0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

影响工业电动工具的高速和高峰值电流的参数有哪些

jf_pJlTbmA9 来源:jf_pJlTbmA9 作者:jf_pJlTbmA9 2023-08-01 15:35 次阅读

工业电动工具(IPT)与其他电机驱动应用有大不相同的操作特性,一个典型的应用要求电机在整个运动过程中都输出扭矩,紧固、夹紧和切割应用都有特定的运动曲线,并可分为两个阶段,如下图所示:

1660615460459784.png

高速阶段:首先,当螺栓拧入或切割夹爪或夹紧工具接近工件时阻力很小,在此阶段,电机以较快的自由速度运行,可以节省时间和提高生产率。大扭矩阶段:当工具执行更需要力度的紧固、切割或夹紧阶段时,扭矩的大小则变得至关重要。

具有高峰值扭矩的电机可以执行更大范围的繁重作业而不会出现过热状况,苛刻的工业应用中必须不间断地重复这种周期性变化的速度和扭转。这些应用要求不同的速度、扭矩和时间,需要可以最大限度地减少损失而达到最佳解决方案的特殊设计电机,设备在低电压下工作并且可用的功率有限,这对电池供电的设备而言更加关键。

直流绕组的结构

在传统电机(也称为内转子)结构中,永磁体是转子的一部分,有三个定子绕组环绕转子,在外转子(或外部转子)结构中,线圈和磁体之间的径向关系相反,定子线圈形成电机的中心(机芯),而永磁体在围绕机芯的悬式转子内旋转。

由于惯性较小、重量较轻和损耗较低,内转子电机结构更适合手持式工业电动工具,由于长度更长,直径更小,轮廓形状更符合人体工程学,更容易集成到手持设备中,此外,较低的转子惯性可获得更好的拧紧和夹紧控制。

线圈缠绕在定子周围的槽内,由于叠片(定子)和磁体之间的气隙很小,叠片中的磁感应很高。因此,我们可以使用较小的磁体直径,铜的体积受到槽口的限制, 难以在槽口内缠绕,将线圈装在定子槽内可以减小线圈/定子组件的热阻。没有电流时, 转子在叠片前面具有优选的磁位,从而可产生齿动或棘动扭矩,降低棘动扭矩的一种方法是使叠片倾斜,由于线圈插入叠片中,所以有槽电机非常坚固。

有槽设计(200 摄氏度)可以比无槽设计(150 摄氏度)耐受更高的温度,从而可以产生更大的扭矩。然而在大多数情况下,电动手持工具的限制因素是工具长时间工作所达到的最高温度(约最大 47 摄氏度),这是操作员较为舒适的水平,事实上,长时间发热可让握住工具的操作员不舒服,安全规定也要求最高温度保持较低。

电机的电气性能由磁路确定

第一个组件(即磁体)可以有定值,但第二个组件(即铜绕组)可以很容易修改,通过改变线径和匝数,可以对扭矩常数“kt”和电阻“R”进行微调。

1660615436217021.png

高速阶段:电机需要高速运行,阻力小,ω = (U – R * I ) / ktω(速度,单位为 rad.s-1)U(电压,单位为伏特)R(电阻,单位为欧姆)I(电流,单位为安培)kt (扭矩常数,单位为 Nm/A),由于扭矩常数在计算分母中,因此 kt 越低,转速越高,这允许同一时间段内进行更多操作,提高生产力。

大扭矩阶段:在第二阶段,电机主要以低速提供峰值扭矩,根据物理定律,扭矩是扭矩常数和电流的乘积:C = kt * IC(扭矩,单位为 Nm)I(电流,单位为安培)kt(扭矩常数,单位为 Nm/A)kt 值越高,给定电流下的输出扭矩越高。通过调整电机绕组的 kt 值,设计人员可以优化转速或输出扭矩,以便在扭矩和转速之间找到良好的平衡,从而缩短整个工作周期时间。没有独特的解决方案,必须选择折中的 kt 来平衡电机在不同工作阶段的性能。基于仿真和经验,电机设计可以在线圈设计过程中找到优化方案。

铜损和扭矩,我们可能会考虑选择一个较低的 kt 值来提高速度,并用较大的电流(I)来补偿较低的 kt值,从而达到较高的输出扭矩,但是,较高的电流会增加铜损,铜损 = R * I ^ 2电流越高,电机和手持工具发热越快,从而限制可用的最大扭矩,电机设计应尽量降低电流来限制发热(手持式设备的温度影响生产力)并延长电池寿命。

1660615425784387.png

铁损和速度,铁损影响到速度,涡流损耗随速度的平方增加,即使在无负载的条件下旋转也能让电机发热,高速电机需要特殊的预防设计来限制涡流发热。

结论

为了提供最佳解决方案,可最大限度地增加垂直磁力,更短的转子长度,从而可降低转子惯性和铁损,在紧凑的封装中优化速度和扭矩,提高速度,铁损增加的速度比铜损更快,因此,绕组的设计应针对每个工作周期进行微调,以优化损耗。

