กายวิภาคและการทำงานของเพลามอเตอร์ไฟฟ้า (ใน PMSM)

ในโลกของเครื่องจักรไฟฟ้า มีฮีโร่ที่มองไม่เห็นซึ่งส่งพลังงานให้กับอุปกรณ์และระบบอุตสาหกรรมนับไม่ถ้วนอย่างเงียบ ๆ: เครื่องยนต์ เพลา. แม้ว่ามักจะถูกบดบังด้วยคู่ที่มองเห็นได้ชัดเจนกว่า แต่เพลามอเตอร์มีบทบาทสำคัญในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล และขับเคลื่อนโลกสมัยใหม่ของเราไปข้างหน้า เพลามอเตอร์ที่เรียบง่ายเป็นจุดเชื่อมต่อที่สำคัญระหว่างมอเตอร์และโหลดที่ขับเคลื่อน ส่งแรงบิดและทำให้กลไกต่างๆ ทำงานได้อย่างราบรื่น ในบทความนี้ เราจะสำรวจกายวิภาคของเพลามอเตอร์ หน้าที่ของเพลา และปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อใด การเลือกเพลาที่ถูกต้อง เพื่อประสิทธิภาพและประสิทธิผลสูงสุด

เพลามอเตอร์เป็นองค์ประกอบสำคัญในกลไกการหมุนส่วนใหญ่ เมื่อพิจารณาถึงวัสดุที่เหมาะสำหรับการผลิตเพลามอเตอร์ จะต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ต้นทุนและข้อบกพร่องของวัสดุ โดยพื้นฐานแล้ว เพลามอเตอร์ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักของมอเตอร์

เพลามอเตอร์เป็นโครงสร้างทรงกระบอกที่ยื่นออกมาจากมอเตอร์และตัวเครื่อง หน้าที่หลักของมันคือการถ่ายโอนพลังงานจากมอเตอร์ไปยังการใช้งานที่ต้องการ เพลาพินความแม่นยำสูงทำงานด้วยความเร็วและแรงบิด และมีตัวเลือกมากมายจากผู้ผลิต ผู้จัดจำหน่าย ซัพพลายเออร์ และธุรกิจต่างๆ

นอกจากนี้ เพลามอเตอร์ยังทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบของแบริ่งที่อยู่ตรงกลางของกองโรเตอร์ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการส่งแรงบิดที่สร้างขึ้นด้วยไฟฟ้าผ่านการกำหนดค่าเชิงบวกที่สอดคล้องกัน

เพลามอเตอร์คืออะไร?

ส่วนประกอบหลักในอุปกรณ์ที่หมุนได้ส่วนใหญ่คือเพลามอเตอร์ เพลาเป็นส่วนกลไกสำหรับเปลี่ยนการหมุนและแรงบิด ขนาดเพลามีอิทธิพลอย่างมากต่อแรงบิดในอุปกรณ์เหล่านี้ ดังนั้นการสร้างแบบจำลองที่แม่นยำและการสร้างต้นแบบของเพลาจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกการใช้งาน

นอกเหนือจากความจำเป็นในการติดตั้งโรเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ แล้ว การออกแบบเพลามอเตอร์ยังขึ้นอยู่กับวิธีการทำความเย็นที่เลือกสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่าและเพลามอเตอร์ที่ยาวและใหญ่ขึ้นตามลำดับ เพลากลวงจึงสามารถนำเสนอความเป็นไปได้ในการออกแบบใหม่สำหรับทั้งโครงสร้างน้ำหนักเบาและระบบทำความเย็น

มีการใช้กลไกต่างๆ ในการถ่ายโอนแรงบิดจากไฟฟ้าไปยังเอาท์พุตจลน์ในระบบส่งกำลัง ดังนั้นจึงขับเคลื่อนอุปกรณ์ เนื่องจากความเร็วในการหมุนที่สูงกว่า 20,000 รอบต่อนาทีและแรงบิดที่สำคัญที่เกี่ยวข้อง เพลามอเตอร์จะต้องทนต่อโหลดที่สูงมาก สิ่งนี้จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบสำหรับงานหนักซึ่งตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา

การต่อลงดินของเพลาคืออะไร?

