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[硬件] 适合做雕刻机主轴的各类型电机知识普及

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发表于 2017-6-10 19:18:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 yanggong 于 2017-6-10 19:17 编辑

       发这个帖子是因为和版主rogerxue在他的帖子《CNC基础知识》http://www.zuojiaju.com/thread-732957-1-1.html里面的关于主轴电机的讨论,因为这个相对来说有点复杂,所以专门在此开一贴。LZ本着“独学而无友则孤陋而寡闻”的精神发此帖以抛砖引玉,希望木坛里的大神可以出来多多讨论。

       言归正传,现在各位木友用来做雕刻机的主轴各种各样,但细分下来无非以下几种:

       第一种是有刷直流电机(PMDC),即775、E240这类电机。这类电机定子为永磁体,力矩大(和电流成正比),价格相对便宜,转速从1000rpm到30000rpm不等,功率有小有大,需要外接直流电源驱动的功率偏小普遍在300W以下。直接通过220V交流加整流桥驱动的一般功率较大。这类电机由于要外接延长杆,所以精度稍低,有些电机的机体强度也略差。最合理的使用方法是搭配无动力主轴使用可以取得较好的效果。调速方式一般都是开环的PWM调压调速,当然也可以通过增加速度传感器进行闭环精确调速。 TB20xqGf88lpuFjy0FnXXcZyXXa_!!870148306.jpg TB1PA_nQpXXXXcgXFXXXXXXXXXX_!!0-item_pic.jpg T1xLDnXbdrXXbTkcMU_014146.jpg
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       第二种是无刷直流电机(BLDC),这类电机转子为永磁体也用直流驱动。这其中又分为有感无刷和无感无刷两种。第一种有感即有传感器,一般是霍耳传感器,在电机的不同位置上装三个霍尔传感器,就可测出转子的位置来进行换相,电动三轮车的电机就是这种有感无刷电机。第二种无感即无传感器,通过测量第三相的感生电动势来换向,现在市面上用的四轴无人机都是用的这种电机。不管是有感还是无感,基本上都可以将这类电机理解为去掉电刷的直流电机,只不过有刷的通过电刷换向,无刷的通过电子换向。这种电机既有有刷电机大扭矩的优点又有无刷电机的安静,是做主轴电机的不错选择。缺点是要专用的控制器来驱动,还要加一个直流电源。调速上的话一般都是开环的调压调速,当然也可以闭环精确调速。这里再讲一下缝纫机无刷伺服马达,这种电机不需要外接直流电源,直接通过交流电整流加大电容滤波后驱动,而且是闭环伺服驱动,不像电动车电机,缝纫机马达可以恒功精确调速,简直可以称为无刷电机里的战斗机了。 TB2wfskcxBmpuFjSZFDXXXD8pXa_!!2190979402.jpg TB24Lz.cxtmpuFjSZFqXXbHFpXa_!!2190979402.jpg TB1p10_PVXXXXb1aXXXxsGl_VXX_728x728.jpg TB2RTGBpbXlpuFjy1zbXXb_qpXa_!!1044857460.jpg TB2bCa.XZwX61BjSspkXXaGYVXa_!!164533761.jpg TB2STgpahXlpuFjSsphXXbJOXXa_!!1075286390.jpg

       第三种是交流感应电机(ACIM),也就现在很多木友用的变频主轴。这种电机也是无刷电机,由变频器驱动,转子不是永磁体而是铜条或者铸铝条构成。优点是调速简单转速稳定基本不随负载而改变,技术成熟声音小,缺点是低速扭矩小。这里解释一下为什么这种电机低速时扭矩会变小。交流感应电机转速公式是n=60f/p,变频主轴电机一般都是单对极的即公式中的p=1,通过变频器变频将50HZ变换成400HZ,换算成转速就是24000rpm。通用变频器的驱动方式都是V/F驱动即开环电压/频率驱动技术,降低转速(频率)就要同时降低驱动电压,不然会过励烧机。假设现在用2.2KW的变频主轴在24000RPM下400HZ驱动电压为220V,这个时候可以以最大功率2.2KW工作,那么将速度降低到8000RPM时驱动频率变为133.3HZ,驱动电压变成了73V,为了防止烧机一般变频器还会设置的更低。这个时候变频主轴的功率只有2.2KW的1/9左右也就250W左右,所以这类主轴不适合低速工作。有一些大神级木友用交流伺服电机接变频器(需要用50HZ变频器)在3000rpm左右来铣铝干铁的。但即使是用这类3000rpm左右的交流伺服电机,在转速低于1500rpm下时力矩也会大幅度的下降。值得一提的是现在X宝卖的变频器都是号称带矢量控制(磁场定向控制)的,可以做到低速大扭矩。至于究竟有没这个功能还是营销上的虚假宣传,希望用过这类变频器的木友可以提供实际数据。

