maxon Katalog Programm 2017/18 Deutsch

Wahl des Getriebes
Gesucht ist ein Getriebe mit einem maximalen Dauerdrehmoment von
mindestens 0.486 Nm und einem Kurzzeitdrehmoment von mindestens
1.028 Nm. Diese Anforderung erfüllt beispielsweise die Keramikversion
des konfigurierbaren Planetengetriebes GPX 22 mit 2 oder 3 Stufen. Bei
2 Stufen erlaubt die maximale Getriebeeingangsdrehzahl von 10 000 min -1
eine maximale Untersetzung von
i max
= n max, G
= 10000 = 100:1
n L
100
Dreistufige Getriebe erlauben höhere Eingangsdrehzahlen und die maximal
mögliche Untersetzung wird 120:1. Auf Grund der kürzeren Bauform entscheiden
wir uns für das Getriebe mit 2 Stufen. Um das Motordrehmoment
möglichst klein zu halten, wählen wir die höchstmögliche Untersetzung von
44:1. Das 2-stufige Getriebe hat einen Wirkungsgrad von 81%.
Alternative Lösungen
Getriebe GPX 19 Keramikversion
3 Stufen (Untersetzung) 138:1)
mit Motortyp DCX 16 S (Graphitbürsten)
Getriebe GPX 22 Standard-Konfiguration
3 Stufen (Untersetzung 111:1)
mit Motortyp DCX 19 S (Graphitbürsten)
maxon motor
Wahl des Motortyps
Drehzahl und Drehmoment werden auf die Motorwelle umgerechnet
n mot = i · n L = 44 · 100 = 4400 min −1
M RMS
M mot, RMS
= i η
=
486
44 0.81
M max
M mot, max
= i η
= 1028
44 0.81
≈ 13.6 mNm
≈ 28.8 mNm
Die möglichen Motoren, die gemäss dem maxon Baukastensystem mit dem
oben ausgewählten Getriebe zusammenpassen, sind in nebenstehender
Tabelle zusammengefasst. Die Tabelle enthält nur DC-Motoren mit Graphitkommutierung,
da diese für Start-Stopp-Betrieb besser geeignet sind.
n[min -1 ]
20000
15000
10000
Die Wahl fällt auf den DCX 22 S, der ein genügend grosses Dauerdrehmoment
aufweist. Der Motor sollte eine Drehmomentreserve haben, um auch
bei etwas ungünstigeren Bedingungen zu funktionieren.
Die zusätzliche Drehmomentanforderung während der Beschleunigung
kann vom Motor problemlos erbracht werden. Das kurzzeitig geforderte
Spitzendrehmoment ist nur knapp doppelt so hoch wie das zulässige
Dauerdrehmoment des Motors.
5000
5 10 15 20 25 30
M [mNm]
Wahl der Wicklung
Der Motortyp DCX 22 S hat eine mittlere Kennliniensteigung von etwa
110 min -1 /mNm. Die gewünschte Leerlaufdrehzahl errechnet sich wie folgt
Δn
n 0, theor
= n mot
+ ΔM
M max
= 4400 + 110 28.8 = 7570 min –1
Motor M N Eignung
DCX 22 S ≈ 15 mNm gut
DCX 22 L ≈ 30 mNm zu stark, baut lang
DC-max 22 S ≈ 11 mNm zu schwach
Bei der Berechnung ist natürlich der extreme Arbeitspunkt (max. Drehzahl
und max. Drehmoment), einzusetzen, da die Kennlinie der Wicklung oberhalb
aller Arbeitspunkte im Drehzahl-Drehmoment-Diagramm verlaufen
soll. Diese Soll-Leerlaufdrehzahl muss mit der maximal von der Steuerung
(ESCON 36/2) abgegebenen Spannung U = 24 V erreicht werden. Dies
definiert die minimale Drehzahlkonstante k n, theor des Motors
k n, theor
=
n 0, theor
7570
= = 315
U mot
24
min –1
V
Vergleicht man die Drehzahlkonstanten der Wicklungen, so fällt die erste
Wahl auf den Motor mit Nennspannung von 36 V. Mit der Drehzahlkonstanten
von 342 min -1 V -1 weist er allerdings nur eine geringe Drehzahl-
Regelreserve auf. Bei ungünstigen Toleranzen bietet die Wicklung mit der
nächsthöheren Drehzahlkonstanten (24 V Nennspannung) mehr Sicherheit.
Die höhere Drehzahlkonstante der Wicklung gegenüber dem berechneten
Wert bedeutet, dass der Motor bei 24 V schneller läuft als verlangt, was
aber der Drehzahlregler ausgleicht. Zur Drehzahlerfassung lässt sich der
Motor mit einem Encoder ausrüsten. Die Drehmomentkonstante der gewählten
24 V Wicklung beträgt 18.4 mNm/A. Das maximale Drehmoment
entspricht somit einem Spitzenstrom von
Imax =
M max
28.8
+ I
k 0
= + 0.036 = 1.6 A
M
18.4
Dieser Strom ist kleiner als der Maximalstrom (4 A) des Reglers und des
Netzgeräts (3 A).
Somit ist ein Getriebemotor gefunden, der die Anforderungen (Drehmoment
und Drehzahl) erfüllt und mit dem vorgesehenen Regler betrieben werden
kann.
Ausgabe April 2017 / Änderungen vorbehalten
maxon motor
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