การต่อสายดินของเพลาช่วยป้องกันพลังงานไม่ให้ทำอันตรายต่อส่วนประกอบมอเตอร์ที่บอบบาง อุปกรณ์เหล่านี้ช่วยให้เส้นทางลงกราวด์ปลอดภัยยิ่งขึ้นโดยการโอนพลังงานไฟฟ้าออกไปจากส่วนประกอบมอเตอร์ที่มีความต้านทานต่ำซึ่งมีความต้านทานต่ำ เช่น แบริ่งมอเตอร์

การสร้างเพลามอเตอร์

การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือได้ เมื่อพิจารณาถึงวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์และเพลา ควรคำนึงถึงต้นทุนเป็นอันดับแรก

วัสดุทั่วไปที่ใช้สำหรับเพลามอเตอร์คือเหล็กกล้าเหนียว แต่เมื่อต้องการความแข็งแรงสูง ก็จะใช้เหล็กกล้าโลหะผสม เช่น โครเมียมวานาเดียม นิกเกิล และเหล็กกล้านิกเกิลโครเมียม

ผู้ผลิตมอเตอร์ส่วนใหญ่ใช้เหล็กแผ่นรีดร้อน (HRS) หรือเหล็กแผ่นรีดเย็น (CRS) SAE 1045 C1045 เป็นเหล็กคาร์บอนปานกลางและเหล็กแรงดึงปานกลางซึ่งมีจำหน่ายในรูปแบบหลอมหรือทำให้เป็นมาตรฐาน เหล็กชนิดนี้มีความเหนียว แข็งแรง และทนทานต่อการสึกหรอในปริมาณที่เหมาะสม เยี่ยมชมที่นี่เพื่อดูกระบวนการผลิต

สามารถใช้กับโบลท์ เพลา เพลาข้อเหวี่ยง ก้านสูบฟอร์จ เกียร์เบา ทอร์ชั่นบาร์ ไกด์ร็อด และอื่นๆ

สารอื่นๆ ได้แก่ วัลคาไนซ์ SAE 1137, SAE 1117, SAE 1144, SAE 1018 รีดเย็น และ SAE 1035 รีดร้อน สารละลายบดของสารใดๆ ก็ตามสามารถใช้กับเครื่องกลึง CNC เฉพาะได้

โดยทั่วไป เหล็กวัลคาไนซ์และเหล็กรีดเย็นอาจมีต้นทุนสูงกว่าถึง 15% เมื่อเทียบกับเหล็กรีดร้อน แต่ให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า จำเป็นต้องทำการทดสอบการตัดเฉือนเพื่อควบคุมค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม เนื่องจากแต่ละชุดเพลาทำงานแตกต่างกัน จึงไม่มีการกำหนดวิธีการบำรุงรักษาหรือการใช้วัสดุใดๆ ไว้

เมื่อพิจารณาต้นทุนต่อปอนด์ เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดารีดร้อนจะประหยัดกว่าเหล็กวัลคาไนซ์รีดเย็น อย่างไรก็ตาม ความท้าทายบางประการเกิดขึ้นเมื่อใช้วัสดุรีดร้อน เนื่องจากขาดการตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ในระหว่างกระบวนการรีด วัสดุรีดร้อนจึงมักต้องมีขนาดที่ใหญ่กว่า

ผู้ผลิตมอเตอร์จำเป็นต้องประเมินว่าขนาดที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนวัสดุที่ลดลงของสต็อกเหล็กแผ่นรีดร้อนมีมากกว่าข้อดีของสต็อกเหล็กแผ่นรีดเย็นหรือไม่

วัสดุรีดร้อนมักมีความเค้นตกค้าง จุดที่แข็งและอ่อน ช่องว่าง และข้อบกพร่องของวัสดุอื่นๆ ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาในการประมวลผล เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงบางชนิดมีชั้นนอกที่ชุบแข็ง ซึ่งทำให้มีความแข็งแรงน้อยลงเมื่อใช้กับเพลา

