Welche Art von Motor sollte verwendet werden, um ein statisches Drehmoment (blockierte Welle) zu bewältigen?

Drehmoment und Strom stehen bei Gleichstrommotoren (bürstenbehaftet oder bürstenlos bei entsprechender Ansteuerung) in direktem Zusammenhang. Das vom gebürsteten Gleichstrom bereitgestellte Drehmoment ist nicht wirklich gleichmäßig, da die Magnetfelder von Rotor und Stator nur einmal pro Übergang senkrecht sind, aber die Bürstenbaugruppe ist so konstruiert, dass während der gesamten Drehung keine Lücken im Drehmoment verfügbar sind. In Bezug auf Überhitzung müssen Sie den Strom berechnen, der zum Ausgleich des Lastdrehmoments erforderlich ist, die Joule-Erwärmung berechnen und eine einfache thermische Analyse mit dem Rotor zum Umgebungswärmewiderstand und der maximalen Rotortemperatur durchführen, die beide (hoffentlich) gefunden werden können. im Datenblatt des Anbieters. Es ist also nicht unbedingt ein No-Go. Vor allem angesichts der Tatsache, dass Sie einen Kühlkörper zum Motor in Ihre Analyse einbeziehen können.

Sie haben die gleiche thermische Analyse, um auf dem bürstenlosen DC zu laufen. Denken Sie nicht, dass ein 10-W-Motor unabhängig vom erzeugten Drehmoment und seiner Drehzahl lange mit 10 W betrieben werden kann. Der Wirkungsgrad ist je nach Drehzahl des Motors variabel, und normalerweise wird die Nennleistung bei Nenndrehzahl angegeben, genau wie bei Gleichstrom gebürstet Motoren. Bürstenlose Gleichstrommotoren sind jedoch teurer, da sie eine etwas komplexe elektronische Kommutierungsschaltung haben.

Sie könnten auch den Stepper-Weg gehen: Wenn das Lastmoment niedriger als das Haltemoment ist, ist dies auch eine Option, umso mehr, wenn das Rastmoment (wenn AUS) ausreicht. Das Gute daran ist, dass Sie mit dieser Option (im Gegensatz zu allen anderen Motortypen) keinen Rückkopplungssensor in einem geschlossenen Regelkreis benötigen, sondern nur einen Home-Mikroschalter, um zu wissen, von wo aus Schritte gezählt werden müssen. Sie benötigen zwar einen Stepper-Controller, aber er ist einfacher und billiger als der bürstenlose DC-Controller.

In beiden Fällen kann ein Getriebe verwendet werden, um das Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend Ihren Anforderungen zu erhöhen (oder aus einem anderen Blickwinkel das erforderliche Motordrehmoment zu reduzieren), vergessen Sie jedoch nicht, das Widerstandsdrehmoment des Getriebes in Ihr Drehmomentbudget aufzunehmen (dh um sicherzustellen, dass der Motordrehmomentspielraum hoch genug ist, um die Zufälligkeit von Mutter Natur zu absorbieren).

Meiner Meinung nach sollten Sie die 3-Phasen-Wechselstrom-Synchronmaschine (die im Grunde eine bürstenlose DC-Rohmaschine ohne Controller ist) streichen, 2 oder 3 Sinus mit variabler Frequenz erzeugen und diese PWM verstärken, ist den Aufwand hier einfach nicht wert, es gibt einfachere Alternativen. Persönlich würde ich zuerst einen Stepper mit Getriebe untersuchen, aber das ist die schnellste, nicht die billigste Option (DC gebürstet).

Das Drehmoment ist eine Funktion des vom Aktuator (oder „Motor“, wie ich hier verwende) gezogenen Stroms - die meisten Motordatenblätter sollten diese Informationen in der einen oder anderen Form enthalten.

In einer idealen Welt würde der Hersteller ein Diagramm liefern, das zeigt, wie die Stromaufnahme mit dem Lastwiderstand variiert. In der einfachsten Form könnte der Hersteller jedoch nur etwas Ähnliches wie die maximale Stromaufnahme beim Stillstand angeben , wobei die Definition von „Stillstand“ der Moment ist, in dem der Widerstand der Last das maximale Drehmoment überschreitet, das der Motor erzeugen kann. Es könnte auch eine Stallgeschwindigkeit angegeben werden - die langsamste Geschwindigkeit, die der Motor drehen kann, bevor er zum Stillstand kommt.

Wenn Sie eine Grafik haben, müssen Sie nicht raten. Ich weiß nicht, wie linear die Beziehung zwischen Motorlast und Stromaufnahme ist, und ich weiß nicht, wie genau Sie sein müssen. Einige Dinge, die Sie beachten müssen, wenn Sie nur begrenzte Informationen finden können:

1. Der Motor verbraucht auch ohne Last Strom;
2. Der Motor hat typischerweise wieder ohne Last eine minimale Drehzahl;
3. Der anfängliche Anlaufstrom kann viel größer sein als der Leerlaufstrom;
4. Es kann einen Widerstandswert geben, bei dem sich der Motor dreht , aber nicht in der Lage wäre, sich zu drehen .

Wenn alles andere fehlschlägt, messen Sie die Stromaufnahme ohne Last und die Stromaufnahme bei blockiertem Motor. Es ist grob, aber es ist besser als nichts.

Sobald Sie wissen, wie sich der Strom mit dem Drehmoment ändert, ist es eine einfache Sache, ein Stromerfassungsgerät herzustellen - sehr unkompliziert und einfach über einen ADC in ein Arduino zu integrieren. Lesen Sie ein wenig über den Burr-Brown INA138 (oder einen anderen "Current Shunt Monitor").

Anmerkung des Moderators: Diese Antwort ist als Ergebnis einer Zusammenführung zu diesem Thread gekommen.

Ich würde sagen, Gleichstrommotor, bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) und Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) sind die Optionen. PMSM sind für Heimwerker ziemlich komplex, also lassen Sie uns von der weiteren Analyse ausschließen, die verbleibenden sind klassische DC und BLDC.
Gleichstrommotor ist einfach zu steuern, mit H-Brücke ist das Drehmoment proportional zum Strom. Die Bürstenkommutierung hat minimale Auswirkungen auf das Drehmoment, zumindest nicht so große Auswirkungen wie BLDC beim Kommutieren.
BLDC ist der umgedrehte Gleichstrommotor. Es verfügt über eine elektronische Kommutatorvorrichtung für Statorwicklungen anstelle des alten Rotorbürstenkommutators bei Gleichstrommotoren. Die Erwärmung der Wicklungen ist bei beiden Motortypen vorhanden, der einzige Unterschied besteht darin, dass BLDC den Stator erwärmt, der auch größer ist und eine bessere Kühlfähigkeit hat als die Rotorwicklung in Gleichstrommotoren, die nur durch die Welle gekühlt werden kann.
Der BLDC benötigt ein komplexeres Kommutierungsgerät mit Hilfe der Rotorpositionsrückmeldung (Hall-Sensoren oder Gegen-EMK-Komparatoren), obwohl die anderen Dinge dem Gleichstrommotor ähnlich sind - eine Art PWM-Treiber. Außerdem hat der BLDC aufgrund der Kommutierung mehr Drehmomentwelligkeit als der DC-Motor.

Dann benötigen Sie eine Steuerung mit einem Positionssensor oder einem Kreisel, um statische Drehmomente zu geben. Entwerfen Sie einen einfachen Regelkreis mit Ihrem Motor.