新型低速电机的工作原理

我在飞

1.低速电机的特点
　　长期以来，大家所熟悉的电机转速为2880r/min，1440r/min、960r/min等等。这些电机，欲用于拖动设备运行，必须与减速机配套使用。而低速电机则是一种机电一体化产品，它的输出转速通常为100r/min以下，最低可达到2r/min，因此不需减速机便可直接驱动设备运行。低速电机的体积相当于同类型普通电机，由于它的输出轴要承受较大的扭矩，通常其直径比较粗(相似于普通减速机的输出轴直径)。
　　低速电机不仅淘汰了笨重的减速机，而且减少了因传动机构所造成的功率损失，提高了设备的安装精度和传动效率，使用维修更简便，控制方式与普通电机一样，可连续运行，亦可频繁正反转，振动小、噪声低、不漏油、寿命长，是传统电机与减速机的理想替代产品。
　　2.低速电机的结构
　　低速电机是由普通电机与特制的变速机构置于一体内来实现低速的，其结构见图1。
输出轴1与低速转子2固联，低速转子与柔轮3之间由内啮合齿轮传动，并一起作低速转动。刚轮除与机体刚性联接外，还与柔轮形成一对内啮合齿轮传动副。谐波发生器的外圈为柔性轴承，安装在柔轮内，并与高速转子固联，当谐波发生器随高速转子高速运转时，柔性轴承也随之在柔轮内运转，由于柔性轴承内装有长短轴相差约为2mm的椭圆形轮盘，谐波发生器迫使柔轮呈椭圆状运转；柔轮中椭圆长轴上的齿与刚轮上的齿相啮合，利用刚轮与柔轮这一对啮合齿轮的齿数差，即可获得所需要的较大的减速比，实现柔轮的低速运转。柔轮同时驱动低速转子与输出轴实现平稳的低速转动。低速电机的风叶9、风罩8等其它所有配件可与同类型普通电机通用。
　　3.低速电机的工作原理
　　与普通电机一样，定子通以三相电(或二相电)产生旋转磁场，高速转子在磁场的作用下高速旋转，并带动谐波发生器在柔轮内旋转，柔轮上的齿与刚轮上的齿相啮合。由于谐波发生器的作用，使柔轮在旋转中产生双波变形波。若刚轮齿数为z1，则柔轮齿数为z2=z1-2。当高速转子转速为n1时，则低速转子的转速n2=2n1/z2。
　　例如n1=1400r/min，z2=200，则n2=2×1400/200=14r/min，由此电机便获得低速运转。
　　普通齿轮副的齿，传动时是一侧相啮合，而双波齿轮则两侧相啮合。
图2a和b分别为内啮合普通齿轮1、2和低速电机内的刚、柔轮3、4工作时受力示意简图。显而易见，在其它条件相同的情况下，双波变形齿轮啮合所产生的扭矩是普通齿轮的2倍，因此在负载一定情况下刚轮和柔轮的使用寿命也就更长。
　　由于低速电机的设计功能为：①输出扭矩大，可以直接驱动机构设备；②转速低，使得运转平稳，噪声小；③体积和重量不到普通同类型电机与减速机之和的一半，使拆装维修更方便；④传动系统可简化，配套设备更安全、美观；⑤效率高达65%左右，功率因素可达0.65～0.85，能源利用率高。所以低速电机已在轻工机械、纺织机械、冶金机械、医疗器械、食品机械、农业机械、环保设备等众多领域中选用，普及推广使用低速电机是各行各业技术进步的必然趋势。

战神

又长知识了 谢谢

狗娃子

问楼主一个电机问题：关于永磁和感应高速电机的优劣有何高见，请赐教。

我在飞

对于此问题实在不敢妄言，狗娃兄弟是这方面强项，还望多指教。

随风而去

长知识了！顶！~~~~~~~~~~~~

狗娃子

楼主真客气啊。俺对电气一点不懂，只关心材料问题。听一些人说永磁的好，损耗小，就是磁铁易碎，转子不好做，国外用的是碳纤维包裹，这点国内好像搞不定（这才是俺关心的重点，呵呵）。感应的除了损耗较大，好像还有什么问题，具体的是啥俺一直没搞明白。

卓信

我毕设做的就是这个。 不过我们叫啮合式电机， 是一个国家自然科学基金项目 。

最大特点就是把电动机和减速器相结合在一起， 实现了低转速 、输出扭矩大的特点 。

不过到现在为止控制还不是很理想 ，所以一直未能实现市场化。

黄连苦

回3楼
感应电动机一般速度都不会高，基本都在３０００r/min以下，永磁的可以达到２００００r/min，我现在也是外行，不知道有没有说错．

我在飞

狗娃大侠你好

不是客气。我对永磁高速电机了解甚少。其在常见设备上应用的不多，我只见过小功率的永磁高速电机。感应高速电机现在很多机械设备上广泛使用，功率覆盖范围较宽。是通过提高电源频率提高同步转速，现很多主轴电机可工作在300Hz电源，同步转速1.8万转每分钟。
关于他们的优缺点还望大家多多讨论。

linfeng21st

这个低速高转矩电机在电梯行业这几年也出现过。
但这篇文章的主要意思还是在电机输出轴上集成了减速装置（只是做的小了，可以放在电机壳体内），但是如果这样的话不知道作者有没有考虑大功率/大转矩输出时如何做？大转矩的输出需要的齿轮强度/体积等恐怕不能集成到电机壳体，这也是需要减速箱增大输出转矩的原因。
以前看见过一篇文章，直接设计大转矩低转速的电机（不集成齿轮）用在电梯上（一部电梯使用的功率/转矩基本固定），现在也有产品出来，我觉得是一个方向。