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       第四种是交流有刷串激电机(SWDC),现在市面上的电木铣、电磨、电钻、角磨基本上都是这类电机。这类电机和直流有刷电机非常像,只不过用线圈绕组代替了永磁体,也可以用直流驱动,简单的理解就是可以直接接交流(不需要整流桥)的直流电机。由于串激电机其励磁线圈与电枢串联,定子和电枢中的电流均随负载的增加而增加,因此这类电机是大转矩应用的最理想之选。用这种电机驱动的修边机(电木铣)作主轴在国外非常流行,因为国外的修边机都是高端带反馈可多档调速的,国内基本没人用,因为国内的修边机都是不带调速功能的,一开机速度直接飙到40000rpm,声音用惊天动力来形容都不为过,耳朵根本受不了。 IMG_1283-Large-1024x683.jpg IMG_8762.jpg TB2b3o2h.hnpuFjSZFpXXcpuXXa_!!2135545339.jpg


      以上就是LZ对适合做雕刻机主轴的各类型电机的认识,当然肯定还有木友用过其它的一些电机作主轴,也可以补充。因为有些电机LZ本人并未用过,仅仅凭自己掌握的电工学知识而论述,难免有偏差错误,还望各位木友斧正!









评分

参与人数 10刨花 +83
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mizuki1988 + 10 教学贴,写的很好,图文并茂,学习了。
gyc7253 + 10 学习了,谢谢
one486 + 10 没有学不会,只恨见识少。
九流文化 + 10 比较深奥的基础知识,谢谢分享
cj1975 + 4 写的不错!
mrplplplpl + 10 谢谢楼主, 学习了
北方木迷 + 10 说的真好,请教调速,内容见本帖留言。
stanlyaaa + 6 挺系统的说明,受益了,谢谢
发表于 2017-6-10 19:39:34 | 显示全部楼层
好主题。
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发表于 2017-6-10 19:49:07 | 显示全部楼层
学习了,谢谢分享
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发表于 2017-6-10 19:53:49 | 显示全部楼层
谢谢!收藏了
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 楼主| 发表于 2017-6-10 20:05:01 | 显示全部楼层
天光早 发表于 2017-6-10 19:57
可惜缝纫机电机体积太大不适合做雕刻机主轴

见过木友改过 铣铁一刀下1cm好像
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发表于 2017-6-10 20:05:28 | 显示全部楼层
很好,又学到新东西了。
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发表于 2017-6-10 20:09:35 | 显示全部楼层
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发表于 2017-6-10 20:20:30 | 显示全部楼层
赞一个~~·
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发表于 2017-6-10 21:07:06 | 显示全部楼层
好, 很系统的基础知识。
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发表于 2017-6-10 21:11:31 | 显示全部楼层
好东西,果断收藏!
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发表于 2017-6-10 21:23:24 | 显示全部楼层
楼主讲的比较系统了,可以作为论坛的样板教材,建议版主加精置顶
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发表于 2017-6-10 21:24:41 | 显示全部楼层
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发表于 2017-6-10 21:25:13 | 显示全部楼层
多谢楼主科普,学习了。
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发表于 2017-6-10 21:48:38 | 显示全部楼层
縫紉機馬達是個好東西 飛馬系列的那種馬達 600W 的就有 200-6000 轉速可調 而且空負載時候會自己調節功率。。帶負載時候不影響轉速  扭力可達 5NM 扭力 是普通的 1.5KW 的電主軸扭力的 5到10倍扭力。。而且超級省電。。。最主要是可以精確控制轉速 所以可以 自動攻絲。。。。。!!!
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