, як правило, від 500 Гц до 2 кГц, подібні до тону та сильно корелюють зі швидкістю та кількістю зубів.

Тому правильний порядок полягає в тому, щоб спочатку зняти щітки двигуна, а потім зменшити помилку трансмісії. Гвинтові зубчасті колеса виробляють нижче пікове збудження, ніж прямозубі колеса, оскільки передача навантаження відбувається поступово. Прецизійні планетарні коробки передач із загартованими та відшліфованими боками зубів зменшують похибку передачі більше, ніж зубчасті колеса. Люфт слід контролювати за допомогою невеликого попереднього натягу: нульовий люфт усуває удари, а надмірне попереднє натяг додає шум тертя та тепло. Виробники, які об’єднують двигун і коробку передач в одному корпусі, як-от безщіточні редукторні двигуни постійного струму, які пропонуються тут, зменшують варіації збірки на джерелі.

Високопродуктивні безщіточні редукторні двигуни постійного струму з планетарною ступінею Ця лінійка продуктів охоплює безщіточні редукторні двигуни від 24 В до 230 В, розроблені для тихої роботи. Контекст підкреслює зниження шуму на 12 дБ у поєднанні з прецизійною планетарною коробкою передач, що робить цю сторінку важливою для вибору правильної комбінації. Переглянути продукт →

Монтаж і резонанс вирішують, чи буде тихий двигун тихим під навантаженням

Тихий двигун з низьким рівнем шуму настільки ж тихий, як і конструкція, до якої він прикріплений.

Навіть добре комутований безщітковий двигун виробляє невеликі пульсації крутного моменту та зубчасті гармоніки. Коли монтажний кронштейн має власну частоту поблизу цих гармонік, рама підсилює їх у випромінюваний шум. Найбільше значення мають три параметри установки: жорсткість монтажної поверхні, центрування між двигуном і веденим валом і жорсткість муфти. Жорстке фланцеве кріплення з точно обробленим реєстратором зменшує передачу вібрації на 6-10 дБ порівняно з сумісним опорним кріпленням під натягом ременя. Зміщення вала на 0,1 мм може підвищити шум зачеплення шестерні на 3-5 дБ.

У AGV і логістичних накопичувачах допомагає інтегрований форм-фактор. Безщітковий мотор-редуктор на 24 В з планетарним ступенем на фланці сервоприводу утримує вібраційний шлях коротким і підштовхує піки резонансу до вищих частот. Ця конфігурація є поширеним вибором для ходових і підйомних приводів AGV, оскільки вона поєднує в собі низький рівень звукового шуму з високим запасом перевантаження, як правило, безперервний крутний момент 1-3 Нм при вхідній напрузі 24 В, а планетарний ступінь поглинає ударні навантаження замість того, щоб передавати їх на раму.

Безщітковий мотор-редуктор 24 В для AGV і автоматизації Цей компактний двигун на 24 В забезпечує потужність 25-400 Вт при 3000 об/хв з номінальним крутним моментом 0,08 Нм. Його безщіточна конструкція та планетарний механізм зменшують вібрацію та шум, що ідеально підходить для крокуючих приводів AGV, де мають значення низький рівень шуму та високий запас перевантаження. Переглянути продукт →

Виміряне шумозаглушення: порівняння конфігурацій дисків

Найменше зменшення в реальному світі відбувається лише від заміни двигуна; найбільший – завдяки модернізації двигуна та редуктора разом.

У наведеній нижче діаграмі показані репрезентативні рівні звукового тиску за шкалою А, виміряні на відстані 1 м від рами двигуна, при 3000 об/хв на валу двигуна, без зовнішнього навантаження. Ці значення представляють розкид, який зазвичай спостерігається у звітах про рухові тести; кінцеві цифри зміщуються на 2-4 дБА в залежності від кріплення і навантаження.

Як підібрати малошумний безщітковий редукторний двигун постійного струму для вашого застосування

Встановіть цільовий рівень шуму в дБА на 1 м, а потім змініть це число до електричної конструкції двигуна, типу редуктора та геометрії кріплення.

1. Зафіксуйте робочу швидкість і крутний момент, включаючи періодичні піки. Шум зазвичай найгірший у точках резонансу, а не на максимальній швидкості.
2. Виберіть безщітковий двигун із відповідною електронною комутацією. Попросіть у виробника вимірювання дБА на відстані 1 м у робочій точці, а не лише без навантаження.
3. Виберіть ступінь передач. Для тонального шуму нижче 60 дБА необхідний точний планетарний або спіральний планетарний; прямозуба передача може працювати лише тоді, коли цільовий показник перевищує 62 дБА.
4. Перегляньте монтажну оболонку. Віддавайте перевагу фланцевому лицьовому кріпленню з обробленим реєстром замість тонкого кронштейна з листового металу.
5. Зробіть прототип і виміряйте на реальній машині, оскільки рама завжди додає кілька децибелів порівняно зі стендовим випробуванням.

Вибір напруги безпосередньо взаємодіє з сумісністю керування. Безщіточні редукторні двигуни низької напруги 24 В і 48 В є стандартними для AGV і мобільного обладнання, тоді як безщіточні редукторні двигуни високої напруги 220-230 В підходять для стаціонарного промислового обладнання з прямим живленням від шини змінного струму. У Zhejiang Saiya Intelligent Manufacturing Co., Ltd. обидва сімейства напруг побудовані в компактних корпусах із вбудованими планетарними ступенями.

Безщітковий мотор-редуктор 220-230 В для стаціонарного промислового обладнання Працюючи від стандартної промислової мережі змінного струму, цей двигун пропонує 10-400 Вт при 3000 об/хв із крутним моментом до 1,5 Нм. Він підходить для стаціонарного обладнання, яке потребує надійного контролю руху, а його компактна рама з інтегрованою планетарною сценою допомагає знизити звуковий шум. Переглянути продукт →

Часті запитання про шум безщіткового редукторного двигуна постійного струму

Чотири відповіді нижче охоплюють питання, які з’являються першими в кожному обговоренні шумозаглушення.

Наскільки безщітковий мотор-редуктор постійного струму тихіший, ніж щітковий двигун постійного струму?

У повному мотор-редукторі при тій самій швидкості та навантаженні різниця зазвичай становить 8-12 дБА, зосереджена в діапазоні 3-8 кГц, який операторів найбільше дратує. Точне значення залежить від ступеня редуктора та монтажної конструкції.

Основним джерелом шуму є коробка передач чи двигун?

У щітковому мотор-редукторі контакт щітка-комутатор зазвичай домінує вище 3 кГц. У безщітковому двигуні-редукторі головним джерелом стає зубчаста сітка, зазвичай 0,5-2 кГц. Таким чином, модернізація коробки передач є єдиним способом отримати повну шумову перевагу безщіткової конструкції.

Чи впливає контролер на рівень шуму?

Так, істотно. Вхідний контролер із трапецієподібною комутацією створює більше пульсацій крутного моменту та вищий тональний шум, ніж синусоїдний або орієнтований на поле контролер. Частота перемикання також повинна бути узгоджена з індуктивністю двигуна; невідповідний контролер додає скиглення в діапазоні 10-20 кГц.

Чи можу я модернізувати безщітковий двигун постійного струму в наявне обладнання?

Зазвичай так, якщо напруга, інтерфейс контролера, розміри фланців і передавальне число збігаються. Модернізація приводів AGV і конвеєрів є звичайною практикою. Оскільки безщіточні двигуни зазвичай коротші, ніж еквівалентні щіткові двигуни при тому самому крутному моменті, конфлікти огинають рідко.