责任编辑:彭菁

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电流
    +关注

    关注

    40

    文章

    6950

    浏览量

    132824
  • 电机
    +关注

    关注

    143

    文章

    9103

    浏览量

    146606
  • 有刷直流电机

    关注

    1

    文章

    104

    浏览量

    12725
收藏 人收藏

    相关推荐

    贴片电解电容,实现了电动工具的双重绝缘dglangxun

    电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具。  贴片电解电容常见的电动工具有电钻、电动
    发表于 07-21 16:06

    电动工具常见故障以及老化技术

    业设计快速更换老化工位插座,更换老化柜全部插座可在1分钟内完成,据说这老化柜功能目前市面还没有十、老化技术之六:中文显示参数功能文屏独立实时监控每个工位测试老化电动工具的各种性能参数,如:电流
    发表于 12-13 19:07

    基于电源模块的电动工具设计

    电动工具、 园艺工具和吸尘器等家电使用低电压(2至10节)锂离子电池供电的电机驱动。这些工具使用刷直流(BDC)或三相无刷直流(BLDC)电机。BLDC电机效率更高、维护少、噪音小、
    发表于 07-22 08:10

    电动工具直流驱动方案

    `功能特点:◆ 可应用于农业机械、电动工具等产品。◆ 支持输入电压12V~24V,可用12V、18V锂电池电池输入,电池电能耗尽自动保护。支持稳定输出电流20A,瞬时电流60A。◆ 可以外接操作信号
    发表于 06-22 16:44

    如何推动电动工具创新解决方案

    场效应晶体管(MOSFET)。另一方面,三相BLDC配置需要三个半桥或至少六个场效应管(FET),因此从电流转向无刷电流意味着全球电动工具FET总区域市场的3倍到6倍倍增(见图1)
    发表于 08-21 06:28

    电动工具中高边驱动方案

    在无绳电动工具应用中,电池包的电压通常为16V、20V、24V、40V、60V和80V,会使用机械开关控制驱动板供电,但是由于机械开关的特性,会存在开关火花、寿命、体积等缺点。图1:电动工具中机械
    发表于 11-04 07:45

    电动工具和无刷电动工具的区别

    转速;无刷电动工具高于电动工具。而且采用数字变频控制,可控性好。电动工具运转速度低于无刷电动工具
    发表于 06-25 18:40 2.1w次阅读

    为什么电动工具不用无刷电机?

    为什么电动工具(比如手电钻、角磨机等)一般都用刷电机,而不是无刷电机?
    的头像 发表于 06-21 18:06 4295次阅读
    为什么<b class='flag-5'>电动工具</b>不用无刷电机?

    节能减排为什么说不能忽视电动工具

            据统计,电机75%的用电量是包括电动工具专业电机在内的中小型电机。 电动工具可分为工业级、专业级和通用级三种,专业级产品最为常见,市场最广,同时也是电动工具行业竞争最激
    发表于 08-11 16:16 732次阅读
    节能减排为什么说不能忽视<b class='flag-5'>电动工具</b>?

    工业电动工具芯片选型浅析

    电动工具是指用手握持操作,以小功率电动机或电磁铁作为动力,通过传动机构来驱动作业工作头的工具。按触电保护措施的不同可分为三类:I类:在防止触电的保护方面除了依靠基本绝缘外,还需接零保护的。II类
    的头像 发表于 02-24 15:51 2159次阅读
    <b class='flag-5'>工业</b><b class='flag-5'>电动工具</b>芯片选型浅析

    对话10位专家 共探电动工具技术新方向

    电动工具控制器是一种用于控制电动工具的设备,可以通过调节电源电压、电流和频率等参数来控制电动工具的转速和功率。随着
    的头像 发表于 05-08 15:50 844次阅读
    对话10位专家 共探<b class='flag-5'>电动工具</b>技术新方向

    Linearin ▏先积产品在电动工具的应用

    ,说明这个市场还是很有潜力的。电动工具顾名思义就是用电力来代替人力,节省时间来释放生产力。电动工具的种类很多种,一些手持的电动工具电动
    的头像 发表于 10-09 10:12 1639次阅读
    Linearin ▏先积产品在<b class='flag-5'>电动工具</b>的应用

    使用无刷电机的电动工具有什么好处?

    在现代化的生产和生活中,电动工具以其高效、便捷的特性成为了不可或缺的助手。然而,随着科技的不断进步和人们对产品质量、性能要求的提高,传统的刷电机已经难以满足市场的需求。此时,无刷电机的出现,凭借其
    的头像 发表于 05-22 17:57 702次阅读
    使用无刷电机的<b class='flag-5'>电动工具</b>有什么好处?

    电动工具的主要组成哪些

    作为一种非常常用的电子产品,电动工具是采用传动机构驱动工作头的手持式或可移式的机械化电动工具,它具有效率高、振动小、易于控制等优点。随着芯片技术与
    的头像 发表于 11-04 15:00 699次阅读

    电动工具电源滤波器:保障电动工具性能的关键组件

    在现代工业与日常生活中,电动工具以其高效、便捷的特点,成为不可或缺的设备。然而,电动工具在运行时,其电源系统往往会受到各种电磁干扰,这不仅影响工具的正常运行,还可能对设备造成损害,缩短
    的头像 发表于 11-11 17:28 333次阅读