การทำการทดสอบช่วยในการเลือกสารที่ดีที่สุดระหว่าง CRS, HRS, วัสดุวัลคาไนซ์ และวัสดุที่ไม่วัลคาไนซ์

บริการซ่อมเครื่องกลไฟฟ้าทางอุตสาหกรรมหรือบริการ IER ก่อตั้งขึ้นในปี 2011 เพื่อให้บริการซ่อมที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วสำหรับเครื่องมือไฟฟ้าเครื่องกลทุกประเภท รวมถึงมอเตอร์ DC และ AC ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร ปั๊ม สมดุลไดนามิก และอื่นๆ นอกจากนี้ยังรองรับบริการสอบเทียบเพลาอีกด้วย

พวกเขาไม่เพียงแต่ให้บริการซ่อมเพลามอเตอร์ที่มีคุณภาพแก่ลูกค้าเท่านั้น แต่ยังเสนอเพลามอเตอร์พิเศษสำหรับวาล์ว ปั๊ม มอเตอร์ และระบบไฮดรอลิกอื่นๆ อีกด้วย

วัสดุที่ใช้ได้สำหรับการสร้างเพลามอเตอร์

-เหล็กอัลลอยด์

-อะลูมิเนียม

-ทองแดงเบริลเลียม

-ทองเหลือง

-บรอนซ์

-เหล็กกล้าคาร์บอน

-ทองแดง

-นิกเกิล

การผลิตเพลามอเตอร์

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ผู้ผลิตมอเตอร์ส่วนใหญ่ใช้ SAE 1045 ในเหล็กแผ่นรีดเย็น (CRS) หรือเหล็กแผ่นรีดร้อน (HRS) โดยคิดจากต้นทุนต่อปอนด์ วัสดุเหล็กกล้าคาร์บอนรีดร้อนจะมีราคาถูกกว่าวัสดุรีดเย็น อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดในกระบวนการรีด

ผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าจำเป็นต้องประเมินว่าเหล็กเส้นรีดร้อนที่มีต้นทุนวัสดุต่ำกว่าและมีขนาดที่ใหญ่กว่านั้นจะมีต้นทุนมากกว่าหรือน้อยกว่าเหล็กรีดเย็นหรือไม่

สารรีดร้อนเป็นปัญหาต่อเครื่องจักรมากกว่า เนื่องจากลักษณะของจุดอ่อน จุดแข็ง ช่องว่าง ความเค้นตกค้าง และข้อบกพร่องของวัสดุอื่นๆ ข้อเสียเปรียบหลักของเหล็กความแข็งแรงสูงบางชนิดคือส่วนที่แข็งที่สุดเป็นเพียงชั้นนอกเท่านั้น ดังนั้นเมื่อเพลาถูกกลึง ระบบจะสูญเสียความแข็งแรง

จำเป็นต้องมีการทดสอบเครื่องจักรเพื่อเลือกตัวเลือกที่ดีที่สุดจากวัสดุต่างๆ (ผู้ผลิตมอเตอร์บางรายใช้วัลคาไนซ์ CRS เนื่องจากความยากลำบากในการใช้ HRS)

ความสำคัญของการจัดตำแหน่งเพลามอเตอร์

การจัดตำแหน่งเพลามอเตอร์ที่เหมาะสมจะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่กำลังหมุน สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการออกแบบส่วนประกอบอย่างแม่นยำซึ่งมีแนวโน้มว่าจะไม่สามารถทำงานได้ภายในขีดจำกัดการออกแบบที่ยอมรับได้เท่านั้น

สำนักงานการผลิตขั้นสูงภายใต้กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้จัดทำแนวทางและคำแนะนำสำหรับปัจจัยสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการจัดแนวและการวางแนวที่ไม่ตรง ต่อไปนี้เป็นสรุปเคล็ดลับสำคัญที่ต้องพิจารณาเกี่ยวกับการจัดตำแหน่งเพลามอเตอร์:

