Témata
Reklama

Životnost moderních malých stejnosměrných motorů

05. 09. 2001

Kvalitní malé stejnosměrné pohony pro průmyslové aplikace mají jednoduché řízení rychlosti, velký měrný výkon na jednotku objemu, vysoké dynamické momenty při změně rychlosti, životnost přiměřenou průmyslovým aplikacím a bohatý výběr převodovek, snímačů a variant řízení.

Dnešní malé stejnosměrné motory všeobecně používají pro vytvoření magnetického pole statoru permanentní magnety. Rotor malého stejnosměrného motoru původní starší konstrukce má cívky vložené do drážek v železném válcovém jádru na hřídeli podle obr. 1. Jádro je složeno z plechů pro snížení ztrát vířivými proudy. Převážná většina současných výrobců pokračuje ve výrobě tohoto typu vzhledem k menším nárokům na technologii a nižším výrobním nákladům.
Reklama
Reklama
Reklama

Nová konstrukce rotoru

Vedoucí výrobce Maxon postavil od začátku svou výrobu na vlastním patentu samonosného vinutí, které je zcela odděleno od železných částí motoru. Změny magnetického toku při otáčení rotoru tak probíhají v mědi vinutí a ve vzduchové mezeře, nikoli v železe. Obr. 2 ukazuje způsob výroby a tvar vinutí, které se na jedné straně připevní nemagnetickým čelem na hřídel a svými vývody se spojí s lamelami komutátoru. Konstrukce celého motoru je na obr. 3.
Oba typy motorů vypadají na první pohled stejně a v očích zákazníka se liší hlavně cenou. Technický přínos dražšího typu se ukáže při porovnání rozměrů pro daný výkon, spotřeby proudu, odolnosti při přetížení, rychlosti reakce, spolehlivosti a životnosti. Povšimneme si životnosti.

Životnost je podmíněna konstrukcí vinutí

Limitujícím prvkem pro životnost komutátorových stejnosměrných motorů jsou kartáče a komutátor. Konec života stejnosměrného motoru je obvykle způsoben opálením kartáčů a hran lamel komutátoru jiskřením. Jiskry vznikají odpojováním segmentů vinutí při přechodu kartáčů na následující lamelu komutátoru. Proud v odpojované části vinutí vytvářel magnetické pole rotoru, které při odpojení této části zaniká. Jeho energie se mění na proud, který se uzavírá přes odcházející lamelu a kartáč jako elektrický oblouk. Energie zanikajícího magnetického pole u motoru s vinutím Maxon je nižší o energii feromagnetického jádra, a elektrický oblouk kartáčů je proto podstatně menší a kratší.
Motory Maxon se vyrábějí s kovovými nebo s grafitovými kartáči. Každý druh kartáčů má přednosti v určité aplikační oblasti. Bližší rozbor problematiky životnosti provedeme u kovových kartáčů.

Kovové kartáče

Pro pohony s rovnoměrným chodem bez častých rozběhů je vhodný motor s kovovými kartáči. Podstatné snížení jiskření je zajištěno samonosným vinutím. Pro další omezení jiskření výrobce umístil kondenzátory mezi přívody segmentů vinutí k lamelám komutátoru, což je tzv. metoda CLL, capacitor long life, firmy Maxon. Životnost komutace motorů je tak srovnatelná se životností samomazných ložisek. Kartáče motorů se během provozu nevyměňují, protože nejsou výrazným omezujícím článkem. Při jejich opotřebení je již zpravidla opotřeben i komutátor a mazivo na jeho povrchu ztrácí své mazací vlastnosti.
Vznik oblouku na kartáčích ukazuje obr. 4. Z obr. 5 je patrná zmenšená velikost indukovaného napětí jako příčina sníženého jiskření metodou CLL.
Vliv metody CLL na délku života je zřetelný z obr. 6. Na svislé ose jsou nad sebou délky života jednotlivých motorů, kterých do zkoušky vstoupilo deset. Motory Maxon s kovovými kartáči splňují mezinárodní limity elektromagnetického rušení.

Vliv proudového zatížení

Z obrázku je současně patrný vliv proudového zatížení na dobu života komutace. Levý motor má nejvyšší přípustný trvalý proud 128 mA a byl zatěžován proudem 50 mA, tedy 39 %. Pravý motor má nejvyšší přípustný trvalý proud 372 mA a byl zatěžován proudem 250 mA, tedy 67 %. Důsledkem nízkého proudového zatížení levého motoru s CLL je délka života vysoko přesahující 10 000 hodin.
Výběr velikosti motoru pro danou aplikaci je proto buďto ovlivněn převažujícím požadavkem na nízkou cenu, kdy volíme co nejmenší a nejlevnější motor plně vytížený, nebo požadavkem na vysokou délku života. Pak volíme dražší předimenzovaný motor, ale ušetříme náklady na výměnu opotřebeného motoru, které často mnohonásobně převyšují nárůst ceny většího motoru.

