배터리 구동식 애플리케이션에 적합한 DC 기어 모터를 선택하는 방법

48V 팩을 사용하여 8시간 교대를 완료해야 하는 자동 가이드 차량은 하루에 몇 분 동안 순환하는 휴대용 의료용 펌프와는 다른 엔지니어링 문제입니다. 배터리 구동 애플리케이션에 적합한 DC 기어 모터를 선택하면 소프트웨어 튜닝이 도움이 되기 전에 실행 시간, 정지 마진 및 서비스 수명이 결정됩니다. DC 기어 모터는 영구 자석 DC 모터와 출력 토크를 증가시키고 출력 속도를 고정 비율로 감소시키는 일체형 감속 기어박스를 결합합니다. 배터리 장비의 경우 12V, 24V, 48V 권선 전체에서 브러시 버전과 브러시리스 버전으로 동일한 설계를 사용할 수 있습니다.

올바른 DC 기어 모터 토크 및 속도를 먼저 선택하는 방법

출력 토크와 속도는 카탈로그 전력량이 아니라 모터를 정의합니다. 액추에이터가 실제로 움직이는 부하(휠 또는 스핀들의 작동 토크, 시동 시 이탈 토크, 기계에 필요한 최고 속도)를 측정합니다. 그런 다음 기어박스 비율은 해당 값을 모터 샤프트와 연관시킵니다. 부하가 200rpm에서 12Nm을 요구하고 감소 단계가 10:1인 경우 모터는 2000rpm에서 1.2Nm을 유지해야 하며 이는 컨트롤러 손실 전 기계 출력의 약 250W에 해당합니다.

권선 저항, 배터리 처짐 및 기어박스 마찰에 대한 첫 번째 추정치에 15~20%의 헤드룸을 추가합니다. 실제 규칙은 P = T x n / 9.55입니다. 여기서 P는 기계적 출력(와트), T는 토크(Nm), n은 속도(rpm)입니다. 다양한 로드 케이스에 대한 실제 사례를 보려면 기어 모터의 토크 계산에 대한 단계별 가이드를 참조하세요.

DC 기어 모터 권선을 배터리 전압에 일치시키십시오.

성능 비교가 시작되기 전에 배터리 전압에 따라 적합한 모터 제품군이 결정됩니다. 24V 팩에서 48V로 작동하는 모터 권선은 전력이 전압 비율의 제곱에 비례하므로 정격 전력의 약 1/4을 제공합니다. 먼저 팩 전압을 고정하십시오. 가벼운 휴대용 도구의 경우 12V, 소형 AGV 드라이브 및 리프팅 칼럼의 경우 24V, 전류 절감이 가장 중요한 고전력 물류 플랫폼의 경우 48V입니다.

팩 전압을 고정한 후 완전 방전 곡선과 비교하여 권선을 확인합니다. 24V 리튬 팩은 부하가 걸린 상태에서 20% 충전 상태에서 21V 미만으로 유지될 수 있으며 권선은 해당 전압에서 여전히 유용한 토크를 생성해야 합니다. 당사의 저전압 브러시리스 기어 모터 제품군은 정확히 이 작동 범위에 맞게 감겨 있습니다.

저전압 배터리 애플리케이션을 위한 24V 브러시리스 DC 기어 모터 이 24V 브러시리스 기어 모터는 배터리 구동 시스템에 적합한 리튬 팩의 완전 방전 곡선에 걸쳐 토크를 유지하기 위해 감겨 있습니다. 0.08N·m 토크로 3000RPM에서 정격 25~400W를 제공하는 이 제품은 85~92%의 효율성을 제공하여 브러시형 대안에 비해 실행 시간을 연장합니다. 제품보기 →

더 높은 토크 범위를 갖춘 48V 브러시리스 기어 모터 고전압 배터리 팩의 경우 이 48V 브러시리스 기어 모터는 25~400W에서 0.2~1.27N·m 토크를 제공하여 작동 범위 전체에서 효율성을 유지합니다. 브러시리스 디자인은 유지 관리와 소음을 줄여 자동화 및 전기 자동차 구동계에 이상적입니다. 제품보기 →

브러시형 대 브러시리스 DC 기어 모터: 배터리 작동 시간이 결정되는 곳

브러시리스 DC 기어 모터는 작동 범위 전반에 걸쳐 효율성이 유지되므로 동일한 배터리에서 더 많은 에너지를 반환합니다. 브러시형 DC 기어 모터의 최고치는 일반적으로 70%~80%인 반면, 브러시리스 설계는 동일한 프레임 크기에서 85~92%에 이릅니다. 100Wh 팩에서 90% 효율의 모터는 약 90Wh를 부하에 전달합니다. 72% 효율의 브러시 모터는 72Wh를 제공하며, 이는 기어 손실이 포함되기 전의 실행 시간 간격이 18~20%입니다.

부하 유형 및 충격 조건에 따라 기어박스를 선택하세요.

감속 단계는 빠르고 낮은 토크의 모터를 응용 분야에 필요한 토크로 변환하지만 기어박스 유형에 따라 해당 토크가 얼마나 유지되고 단계가 지속되는 기간이 결정됩니다. 유성 기어박스는 여러 유성 기어에 부하를 분산시켜 동일한 직경의 평행 스퍼 스테이지에 비해 토크 밀도를 높이고 백래시를 줄이며 반경방향 부하 용량을 향상시킵니다. 직각 유성 장치는 조향 및 리프팅 어셈블리의 공간을 절약하지만 자체 효율성 비용으로 베벨 또는 웜 스테이지를 추가합니다.

