Gebruik van BLDC-motoren voor mechanismen met lage draaisnelheden*

De borstelloze gelijkstroommotoren (BLDC) worden steeds vaker gebruikt in diverse toepassingen, met name om mechanismen met een lage draaisnelheid aan te drijven, zoals wielmotoren.

Echter, om een hoog koppel te verkrijgen bij deze lage snelheden, is de integratie van een reductor vaak onmisbaar.

Dit artikel presenteert de rol van reductoren, hun belangrijkste types, evenals de berekeningsgrondslagen die nodig zijn om het gebruik van BLDC-motoren in deze context te optimaliseren.

1. Bij lage snelheid en hoog koppel: het belang van de reductor

De reductoren spelen een essentiële rol bij de omzetting van de draaisnelheid van de motor in beschikbaar koppel aan de uitgang.

Ze maken het mogelijk om het overgedragen koppel te vermenigvuldigen naar het wiel of de uitgaande as, wat cruciaal is in toepassingen die een grote kracht bij lage snelheid vereisen (mobiele robots, directe aandrijvingen, precisieaandrijvingen, enz.).

Berekening van de reductieverhouding

De reductieverhouding R wordt als volgt gedefinieerd:

\(R = \frac{n_{motor}}{n_{uitgang}}\)

waarbij:

\(n_{uitgang}\) : draaisnelheid van de motor (omw/min)
\(n_{motor}\) : draaisnelheid aan de uitgang van de reductor (omw/min)

Het uitgangskoppel wordt dan gegeven door de relatie:

\(T_{uitgang} = T_{motor} \times R \times \eta_{trans} \)

met:

\(T_{motor}\) : nominaal koppel van de motor
\(R\) : reductieverhouding
\(\eta_{trans}\) : algehele efficiëntie van het transmissiesysteem

Deze formule toont aan dat het uitgangskoppel evenredig toeneemt met de reductieverhouding, rekening houdend met mechanische verliezen (wrijving, speling, vervormingen, enz.).

2. Bijzonder geval van de wielmotor

In een wielmotor-toepassing past de reductor niet alleen de snelheid aan:

hij ondersteunt ook de radiale en axiale belastingen die worden gegenereerd door het gewicht van het voertuig en de dynamische krachten.

Dus:

de dimensionering van de lagers moet zorgvuldig worden uitgevoerd,
de mechanische stijfheid van de reductor moet een goede weerstand tegen schokken garanderen,
en de afdichting is vaak een belangrijk betrouwbaarheidscriterium (buitenomgeving, stof, vocht, enz.).

3. Soorten reductoren geschikt voor BLDC-motoren

Type reductor	Voordelen	Nadelen	Typische toepassingen
Wormwiel	Hoge reductieverhouding, compactheid	Lage efficiëntie, mogelijke verwarming	Gemotoriseerde deuren, actuatoren
Planetaire	Uitstekende compactheid, goede efficiëntie, hoge robuustheid	Hogere kosten, nauwkeurige montage vereist	Wielmotoren, robots, AGV
Rechte tandwielen	Eenvoud, goede efficiëntie	Lawaai, omvang	Gereedschapsmachines, vaste aandrijvingen
Riem	Flexibiliteit in positionering, schokdemping	Mogelijke slip, regelmatig onderhoud	Transportbanden, flexibele aandrijvingen

4. Veiligheid en behoud bij stroomuitval

Voor systemen waar de positie moet worden behouden bij stilstand, wordt aanbevolen om een stroomloos rem te gebruiken.

Dit type rem, vaak veerbelast, komt alleen vrij onder spanning (via een elektromagneet).

Voordelen:

Verhoogde veiligheid bij stroomuitval
Mechanische handhaving van het systeem op een helling of in vaste positie
Bescherming tegen onbedoelde bewegingen

Dit apparaat is bijzonder nuttig voor mobiele toepassingen, liften, of elk systeem dat een veilige stop vereist.

5. Conclusie

Het gebruik van BLDC-motoren voor mechanismen met lage draaisnelheden biedt een krachtige en betrouwbare oplossing.

Het toevoegen van een goed gedimensioneerde reductor maakt het mogelijk om:

het beschikbare koppel te maximaliseren,
de algehele efficiëntie te optimaliseren,
en de veiligheid en duurzaamheid van het systeem te waarborgen.

Door het juiste type reductor te selecteren en de juiste berekeningen uit te voeren, is het mogelijk om efficiënte aandrijvingen te ontwerpen die precies voldoen aan de eisen van elke toepassing.

*: De technische informatie in dit artikel wordt ter indicatie verstrekt. Ze vervangen niet de officiële handleidingen van de fabrikanten. Raadpleeg voor installatie, bediening of gebruik de productdocumentatie en volg de veiligheidsinstructies. De site Torque.works kan niet verantwoordelijk worden gehouden voor oneigenlijk gebruik of onjuiste interpretatie van de verstrekte informatie.