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常见问题:什么是伺服煎饼电机以及它们如何工作?

经过丹妮尔柯林斯|2016年5月12日

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传统的拉丝直流电动机的形状是圆柱形的,具有一个具有永磁体的定子,周围由绕组制成的电枢。圆柱电动机具有径向气隙和磁通量,电流沿电机的长度轴向轴向行驶。称为印刷电枢电机或煎饼电机的直流电动机的特殊变化利用具有轴向气隙和磁通量的平坦结构原理,电流从电机中心径向输出到其周边背部。它们的设计和施工使薄煎饼电动机在传统的刷式直流电动机上具有显着性能和可靠性优势,并使它们适用于高端伺服应用。

煎饼电机

轴向磁通电机煎饼的特性,而圆柱形电机产生径向通量。
图片信用:Stack Exchange Inc.

施工和经营原则

薄片电动机的电枢绕组印在盘上(因此,术语“印刷电枢”)。盘通常由诸如玻璃纤维的非磁性绝缘材料制成,其中具有铜导体。电枢盘(转子)位于包含永磁体的两个薄定子盘之间。磁体布置有交替的北极和南极,使得相邻对之间的磁场彼此反对。

煎饼电机

薄片电机包括两个永磁定子之间的印刷电枢(转子)。
图像信用:能量,卷。9,第4期:2016年4月

该结构导致轴向气隙,磁通量沿电机的长度轴向轴向运行。因此,电流从电动机的中心径向运行到外边缘,并且根据洛伦兹力的原理,在电动机的轴线周围产生扭矩。


当具有电流(电枢)的导体放置在垂直于电流的磁场中时,在导体上产生力。力的方向垂直于磁场和电流。这种力量,称为洛伦兹力量,产生导致电动机根据右手规则旋转电机的扭矩(或者更适当地用于电动机,左手规则)。因为他们的操作基于洛伦兹力,而不是在法拉第的法律与传统电机一样,薄煎饼电机有时被称为洛伦兹力电机。


煎饼电机施工的好处

煎饼电机

薄煎饼电动机在洛伦兹力上运行,垂直于磁场和电流。该力产生导致电机旋转的扭矩。
图片信用:伍德银行通讯有限公司

除了轴向结构外,煎饼电机还有另外两种独特功能:无铁核心和缺少换向器。这些建筑原理使薄煎饼电机与传统圆柱电机的几个性能优势。首先,由于电枢不含铁,因此没有齿槽效果,传统上由定子中的磁体试图与转子中的铁对齐。齿轮使传统电机几乎不可能实现平稳运动,煎饼电机是唯一没有齿槽或扭矩波动的电机类型。

此外,没有铁装置最小电感,并且在换向期间没有储存的储存能量,因此没有刷子的电弧。刷磨损是传统拉丝电机的显着缺点,但没有电弧,刷毛磨损大大降低,刷子寿命在煎饼电机中得到改善。

薄煎饼设计的低电感也意味着它们具有低电时常数,使电流非常快速地流入电枢中,以便几乎是速度扭矩产生。由于缺乏铁,煎饼电机的峰值扭矩产量也更高。在传统的铁芯电动机中,电枢的磁场可以退出永磁体,因此峰值电流(以及因此峰值扭矩)仅限于连续额定值的2至3倍。薄煎饼电机,没有铁的电枢和轴向磁场,可以承受高达10倍的连续额定值的峰值电流,用于更高的峰值扭矩。

薄煎饼电机的第二个独特特点是,除了铜导体之外,换向器还在电枢上印刷。这种设计允许刷子直接在电枢表面上运行。缺乏单独的换向器环,与扁平整体设计配合,使煎饼电机非常紧凑,特别是与传统圆柱电机相比。它们薄的设计以及低惯性(由于没有铁),可以实现煎饼电机实现极快的加速和减速。

煎饼电机最初是设计用于在磁带机上驾驶绞盘,其中需要非常紧凑的占地面积,以及快速启动和停止的能力。它们的用途扩展,但薄煎饼电机仍然是在需要修剪型材的应用中,没有扭矩纹波的平滑运动,极快的加速和减速,或高峰扭矩。

功能图片信用:印刷电机工作

运动控制提示


提交:运动控制提示那运动控制•电机控制


关于作者

丹妮尔柯林斯

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