Grafitové kartáče

Grafitové kartáče doléhají na válcový povrch komutátoru podstatně větší plochou než kovové a přenesou vyšší proudy, ale vyžadují vyšší přítlačnou sílu. Ve skutečnosti mají tvar páky ve tvaru L otočné na čepu. Způsobují větší mechanické brzdění rotoru a vyšší proud při běhu naprázdno. Grafitové kartáče se použijí při velkých proudech, jaké se vyskytují v aplikacích s častými rozběhy a provozem s krátkodobým přetížením velkými mechanickými momenty.
Firmu Maxon na českém trhu zastupuje společnost Uzimex.
Reklama
Vydání #9
Kód článku: 10999
Datum: 05. 09. 2001
Rubrika: Trendy / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

Lineární vedení NSK s vylepšeným těsněním

Společnost NSK představila na veletrhu EMO 2019 optimalizovanou řadu válečkového vedení RA s vylepšeným těsněním. Lineární vedení RA jsou vybavena novými těsněními V1 a vylepšeným krytem, které pomáhají prodloužit životnost a spolehlivost obráběcích strojů.

Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Související články
Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Řemenové převody přinášejí dynamiku do intralogistiky

Na hannoverském veletrhu se mohli návštěvníci seznámit s inovativními řešeními pro skladovou logistiku, jež vyvinula společnost Continental. Jedná se například o ozubené řemeny Conti Synchrodrive, které nacházejí uplatnění u sloupových zakladačů vysokoregálových skladů, ploché pásy Conti Polyflat pro zdvihací a závěsné systémy či drážkové řemeny Conti Multirib, které se používají v pohonu válečkových tratí.

Inteligentní motor střižený na míru

Mechatronická pohonná jednotka g350 představuje nový kompaktní mechatronický pohonný balíček, který firma Lenze uvádí na trh ve třech výkonnostních provedeních. Zařízení je koncipováno speciálně pro horizontální přepravní techniku.

Univerzální kyvný pohon

Modulární, odolný, univerzální – to jsou hlavní vlastnosti nového čtvrtotáčkového pohonu DFPD společnosti Festo. Tento pohon s ozubeným hřebenem a pastorkem je určen pro splnění nejrůznějších požadavků ve zpracovatelském průmyslu.

Výpočet zbývající doby běhu valivých ložisek

Na veletrhu Hannover Messe 2016 představila společnost Schaeffler novou digitální službu – výpočet nominální zbývající doby běhu valivých ložisek v provozu na základě reálného souboru zatížení.

Bezúdržbové klínové řemeny

U klínových řemenů uživatelé oceňují tichý chod, jednoduchou instalaci a funkci bezpečnostní spojky při přetížení, kterou klínové řemeny plní díky možnosti krátkodobého prokluzu. Nicméně klínové řemeny vyžadují ne vždy levnou a snadnou údržbu. Obzvláště v nepřetržitých provozech či těžko dostupných pohonech se obecné doporučení kontrolovat a dopínat klínové řemeny každých 2 000 provozních hodin obtížně splňuje. Výsledkem bývají ztráty účinnosti, energie a krátká životnost pohonu. Klínové řemeny, jak je známo, bez dopnutí prokluzují. Co ale bývá zanedbáváno, je vliv zvýšených vibrací při nízkém napnutí klínových řemenů. Tyto vibrace mají velmi negativní vliv na životnost ložisek a jiných součástí zařízení. Zde se zaměříme na správnou údržbu a na novinku na trhu – bezúdržbové klínové řemeny.

Certifikace testovacího postupu pro výpočty životnosti valivých ložisek

Certifikátor Germanischer Lloyd (GL) udělil společnosti Schaeffler osvědčení „Assessment of the method to investigate rolling bearing rating life“ (Posouzení metody zjišťování jmenovité životnosti valivých ložisek). Poprvé tak byl certifikován samotný postup, a ne každý jednotlivý faktor ovlivňující životnost, jak bylo dosud vyžadováno.

Ložiska pro lineární pohyb

Během posledních let se neustále zvyšují nároky na moderní lineární technologii, zejména pokud jde o únosnost, tuhost a životnost. Souběžně však rostou rovněž požadavky uživatelů na jednoduchost montáže a snižování nákladů na údržbu. Aby firma SKF dokázala uspokojit všechny tyto požadavky zákazníků, přichází na trh s novou řadou D lineárních kuličkových ložisek LBC.

Požadavky na vývoj ložisek

Malcolm Watson, produktový manažer v oblasti ložisek u společnosti Brammer, zkoumá hlavní faktory stojící za současným děním na trhu ložisek a přemýšlí o dalším pravděpodobném vývoji.

EtherCAT pro centrální řízení pohybů

Při centrálním řízení pohybů se musí v každém cyklu po sběrnici přenášet požadovaná hodnota na připojené pohony. Vlastnosti použitého sběrnicového systému jsou proto rozhodující pro dosažitelnou přesnost a dynamiku koordinovaných pohybů. EtherCAT zde proti konvenčním datovým sběrnicím nebo jiným sběrnicím Ethernet pro průmyslové využití nabízí jasné výhody.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit