Auswahl Ihres Motors

Bei der Auswahl eines Elektromotors gibt es einige Dinge zu beachten, um sicherzustellen, dass Sie die perfekte Antriebslösung für Ihr Produkt erhalten.

Mit dem folgenden Leitfaden, der Aspekte der Motorkonstruktion wie Drehmoment, Einschaltdauer, thermische Grenzen und Wirkungsgrad abdeckt, hoffen wir, einen Anhaltspunkt für die Auswahl Ihres Motors zu geben.

Wenn Sie zusätzliche Beratung benötigen, wenden Sie sich bitte an unser freundliches Verkaufsteam, das Ihnen gerne weiterhilft.

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Leistungsbedarf

Der Leistungsbedarf ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Spezifikation eines Getriebemotors und entspricht der für die Anwendung erforderlichen mechanischen Leistung, gemessen in Watt oder PS. Die Leistung wird durch die für die Anwendung benötigte Drehzahl und das Drehmoment bestimmt und ist für den Kunden bei komplexen Anwendungen nicht immer einfach zu ermitteln. Die Messung oder Berechnung der Anforderungen der Anwendung ist der entscheidende erste Schritt bei der Auswahl von Motoren und Getrieben und der Optimierung des Kundenprodukts.

Power (Watts) = Torque x RPM x 0.104721 Electrical Horsepower (HpE) = 746.000w
Torque = Power (Watts) / (RPM x 0.10472)1 Metric Horsepower (HpM) = 735.499w
RPM = Power (Watts) / (Torque x 0.10472)1 Mechanical Horsepower (Hpl) = 745.670w
Celsius to Fahrenheit F = 9/5C + 32Fahrenheit to Celsius C = 5/9(F – 32)

Drehmoment

Das Drehmoment ist die mit dem Weg multiplizierte Kraft, wobei die gängigen Einheiten Nm, lb-ft und oz-in sind (Umrechnungstabelle wird angezeigt).

Nach der Festlegung des erforderlichen Drehmoments ist es auch wichtig, die erforderliche Drehzahl zu verstehen. Die Drehzahl wird als rad/s definiert – die unten stehenden Gleichungen berücksichtigen dies und verwenden die gängigere Drehzahl.

Die berechnete mechanische Leistung liefert einen guten Anhaltspunkt für die benötigte Größe des Getriebemotors, ist aber nur ein Anhaltspunkt, da die gleiche Motorleistung in den Konfigurationen “niedrige Drehzahl mit hohem Drehmoment” oder “hohe Drehzahl mit niedrigem Drehmoment” erreicht werden kann.

Given Unit ncm gcm lb-in lb-ft oz-in
Nm 1 10.973 8.85 0.738 141.6
gcm 981×10-6 1 8.68×10-3 72×10-6 13.89×10-3
lb-in 0.113 1152.13 1 0.0833 16
lb-ft 1.356 13.825×103 12 1 192
oz-in 7.062×10-3 72.007 0.0625 5.21×10-3 1

Drehzahl-Drehmoment-Diagramme

Drehmoment-Drehzahl-Diagramme zeigen Informationen des Getriebemotor-Lieferanten über die Leistung des Produkts und sind ein wichtiges Hilfsmittel bei der Auswahl eines Elektromotors. Sie zeigen die Feinheiten der Leistung des Motors oder des Motors und des Getriebes, wobei die Drehmomentabgabe bei allen Drehzahlen angezeigt wird, wahrscheinlich bis kurz vor dem Stillstand.

Anhand dieser einfachen Drehmoment-Drehzahl-Diagramme und des für die Anwendung ermittelten Drehmoments und der Drehzahl lässt sich feststellen, ob der ausgewählte Getriebemotor die Anwendung bei allen erforderlichen Drehzahlen antreiben kann und wie viel Drehmoment der Anwendung bei Bedarf noch zur Verfügung steht.

Anhand dieses Diagramms kann auch der für die Anwendung erforderliche Strom (Ampere) bestimmt werden, was die Auswahl der Antriebssteuerung und des Motorschutzes erleichtert (siehe Abbildung). Parvalux veröffentlicht die Daten der Getriebemotoren aufgrund der Vielzahl der möglichen Kombinationen und Varianten in der Regel in Tabellenform, die Drehmoment-Drehzahl-Kurven werden jedoch intern auf verschiedenen Prüfständen erstellt.

Beispiel: Das gezeigte Diagramm bezieht sich auf einen PM63-Gleichstrommotor mit einem GB9-Schneckenradgetriebe. Es kann festgestellt werden, dass, wenn die Anwendung 30Nm erfordert, die Ausgangsdrehzahl des Getriebes 37RPM betragen würde und 11Ampere benötigt werden. Sollte die Last auf 50 Nm steigen, würde die Drehzahl auf 33 U/min sinken und 17 Ampere erfordern.

Thermische Grenzen des Getriebes

Gearbox TypeThermal Rating (Watts)
CompositeBronze
S2025
M3845
MB, MF4048
L, LH LB, LF, LHB, LS, LSH6072
G, GH100–
SS2530
MM4547
MBM4758
SIW2838
MIW5065

Die thermischen Grenzen des Getriebes sind ein begrenzender Faktor, wenn Getriebemotoren über den normalen Dauerbetriebszyklus S1 hinaus eingesetzt werden.

Dieser kontinuierliche Arbeitszyklus ist höchstwahrscheinlich der Arbeitszyklus, der im Drehmoment-Drehzahl-Diagramm angezeigt wird, aber Parvalux verfügt über langjährige Erfahrung in der Optimierung der Anwendung und hat umfassende Daten zu unseren Getrieben für den intermittierenden Einsatz.

Ungefähre Grenzwerte für Parvalux-Getriebe können sowohl für den Dauerbetrieb als auch für den Aussetzbetrieb anhand der nachstehenden Angaben berechnet werden:

Kontinuierliche Einschaltdauer (S1)

Die thermische Leistung des Getriebes kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

Ungefähre Wärmeleistung (W) = ((Enddrehzahl x Drehmoment (Nm)) / 9,55) x ((1/n) – 1)

n = Wirkungsgrad des Getriebes (auf Anfrage erhältlich)

Intermittierende Einschaltdauer

Bei intermittierendem Betrieb wird die Wärmeleistung des Getriebes (siehe Tabelle) erhöht, indem die entsprechende Wärmeleistung des Getriebes mit dem Faktor x multipliziert wird:

x = √(100% / Einschaltdauer %)

S1Continuous Duty CycleThe motor works at a constant load for a long enough time to reach temperature equilibrium
S2Short Time Duty CycleThe motor works at a constant load but not long enough to reach temperature equilibrium. Rest periods allow the motor to reach ambient temperature
S3Intermittent Periodic CycleSequential, identical run and rest cycles with constant load. Temperature equilibrium is never reached. Starting current has little effect on temperature rise
S4Intermittent Periodic Duty with StartingSequential, identical start, run, and rest cycles with constant load. Temperature equilibrium is not reached, but starting current affects temperature rise
S5Intermittent Periodic Duty with Electric BrakingSequential, identical cycles of starting and running at a constant load and running with no load. No rest periods
S6Continuous Operation with Intermittent Loadequential, identical cycles of starting and running at a constant load and running with no load. No rest periods
S7Continuous Operation with Electric BrakingSequential, identical cycles of starting and running at a constant load and electric braking. No rest periods
S8Continuous Operation with Periodic Load & Speed ChangesSequential, identical cycles run at constant load and given speed, then run at other constant loads and speeds. No rest periods

Efficiency

Bei der Auswahl eines Elektromotors ist der Wirkungsgrad ein wesentlicher Faktor. Der Wirkungsgrad sowohl des Motors als auch des Getriebes und der kombinierte Wirkungsgrad sind ein Thema für sich, aber im Grunde genommen müssen normalerweise mehr als die Leistungsvariablen in den Auswahlprozess einbezogen werden.

Parvalux verfügt über große Erfahrung beim Vergleich der verschiedenen Motor- und Getriebetechnologien und bei der Bewertung des Kompromisses zwischen diesen Technologien in einer bestimmten Anwendung. Die Erfahrung von Parvalux bei der Belieferung zahlreicher Branchen ist beispiellos und ermöglicht eine schnelle Diskussion über die richtige Technologie für die jeweilige Anwendung. Für Erstausrüster, die große Stückzahlen benötigen, können “Technologie-Rigs” mit verschiedenen Technologien konstruiert werden, um die Daten in der Anwendung empirisch zu vergleichen, aber viele Nicht-Leistungsvariablen müssen unweigerlich zum Auswahlprozess hinzugefügt werden, wenn es um die ultimative Effizienz geht (Kosten, Marketingvorteile, Systemkomplexität usw.).

Ein sehr vereinfachtes Beispiel für die “Kompromisse” bei der Betrachtung der Effizienz wird in der Tabelle am Beispiel einer batteriebetriebenen Winde dargestellt.

Technology Type PMDC Motor & Worm Wheel Gearbox
ProsCons
Simple componentsLower efficiency
Many ratios won’t back-drive
Simple controller
Simple maintenance
Low cost
Technology TypeBrushless Motor & Epicyclic Gearbox
ProsCons
Higher efficiencyComplex components
Extended battery lifeElectronic controller
QuietMay back-drive
May need brake
Greater cost

Dieses Beispiel ist sicherlich subjektiv, im Zusammenhang mit einer batteriebetriebenen Winde geschrieben und nicht erschöpfend, zeigt aber andere Faktoren bei der Betrachtung der Effizienz auf. Es wurden auch nur zwei Technologiekombinationen berücksichtigt, obwohl viele andere Motor/Getriebe-Kombinationen verglichen werden könnten. Beim Vergleich von Technologiegruppen im Hinblick auf den ultimativen Wirkungsgrad könnten Sie sich für einen bürstenlosen Motor mit Planetengetriebe entscheiden, der im Allgemeinen den besten Wirkungsgrad bietet, aber zusätzliche Kosten und Komplexität verursacht. Eine Winde muss beispielsweise selbsttragend sein (sich nicht bewegen, wenn der Strom abgeschaltet ist, aber die Last noch anliegt), was ein Schneckenradgetriebe aufgrund seiner Ineffizienz erreichen kann.

Das Planetengetriebe ist aufgrund seines höheren Wirkungsgrads möglicherweise nicht selbsttragend und erfordert daher zusätzliche Elemente wie eine mechanische Bremse und die damit verbundene komplexe Steuerung. Die Kosten für die zusätzliche Bremse, ihre Steuerung und den PWM-Controller für den bürstenlosen Motor können im Vergleich zur Einfachheit eines permanenten Gleichstrommotors und eines Schneckenradgetriebes erheblich sein. Die Erfahrung von Parvalux mit den vielen Technologien, die wir anbieten können, spart Ihnen Zeit bei der Auswahl einer Elektromotor- und Getriebetechnologie für Ihre Anwendung.

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