배터리 구동 로봇과 AGV는 교대당 수천 번의 시작-정지 및 역회전 사이클을 축적하므로 최대 데이터시트 토크보다 충격 용량이 더 중요합니다. 백래시가 0.8도 미만인 유성 기어박스는 모터가 속도 또는 위치 제어로 작동할 때 위치 반복을 유지합니다. 소형 42mm 브러시리스 유성 기어 모터는 중형 배터리 로봇의 실용적인 출발점입니다.

넓은 감속비를 갖춘 42mm 브러시리스 유성 기어 모터 이 소형 42mm 브러시리스 유성 모터는 3.7~307.54의 감속비를 제공하여 로봇과 AGV의 정확한 속도 및 토크 제어를 가능하게 합니다. 0.048N·m 정격 토크와 낮은 백래시로 시작-정지 사이클 및 위치 제어 모션에 적합합니다. 제품보기 →

듀티 사이클, 온도 상승 및 실제 주변 환경 확인

주변 온도 40°C에서 S1 연속 사용 정격의 모터는 55°C에 도달하는 밀폐형 배터리 인클로저 내부에서 정격을 줄입니다. 대부분의 배터리 구동식 액추에이터는 S2 단시간 또는 S3 간헐적 사용으로 작동하며 정격은 권선이 절연 등급 제한을 초과하기 전에 전체 토크를 유지할 수 있는 기간을 정의합니다. 데이터시트에서 절연 등급(일반적으로 155°C에서 클래스 F)과 허용 온도 상승을 확인하세요.

24V 팩이 20% 충전 상태에서 21V로 떨어지면 속도와 사용 가능한 토크가 약 12% 떨어집니다. 휴지 전압이 아닌 방전 곡선의 낮은 끝 부분에 대해 모터를 지정하고 드라이브 커넥터와 퓨즈 크기가 모두 결정되므로 정격 전류뿐 아니라 회전자 잠김 전류도 기록합니다.

DC 기어 모터용 배터리 구동식 선택 체크리스트

견적을 비교하거나 공급업체 제안을 검토할 때 이 순서를 사용하십시오. 프로토타입을 제작하기 전에 대부분의 크기 조정 및 호환성 오류를 포착합니다.

1. 기어박스 비율을 사용하여 구동 부하 토크와 최고 속도를 모터 샤프트 값으로 변환한 다음 15~20%의 헤드룸을 추가합니다.
2. 배터리 아키텍처를 잠그고 모터 권선이 방전 곡선의 최저값과 일치하는지 확인합니다.
3. 런타임, 소음 또는 서비스 수명이 사양에 영향을 미치는 경우 브러시리스를 선택하십시오. 첫 번째 비용과 간단한 컨트롤러가 더 중요할 때는 브러시드를 선택하십시오.
4. 더 큰 모터를 사용하지 않고도 충격 및 방사형 하중을 전달하는 기어박스를 선택하십시오.
5. 실제 외함 주변의 모터 열 등급에 대한 듀티 사이클을 확인하십시오.

이러한 점검 후에도 요구 사항이 여전히 명확하지 않은 경우 툴링 또는 샘플링 전에 모터 사양 검토를 위해 엔지니어링 팀과 부하 프로필 및 배터리 사양을 공유하십시오.

배터리 구동 DC 기어 모터 FAQ

배터리 장비용 DC 기어 모터 선택 시 가장 흔히 저지르는 실수는 무엇입니까?

연속 부하 대신 피크 토크를 기준으로 크기 조정. 짧은 시동 피크는 열 질량과 약간 더 큰 기어박스로 처리할 수 있지만 실속 토크 근처의 연속 작동은 열 제한을 벗어나고 브러시 수명을 단축하며 런타임 예상보다 빠르게 배터리를 소모합니다.

브러시리스 DC 기어 모터는 동일한 배터리로 얼마나 더 오래 작동합니까?

런타임은 평균 효율성에 따라 거의 직접적으로 확장됩니다. 85-92% 브러시리스 대 70-80% 브러시 사용 시 동일한 팩에서 작동 시간이 12-20% 더 길어지고 밀봉된 배터리 인클로저 내부의 폐열도 줄어듭니다.

AGV 드라이브에 24V 또는 48V 모터를 선택해야 합니까?

BMS와 케이블이 작게 유지되는 최대 약 250W의 소형 AGV에는 24V를 사용합니다. 전류를 절반으로 줄이고 도체 크기를 줄이며 고전력 배터리 관리를 단순화하려면 약 250W 이상인 48V로 이동하십시오.

배터리 구동 애플리케이션에 유성 기어박스가 필요합니까?

유성 스테이지는 여러 기어에 부하를 분산시키기 때문에 시작-정지, 후진 및 충격 부하 배터리 애플리케이션에 대한 더 안전한 기본값입니다. 작업이 원활하고 연속적이라면 비율이 낮은 평행축 기어모터가 더 비용 효율적일 수 있습니다.