How much weight can a DC Motor carry

Какой вес может нести двигатель постоянного тока?

Какой вес может нести двигатель постоянного тока?

Быстрый ответ

Вес, который может выдержать двигатель постоянного тока , зависит от трех факторов: его крутящего момента, радиуса шкива или рычага и передаточного числа. Основная формула такова: масса = крутящий момент / (радиус × g), где g – ускорение свободного падения (9,81 м / с2). Небольшой двигатель постоянного тока мощностью в несколько ватт может поднять всего несколько килограммов, в то время как мотор-редуктор мощностью в несколько сотен ватт может поднять сотни килограммов. Например, двигатель с номинальным крутящим моментом 173,6 Н-см, использующий шкив радиусом 2 см, может поднять непосредственно около 8,85 кг, а с коробкой передач 10: 1 при КПД 90% эта мощность увеличивается примерно до 79,7 кг. Согласно IEC 60034-1 и NEMA MG 1, двигатели должны понижаться при работе выше номинального режима, поэтому при расчетах грузоподъемности всегда следует применять коэффициент запаса в 1,5–2,0 ×.

Greensky Power 12 Volt DC Motors

От чего зависит грузоподъемность двигателя постоянного тока?

Грузоподъемность двигателя постоянного тока не является отдельной спецификацией — она является результатом взаимодействия междувыходным крутящим моментом двигателя, механической трансмиссионной системой и температурными ограничениями двигателя. Понимание этих взаимосвязей требует определения нескольких ключевых терминов:

  • Крутящий момент (T) — Сила вращения, создаваемая двигателем, измеряется в Н · м (ньютон-метрах) или кг · см. Крутящий момент является основным фактором, определяющим, какой вес может перемещать двигатель.
  • Момент торможения (Tstall)  — максимальный крутящий момент, создаваемый двигателем при предотвращении вращения вала. Работа с отключающим моментом более нескольких секунд приведет к выходу из строя большинства двигателей из-за чрезмерного тока и перегрева.
  • Номинальный крутящий момент (Tноминальный)  — крутящий момент, который двигатель может выдавать непрерывно, не превышая предельную температуру по классу изоляции. Это значение используется для расчетов длительной работы с отягощениями.
  • Радиус шкива (r) — Расстояние от центра вала двигателя до точки приложения подъемной силы. Меньший радиус позволяет двигателю поднимать больший вес, но с меньшей линейной скоростью.
  • Передаточное число (i) — передаточное число, на которое коробка передач снижает скорость и увеличивает крутящий момент. Передаточное число 10:1 увеличивает крутящий момент примерно в 9 раз (что составляет 90% эффективности коробки передач).
  • Рабочий цикл — Согласно NEMA MG 1, часть 10, и IEC 60034-1, рабочий цикл (S1 непрерывный, S2 кратковременный, S3 прерывистый) определяет, как долго двигатель может выдерживать заданную нагрузку. Грузоподъемность должна быть рассчитана исходя из предполагаемого рабочего цикла.

Взаимосвязь между этими параметрами определяется уравнением равновесия крутящего момента: для подъема выходной крутящий момент двигателя должен превышать крутящий момент, создаваемый грузом (масса × сила тяжести × радиус).

Greensky Power 24 Volt DC Motors

Как двигатели постоянного тока генерируют крутящий момент: шаг за шагом

Чтобы понять грузоподъемность, полезно проследить, как двигатель постоянного тока преобразует электрическую нагрузку в механический крутящий момент, который в конечном итоге поднимает нагрузку:

  1. Создание магнитного поля – В электродвигателе постоянного тока с щеткой постоянные магниты (или обмотки возбуждения) в статоре создают постоянное магнитное поле. В бесщеточном двигателе постоянного тока, контроллер последовательно подает питание на фазы статора для создания вращающегося поля.
  2. Протекание тока в якоре — При подаче напряжения ток протекает через обмотки якоря (щеточный) или фазы статора (бесщеточный). Величина этого тока напрямую определяет крутящий момент: T = Kt × Φ × Ia, где Kt  – постоянная крутящего момента, Φ – магнитный поток, а Ia  – ток якоря.
  3. Сила Лоренца и вращение — Проводники с током в магнитном поле испытывают действие силы (F = BIL), перпендикулярной как полю, так и току. Эта сила создает крутящий момент на роторе, заставляя его вращаться.
  4. Обратная ЭДС и равновесие — При вращении ротора он генерирует обратную электродвижущую силу (обратная ЭДС), пропорциональную скорости. В установившемся режиме двигатель достигает равновесия, при котором чистый ток создает ровно достаточный крутящий момент для уравновешивания нагрузки.
  5. Передача крутящего момента на нагрузку — Крутящий момент на валу двигателя передается на нагрузку через муфту, шкив, шестерню или ходовой винт. Механическое преимущество этой трансмиссионной системы определяет конечную подъемную силу.

Ключевым моментом в определении грузоподъемности является шаг 5: двигателькрутящий момент на валу является только отправной точкой. Система трансмиссии — шестерни, шкивы, рычаги — определяет, как этот крутящий момент преобразуется в подъемную силу. Вот почему небольшой двигатель с подходящей коробкой передач может поднимать удивительно тяжелые грузы.

Типы двигателей постоянного тока: Таблица сравнения грузоподъемности

Тип двигателяТипичный диапазон крутящего моментаТипичная грузоподъемность *Лучше всего подходит дляограниченного
двигателя постоянного тока без сердечника (например, Faulhaber 1506SR)0,4–0,6 нм (остановка)& lt; 1 грамм (прямой привод)Прецизионные инструменты, микроробототехникаЧрезвычайно низкий крутящий момент; требуется микро-редуктор
Небольшой двигатель постоянного тока с щеткой (например, Faulhaber 0816)1,0–1,15 Нм (остановка)~ 10-15 грамм (прямой привод)Игрушки, небольшие приводы, приводы камерИзнос щеток; ограниченный постоянный крутящий момент
серводвигатель BLDC (например, Faulhaber 2057 BA)309 Нм (заглохнет); 13,7 Нм (номинальный)~ 1,5 кг (прямой); ~ 15 кг (с коробкой передач 10:1)Робототехника, медицинское оборудование, автоматизацияТребует контроллера; более высокая стоимость
Высокопроизводительный двигатель постоянного тока (например, maxon RE 40)1020 Нм (заглохнет); 189 Нм (номинальный)~ 5,2 кг (прямой); ~ 47 кг (с коробкой передач 10:1)Робототехника, промышленная автоматизация, роботы-альпинистыОбслуживание щеток; Требуется напряжение 48 В
промышленный мотор-редуктор (например, 12 В 390 Вт с 800:1)560 Н · м (мощность, с коробкой передач)~ 800 кг (с соответствующим шкивом)Дверные приводы, тали, шлагбаумы, подъемникиНизкая скорость; большие физические размеры

* Значения грузоподъемности предполагают вертикальный подъем с помощью шкива радиусом 2 см при номинальном крутящем моменте двигателя (не моменте остановки) с коэффициентом запаса прочности 0,7. Фактическая мощность зависит от передаточного числа, диаметра шкива, рабочего цикла и температуры окружающей среды.

Технические данные: формулы крутящего момента, КПД и температурные ограничения

Формулы крутящего момента сердечника и веса

Следующие уравнения определяют взаимосвязь между крутящим моментом двигателя и грузоподъемностью. Они основаны на классической механике и соответствуют методологиям расчета крутящего момента, описанным в техническом руководстве по двигателям постоянного тока maxon и документации по продукции Faulhaber:

1. Крутящий момент, необходимый для подъема груза (вертикальный подъем):
τ = (м × г) × r
где τ = крутящий момент (Н · м), m = масса (кг), g = 9,81 м /с2, r = радиус шкива (м)

2. Максимальный вес, который может поднять двигатель:
mmax = Tостановка / (r × g)
Используйте номинальный крутящий момент с запасом прочности для непрерывной работы

3. Выходной крутящий момент коробки передач:
Tout = Tдвигателя  × i × η
где i = передаточное число, η = КПД коробки передач (обычно 0,85–0,95 на ступень)

4. Мощность двигателя зависит от крутящего момента и частоты вращения:
P = T × ω = T × (2π × n / 60)
Или: T (Н · м) = 9550 × P (кВт) / n (об/мин)

5. Зависимость крутящего момента двигателя постоянного тока от тока:
T = K t × Ia
, где Kt  = постоянный крутящий момент (Н · м / А), Ia = ток якоря (А)

Пример работы: Двигатель постоянного тока 12 В при 100 оборотах в минуту мощностью 173,6 Н/ см

В существующей статье Greensky Power упоминается двигатель постоянного тока 12 В при 100 оборотах в минуту с номинальным крутящим моментом 173,6 Н/см. Ниже приведен полный расчет грузоподъемности:

Расчетзначения
параметра,Номинальный крутящий момент
173,6 Н-см = 1,736 Н · м,заданныйрадиус шкива – 2 см = 0,02 м, – выбран (обычный размер)
Теоретический максимальный вес8,85 кг1,736 / (0,02 × 9,81)
С запасом прочности 70%6,2 кг8,85 × 0,7
С коробкой передач 10:1 (90% эффективности)79,7 кг1.736 × 10 × 0.9 / (0.02 × 9.81)
С коробкой передач 10: 1 + 70% безопасности55,8 кг79,7 × 0,7

Это демонстрирует, почему передаточное число является самым мощным инструментом увеличения грузоподъемности: коробка передач 10: 1 увеличила грузоподъемность с 8,85 кг до 79,7 кг — улучшение в 9 раз. Подробнее о выборе коробки передач читайте в нашем руководстве по выбору коробки передач.

Данные об эффективности и потерях мощности

Эффективность двигателя напрямую влияет на грузоподъемность, поскольку потраченная впустую энергия превращается в тепло, что ограничивает непрерывную мощность крутящего момента. Согласно исследованию Esenboğa, проведенному IEEE Access в 2026 году по оптимизации двигателя PMDC, повышение эффективности с 74,1% до 84,6% увеличило крутящий момент с 3,93 Н · м до 4,93 Н · м — улучшение на 25% только за счет оптимизации геометрии магнита.

Тип двигателяМаксимальный КПДПервичный источник потерьСправочник
Faulhaber 0816 (без сердечника, матовый)69%Трение щетки из драгоценных металловСпецификация Faulhaber
maxon RE 40 (без сердечника, матовый)89%Графитовая щетка + сопротивление намоткитехнический справочник maxon
Faulhaber 2057 BA (BLDC)90%Сопротивление обмотки + потери железаТехническое описание Faulhaber
Типичный PMDC (железный сердечник, матовый)74-85%Потери железа + трение щетки + I2RДоступ IEEE (Esenboğa, 2026)

Температурные ограничения (классы изоляции IEC 60034-1)

Когда двигатель постоянного тока поднимает большие нагрузки, ток якоря увеличивается, выделяя тепло за счет потерь I2R. Если температура обмотки превысит предельный класс изоляции, двигатель выйдет из строя. Согласно IEC 60034-1:

Класс изоляции,Максимальная температура обмотки,Допустимое повышение температуры (при температуре окружающей среды 40 °C),Пример двигателя,
класс B,130 °C,80 ° C,Стандартный промышленный PMDC,
Класс F,155 ° C,100 ° Cmaxon RE 40 (предельная температура 155 ° C); большинство промышленных двигателей
класса H180 ° C125 ° CДвигатели для тяжелых условий эксплуатации
Специальные (Faulhaber 2057 BA)140 ° C100 ° Cпостоянного тока с корпусом из нержавеющей стали

При номинальном крутящем моменте двигатель обычно достигает теплового равновесия при 60-80% от предельного класса изоляции. При подъеме тяжелых грузов с моментом, близким к остановке, температура может превысить предельный уровень в течение нескольких секунд. Тепловые датчики (термисторы PTC или NTC, встроенные в обмотки) или ограничители тока в контроллере двигателя необходимы для применения с большими нагрузками. Процедуры термических испытаний описаны в нашем руководстве по стандартам испытаний двигателей .

Номинальный рабочий цикл (NEMA MG 1 / IEC 60034-1)

Грузоподъемность не имеет смысла без указания рабочего цикла. Двигатель может поднимать гораздо более тяжелый груз в течение 5 секунд (кратковременный режим S2), чем он может поднимать непрерывно (непрерывный режим S1):

  • S1 (непрерывный режим) — Двигатель работает при постоянной нагрузке достаточно долго, чтобы достичь теплового равновесия. Используйте номинальный крутящий момент для расчета мощности.
  • S2 (кратковременный режим) — Двигатель работает при постоянной нагрузке в течение определенного времени (10, 30, 60 мин), затем останавливается. Может выдерживать 1,3–1,5 кратный номинальный крутящий момент в течение активного периода.
  • S3 (прерывистый периодический режим) — Чередование периодов нагрузки и отдыха (например, рабочий цикл 60%). Мощность зависит от соотношения включения / выключения; обычно допускает 1,1–1,3 кратный номинальный крутящий момент.
  • S4 / S5 (с перерывами при запуске / торможении) — Частые запуски и остановки усиливают тепловое напряжение из-за высокого пускового тока. Уменьшите мощность на 10-20%.

Лучшее применение двигателей постоянного тока при поднятии тяжестей

1. Электрические подъемники и лебедки

Редукторные двигатели постоянного тока 12 В и 24 В являются стандартными для портативных электрических подъемников, лебедок для квадроциклов и лебедок для лодочных прицепов. Обычный двигатель лебедки мощностью 12 В 2000 Вт с планетарной коробкой передач 300: 1 может поднимать до 4000 кг (8800 фунтов) на одной линии. Высокое передаточное число обеспечивает высокую скорость для значительного увеличения крутящего момента. Для нашей платформы с щеточным двигателем постоянного тока  в обычных подъемниках используются двигатели мощностью 200-500 Вт с редукторами от 100: 1 до 500: 1.

2. Робототехника и автоматизация

В шарнирах рук роботов двигатели постоянного тока (особенно сервоприводы BLDC) поднимают полезную нагрузку с помощью рычагов. Требуемый крутящий момент рассчитывается как T = (payload_mass × g × arm_length) / gear_ratio. Для грузоподъемности 5 кг на рычаге длиной 0,3 м с гармоническим приводом 100: 1 при КПД 85% двигатель должен выдавать не менее 0,173 Н · м — в пределах диапазона двигателя Faulhaber 2057 BA BLDC (номинальная мощность 13,7 Нм, остановка 309 Нм). Смотрите наше руководство по двигателям для робототехники , чтобы узнать технические характеристики BLDC для сервоприводов.

3. Электромобили и погрузочно-разгрузочные работы

Двигатели постоянного тока приводят в действие электрические вилочные погрузчики, домкраты для поддонов и электродвигатели вилочных погрузчиков которые выдерживают нагрузку от 1000 до 5000 кг. В этих установках используются двигатели постоянного тока с обмоткой серии 24 В или 48 В мощностью 1-10 кВт в паре с дифференциальными коробками передач. Высокий пусковой момент двигателей постоянного тока (до 400-500% от номинального крутящего момента) необходим для разгона тяжелых грузов с места. Для электровелосипедов и скутеров в нашем руководстве по контроллеру двигателя электровелосипеда рассматриваются приводные системы BLDC.

4. Операторы дверей и шлагбаумов

Операторы раздвижных ворот и автоматических дверных систем используют редукторные двигатели постоянного тока 12 В или 24 В для перемещения дверей весом 200-800 кг. Например, двигатель Mingniao DC800K мощностью 24 В 390 Вт и грузоподъемностью двери 800 кг достигается за счет передаточного числа коробки передач, которая обеспечивает крутящий момент 560 Н · м всего при 3 оборотах в минуту. Смотрите нашу страницу мотор-редуктор с регулировкой частоты вращения , чтобы узнать о похожих конфигурациях.

5. Медицинское и лабораторное оборудование

Подъемники для пациентов, регулируемые больничные койки и лабораторные приводы используют прецизионные редукторные двигатели постоянного тока для подъема грузов весом 50-200 кг с плавной и бесшумной работой. Бесщеточные двигатели постоянного тока предпочтительны из-за низких затрат на техническое обслуживание и точной регулировки скорости. Двигатели Faulhaber BLDC со встроенными датчиками обычно устанавливаются для медицинских устройств, соответствующих требованиям FDA. Ознакомьтесь с нашим руководством по микромотору-редуктору постоянного тока , чтобы узнать о конфигурациях с низкой частотой вращения и высоким крутящим моментом.

Пошаговый выбор двигателя для поднятия тяжестей

Следуйте этому шестиступенчатому процессу, чтобы рассчитать необходимые характеристики двигателя постоянного тока для вашего применения в поднятии тяжестей:

  1. Определите нагрузку и движение. Определите поднимаемую массу (кг), направление подъема (вертикальное, наклонное или горизонтальное), требуемую линейную скорость (м / с) и рабочий цикл (непрерывный, прерывистый, кратковременный). Вертикальный подъем требует преодоления силы тяжести (F = m × g); горизонтальное перемещение требует только преодоления трения (F = m × g × μ, где μ – коэффициент трения, обычно 0,05-0,3 для колес на плоских поверхностях).
  2. Рассчитайте требуемый выходной крутящий момент. Использование радиуса шкива или барабана: Tнагрузка = F × r = (m × g) × r. Для нагрузки 50 кг на барабан радиусом 3 см: Tнагрузка = 50 × 9,81 × 0,03 = 14,7 Н·м. Добавьте разгонный момент, если груз должен быть ускорен: Tускорение = J × α (момент инерции × угловое ускорение).
  3. Выберите передаточное число. Выберите передаточное число, которое уменьшает номинальный крутящий момент двигателя, чтобы он превышал крутящий момент нагрузки с запасом прочности: i ≥ Tнагрузка / (Tmotor_rated × η × SF), где η – КПД коробки передач, а SF – коэффициент запаса прочности (1,5-2,0). Для нашей нагрузки 14,7 Н ·м с двигателем мощностью 1 Н · м, КПД коробки передач 90% и запасом прочности 1,5: i ≥ 14.7 / (1 × 0.9 × 1.5) = 10.9 → выберите коробку передач 12:1. Смотрите наше руководство по выбору коробки передач для выбора передаточного числа и типа.
  4. Проверьте частоту вращения двигателя. Выходная частота вращения после включения должна соответствовать требуемой скорости подъема: nвыход = nдвигателя /i. Линейная скорость = nвыход × 2π × r/ 60. Если двигатель работает со скоростью 3000 об/ мин с редуктором 12: 1 и барабаном диаметром 3 см, скорость подъема составляет (3000/12) × 2π × 0,03 / 60 = 0,785 м /с. Отрегулируйте передаточное число или частоту вращения двигателя, если она слишком быстрая или медленная.
  5. Проверьте температурные ограничения. Рассчитайте постоянную потребляемую мощность двигателя: P = Tдвигателя × ωдвигателя. Убедитесь, что номинальная мощность двигателя превышает это значение. Убедитесь, что ожидаемое повышение температуры (исходя из потерь I2R и двигателяs тепловое сопротивление, обычно указанное в технических характеристиках как Rth1 и Rth2), остается в пределах предельного класса изоляции. Для Faulhaber 2057 BA тепловое сопротивление обмотки по отношению к окружающей среде составляет 1,1 К / Вт – ток 1,0 А через сопротивление 0,427 Ом выделяет 0,427 Вт тепла, повышая температуру обмотки на 0,47 ° C выше температуры окружающей среды, что значительно превышает предел в 140 ° C.
  6. Укажите устройства защиты. Установите ограничивающий ток контроллер двигателя это отключает питание, когда ток якоря превышает 1,5 номинального тока. Добавьте в обмотки термистор термического отключения или PTC. Для приложений с батарейным питанием используйте предохранитель, рассчитанный на максимальный рабочий ток в 1,25 раза. Для больших нагрузок рассмотрите нестандартную конструкцию двигателя со встроенной тепловой защитой.

Распространенные инженерные ошибки При расчете грузоподъемности двигателя постоянного тока

  1. С использованием момента остановки вместо номинального крутящего момента. Крутящий момент при остановке представляет собой абсолютный максимум при нулевой частоте вращения — работа двигателя при остановке более нескольких секунд приведет к тепловому сбою. Всегда рассчитывайте постоянную грузоподъемность с использованием номинального крутящего момента и резервируйте момент остановки только для кратковременных пиковых нагрузок (например, момента отрыва). Maxon RE 40 имеет момент торможения 1020 Нм, но номинальный крутящий момент составляет всего 189 Нм – использование момента торможения увеличивает мощность в 5,4 раза.
  2. Игнорируя потери эффективности коробки передач. Каждая ступень передачи теряет 5-15% крутящего момента из-за трения. Трехступенчатая планетарная коробка передач с КПД 90% на ступень передает всего 0,93 = 72,9% входного крутящего момента. Инженеры, которые рассчитывают выходной крутящий момент как Tдвигатель × i без коэффициента полезного действия, переоценивают мощность на 27%.
  3. Пренебрегая разгонным моментом. Двигатель должен преодолевать не только статическую нагрузку (силу тяжести), но и силу инерции, необходимую для разгона массы из состояния покоя: Fускорение = m × a. Для груза весом 50 кг, разгоняемого со скоростью 2 м/с2, дополнительное усилие составляет 100 Н, что эквивалентно добавлению 10,2 кг к статической нагрузке. Это часто упускается из виду в таких приложениях, как лифты и манипуляторы-роботы.
  4. Используется неправильный радиус шкива. Грузоподъемность обратно пропорциональна радиусу шкива. Удвоение радиуса шкива вдвое уменьшает грузоподъемность, но удваивает линейную скорость. Иногда инженеры выбирают большой шкив по скорости, а затем обнаруживают, что двигатель не может поднять предполагаемую нагрузку. Всегда проверяйте грузоподъемность после завершения проектирования механизма.
  5. Без снижения скорости при температуре окружающей среды и высоте. Согласно стандарту IEC 60034-1, двигатели должны снижаться, когда температура окружающей среды превышает 40 ° C или высота над уровнем моря превышает 1000 м. При температуре окружающей среды 50 ° C допустимое повышение температуры уменьшается на 10 ° C, что снижает крутящий момент примерно на 8-12%. На высоте 2000 м снизьте скорость еще на 10% из-за уменьшения воздушного охлаждения.
  6. При выборе двигателя учитывайте рабочий цикл. Двигатель, рассчитанный на работу в режиме S1 (непрерывно) при 100 Вт, не может выдавать мощность 200 Вт в течение 30 минут в режиме S2 без превышения температурных ограничений — зависимость нелинейная. Всегда проверяйте производителякривую снижения рабочего цикла и выберите двигатель с правильным коэффициентом полезного действия для предполагаемого рабочего профиля.

Таблица устранения неполадок: Проблемы с грузоподъемностью двигателя постоянного тока

ПроблемаВероятная причинарешения
при подъеме заданного веса двигатель глохнетКрутящий момент нагрузки превышает крутящий момент остановки двигателя; недостаточное передаточное числоУвеличьте передаточное число; используйте двигатель с более высоким постоянным крутящим моментом (Kt); уменьшите радиус шкива
Двигатель поднимает нагрузку, но перегревается в течение нескольких минутКрутящий момент выше номинального; недостаточное охлаждение; неправильный рабочий циклПроверьте соответствие тока номинальному; добавьте принудительное воздушное охлаждение; переключитесь на прерывистый режим (S3); выберите двигатель большей мощности
Двигатель поднимает нагрузку, но скорость слишком низкаяЧрезмерное снижение передачи; напряжение слишком низкое; нагрузка близка к номинальному крутящему моментуУменьшите передаточное число (проверьте запас крутящего момента); увеличьте напряжение питания в номинальных пределах; используйте двигатель большей мощности
Двигатель не может запуститься под нагрузкойНедостаточный пусковой момент; статическое трение выше ожидаемого; падение напряжения под нагрузкойДобавьте контроллер плавного пуска; увеличьте передаточное число; используйте двигатель с более высоким пусковым моментом (постоянного тока с последовательным заводом).
Двигатель сначала поднимает нагрузку, а затем со временем теряет мощностьСнижение температуры по мере нагрева обмотки; износ щетки; падение напряжения аккумулятораДобавьте контроль температуры; проверьте длину щетки; проверьте емкость аккумулятора и напряжение под нагрузкой
Коробка передач выходит из строя или загорается под нагрузкойВыходной крутящий момент превышает номинальный; ударные нагрузки; несоосностьВыберите коробку передач с более высоким номинальным крутящим моментом; добавьте ограничитель крутящего момента или скользящую муфту; проверьте центровку в соответствии с допусками NEMA MG 1.
Нагрузка падает при отключении питания.Нет удерживающего тормоза; коробка передач с возможностью управления задним ходом.Установите электромагнитный тормоз; используйте червячный редуктор (самоблокирующийся при передаточных отношениях > 20: 1); добавьте механический храповик.
Непостоянная грузоподъемностьКолебания напряжения; прерывистый контакт щетки; неисправность смазки коробки передач.Используйте регулируемый источник питания; осмотрите щетку / коллектор; замените смазку коробки передач в соответствии с графиком технического обслуживания.

ЧАСТО задаваемые вопросы: Грузоподъемность двигателя постоянного тока

1. Какой вес может нести двигатель постоянного тока?

Вес, который может нести двигатель постоянного тока, зависит от его номинального крутящего момента, радиуса шкива или рычага и передаточного отношения. Формула такова: масса = крутящий момент / (радиус × 9,81). Например, двигатель с крутящим моментом 173,6 Н-см, использующий шкив радиусом 2 см, может поднять примерно 8,85 кг. Благодаря редуктору 10:1 с КПД 90% грузоподъемность увеличивается примерно до 79,7 кг. Для непрерывной работы всегда учитывайте коэффициент запаса прочности 1,5–2,0×.

2. Как рассчитать грузоподъемность двигателя постоянного тока?

Используйте формулу: mmax = T остановка / (r × g). Сначала преобразуйте крутящий момент остановки в Н · м. Затем разделите на произведение радиуса шкива (в метрах) и ускорения свободного падения (9,81 м / с2). Примените коэффициент запаса прочности 0,5–0,7 для учета потерь эффективности, трения и требований к ускорению. Для двигателей с редуктором перед вычислением умножьте крутящий момент двигателя на передаточное число и КПД: Tout = Tдвигатель  × i × η. Смотрите наше руководство по основам электродвигателей  для получения дополнительных примеров расчета.

3. Как передаточное число влияет на вес, который может нести двигатель постоянного тока?

Коробка передач увеличивает крутящий момент при одновременном снижении скорости. Выходной крутящий момент равен крутящему моменту двигателя, умноженному на передаточное число и КПД: Tout = Tдвигатель × i × η. Например, коробка передач 10:1 с КПД 90% увеличивает крутящий момент на 9. Двигатель, производящий крутящий момент 2 Н · м, может выдавать 18 Н · м на мощности коробки передач, увеличивая грузоподъемность в 9 раз. Однако выходная частота вращения уменьшается на ту же величину. Смотрите наше сравнение прямого привода и мотор-редуктора  для анализа компромисса.

4. В чем разница между моментом остановки и номинальным моментом при поднятии тяжестей?

Момент остановки — это максимальный крутящий момент, который двигатель создает при вращении вала на нулевой частоте вращения – его ни в коем случае не следует использовать в качестве точки непрерывной работы. Номинальный крутящий момент – это крутящий момент, который двигатель может выдавать непрерывно, не превышая своего теплового предела в соответствии с IEC 60034-1. При подъеме тяжестей всегда подбирайте двигатель исходя из номинального крутящего момента, а не момента остановки, и применяйте коэффициент запаса прочности 1,5-2,0 ×. Например, maxon RE 40 имеет момент торможения 1020 Нм, но номинальный крутящий момент составляет всего 189 Нм.

5. Может ли двигатель постоянного тока 12 В поднимать тяжелые грузы?

ДА. Номинальное напряжение (12 В) напрямую не определяет грузоподъемность — это определяет крутящий момент. Двигатель постоянного тока 12 В с высоким крутящим моментом в сочетании с подходящей коробкой передач может поднимать сотни килограммов. Например, двигатель 12 В мощностью 390 Вт с коробкой передач 800: 1 может поднимать до 800 кг, как показано в приложениях для дверных операторов. Ключевым моментом является соответствие постоянного крутящего момента двигателя (Kt) и передаточного отношения к требуемой нагрузке. Смотрите наш контроллер двигателя 12 В постоянного тока на странице с конфигурациями системы 12 В.

Brushed-High-Rpm-Torque-DC-12-Volt-Motor-Price-with-IEC-Flange

6. Какие температурные ограничения применяются к двигателям постоянного тока с большими нагрузками?

Согласно стандарту IEC 60034-1, классы изоляции двигателя определяют максимальную температуру обмотки: класс B допускает 130 ° C, класс F допускает 155 ° C, а класс H допускает 180 ° C. При транспортировке тяжелых грузов температура двигателя повышается из-за потерь меди (I2R). При непрерывной работе с крутящим моментом, близким к нулевому, тепловые ограничения быстро превысят допустимые значения. Faulhaber 2057 BA обеспечивает максимальную температуру намотки 140 °C при тепловом сопротивлении 1,1 К/Вт (намотка к корпусу). Тепловая защита (термисторы PTC) или ограничение тока в контроллере двигателя необходимы для применения с большими нагрузками.

Почему вы выбираете Greensky Power для своих решений с двигателями постоянного тока?

Расчет грузоподъемности — это только первый шаг. Выбор двигателя, который надежно обеспечивает требуемый крутящий момент в реальных условиях, – это то, что повышает ценность Greensky Power. С 2011 года мы производим двигатели постоянного тока для клиентов B2B в более чем 50 странах, при этом ассортимент продукции включает двигатели постоянного тока с щеткой, бесщеточные двигатели постоянного тока,  коробки передач и контроллеры двигателей.

Получите бесплатное предложение

Наши инженерные возможности для поднятия тяжестей включают:

  • Интегрированные решения для двигателя, коробки передач и контроллера — Вместо того чтобы закупать каждый компонент по отдельности, мы проектируем двигатель, коробку передач и контроллер как единую систему, обеспечивая соответствие крутящего момента, частоты вращения и тепловых характеристик вашим конкретным требованиям к нагрузке. Ознакомьтесь с нашим руководством по выбору правильного типа двигателя постоянного тока с матовым или бесщеточным приводом .
  • Индивидуальная оптимизация крутящего момента — Наша команда исследователей и разработчиков из 8 инженеров уровня PhD обеспечивает индивидуальную конструкцию двигателя с оптимизированными постоянными крутящего момента (Kt), конфигурациями обмоток и конструкциями магнитных цепей. Мы реинвестируем 10% годового дохода в исследования и разработки и используем ANSYS Maxwell FEA simulation для электромагнитного проектирования.
  • испытание на 100% нагрузку — Каждый двигатель проходит индивидуальное динамометрическое тестирование для проверки крутящего момента, эффективности и тепловых характеристик под нагрузкой. Мы проводим испытания в соответствии со стандартами измерения эффективности IEC 60034-2 и техническими характеристиками NEMA MG 1.
  • Интеграция тепловой защиты — Для приложений с большой нагрузкой мы встраиваем PTC-термисторы в обмотки и настраиваем ограничение тока в контроллере для предотвращения тепловой перегрузки. Наши двигатели сертифицированы в соответствии со стандартами ISO, CE и энергоэффективности.
  • Региональная инженерная поддержка — Для клиентов из Северной Америки и Европы наша дочерняя компания United Motion Inc. предоставляет местные технические консультации, тестирование образцов и послепродажную гарантийную поддержку.. Свяжитесь с нашей командой инженеров , чтобы обсудить ваши требования к поднятию тяжестей.

Список литературы

  1. Международная электротехническая комиссия. IEC 60034-1: 2022 — Вращающиеся электрические машины — Часть 1: Номинальные характеристики. Доступно по адресу: https://webstore.iec.ch/publication/61474
  2. Национальная ассоциация производителей электрооборудования. NEMA MG 1-2021 — Двигатели и генераторы (часть 10: Рабочие циклы; Часть 12: испытания и эксплуатационные характеристики). Доступно по адресу: https://www.nema.org/standards/view/Motors-and-Generators
  3. maxon motor ag. Двигатель постоянного тока: Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами и обмоткой без сердечника — Техническое руководство. Доступно по адресу: https://www.maxonmotor.com/medias/sys_master/root/8803450421278/maxonDCmotor-Handouts.pdf
  4. FAULHABER. Бесщеточные серводвигатели постоянного тока 2057…Серия BA — Технические характеристики. Доступно по адресу: https://eshop.faulhaber.com/cn/2057-…-BA/Serie-2057-…-BA
  5. Бесщеточные серводвигатели постоянного тока FAULHABER.  серии 1660S024BHT – Страница товара. Доступно по адресу: https://www.faulhaber.com/en/products/series/1660bht
  6. FAULHABER. Плоские микромоторы постоянного тока серии 1506SR – Техническая спецификация. Доступно по адресу: https://www.faulhaber.com/en/products/series/1506sr
  7. Прецизионные микроприводы. “Расчеты крутящего момента для применения в двигателях-редукторах”. Техническое примечание по применению. Доступно по адресу: https://www.precisionmicrodrives.com/content/torque-calculations-for-gearmotor-applications
  8. INEED Motors. “Как правильно выбрать двигатель и редуктор для вашего применения”. Техническое руководство. Доступно по адресу: https://ineedmicromotors.com/select-right-motor-and-reducer-for-your-application-guide/
  9. Handson Technology. Уравнения двигателя / крутящего момента и примеры расчета грузоподъемности — Примечание по применению. Доступно по адресу: https://www.handsontec.com/dataspecs/motor_fan/GA12-N20.pdf
  10. Esenboğa, B. (2026). “Оптимизация постоянных магнитов аддитивного производства на основе параметрической чувствительности для повышения производительности двигателя постоянного тока постоянного тока”. Доступ к IEEE, том 14, стр. 45179-45190. DOI: 10.1109/ДОСТУП.2026.3676935
  11. Он, С. и Ву, Т. (2016). “Проектирование, анализ и эксперимент с бесщеточным двигателем постоянного тока с постоянными магнитами для электрического гайковерта”. Ежегодное собрание IEEE Industry Applications Society. Доступно по адресу: https://ieeexplore.ieee.org/document/7732736/
  12. Шахин, Ю., Талапиден, К., Тао, N.G.M., Багери, M. & amp; Do, T.D. (2023). “Анализ и оптимизация конструкции поверхностного двигателя с постоянными магнитами для улучшения плотности крутящего момента и пульсаций”. 11-я Международная конференция 2023 года по силовой электронике и ECCE Asia (ICPE 2023-ECCE Asia), стр. 2308-2311. DOI: 10.1109/ICPEECCEAsia57578.2023.10213924
  13. Руководство по низковольтным технологическим двигателям ABB. , Rev D. Двигатели и генераторы ABB. Доступно по адресу: https://library.e.abb.com/public/1fd380f8ca8b4934ae3fa609d764fd33/21043_ABB_Motor_Guide_REV_D.pdf

Please leave your work email.

Tell Us About Your needs

Greensky power WeChat