แม้ว่าการวางแนวไม่ตรงจะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพ แต่การจัดตำแหน่งเพลาที่เหมาะสมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและความราบรื่นในการถ่ายโอนพลังงานจากมอเตอร์ไปยังอุปกรณ์ขับเคลื่อน การจัดแนวที่ไม่ตรงเกิดขึ้นเมื่อเส้นกึ่งกลางของเพลามอเตอร์และอุปกรณ์ขับเคลื่อนไม่ตรงกัน สิ่งนี้สามารถนำไปสู่เสียงรบกวนที่เพิ่มมากขึ้น การสั่นสะเทือน ความล้มเหลวของแบริ่ง คัปปลิ้งหรือเพลาก่อนเวลาอันควร และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของแบริ่งและคัปปลิ้ง

ประเภทของการเยื้องศูนย์ของเพลามอเตอร์

การวางแนวเชิงมุมเกิดขึ้นเมื่อติดตั้งมอเตอร์ในมุมหนึ่งกับอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อน หากศูนย์กลางของอุปกรณ์ตัวติดตามและเพลามอเตอร์ถูกขยายออกไป พวกมันจะตัดกันจริง ๆ แทนที่จะวิ่งไปตามหรือซ้อนทับบนเส้นกึ่งกลางมาตรฐาน ตรงกันข้ามกับการเอียงของเพลาเครื่องจักรแบบตายตัว "ช่องว่าง" (ความแตกต่างในช่องว่างระหว่างพื้นผิวข้อต่อ) หรือความแตกต่างเอียงของเพลามอเตอร์อาจเกิดขึ้นในแนวตั้ง แนวนอน หรือในทั้งสองทิศทาง การวางแนวเชิงมุมสามารถนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรงต่ออุปกรณ์และมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนได้

การวางแนวที่ไม่ตรงขนานเกิดขึ้นทันทีที่เส้นกึ่งกลางของเพลาทั้งสองอยู่ในรูปแบบขนานกัน แต่ไม่อยู่ในเส้นเดียวกัน การวางแนวแบบขนานอาจมีสองรูปแบบ เพลาอาจเยื้องในแนวตั้ง (อยู่ที่ความสูงต่างกัน) ในแนวนอน (เลื่อนไปทางซ้ายหรือขวา) หรือทั้งสองอย่าง

การจัดแนวที่ไม่ตรงรวมกันเกิดขึ้นเมื่อเพลามอเตอร์มีทั้งแบบขนานและแนวที่ไม่ตรงเชิงมุม นี่คือความไม่ตรงแนวที่พบบ่อยที่สุดในระบบ

มาตรการที่แนะนำสำหรับการวางแนวเพลามอเตอร์ไม่ตรง

ต่อไปนี้จะนำเสนอมาตรการที่แนะนำสำหรับการวางแนวเพลามอเตอร์ที่ไม่ตรง:

-ตรวจสอบการจัดตำแหน่งเพลาของอุปกรณ์ที่มีความสำคัญต่อการผลิตทั้งหมดเป็นประจำทุกปี

-ตรวจสอบเครื่องมือที่ติดตั้งใหม่ว่ามีการวางแนวที่ไม่ตรงเนื่องจากการทรุดตัวของฐานราก 3 ถึง 6 เดือนหลังจากเริ่มใช้งาน

-ควบคุมการสั่นสะเทือนและแนวโน้มของการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นสัญญาณหลักของการวางแนวที่ไม่ตรง การวางแนวที่ไม่ถูกต้องอาจเกิดจากการขันโบลต์ไม่เพียงพอ การทรุดตัวของฐานราก หรือความล้มเหลวของเพลาเอาท์พุต

-ใช้วิธีการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ รวมถึงการวิเคราะห์สเปกตรัมและการทดสอบการสั่นสะเทือน เพื่อแยกแยะระหว่างการวางแนวของเพลาที่ไม่ตรง การสึกหรอของแบริ่ง หรือการสั่นสะเทือนที่เกิดจากไฟฟ้า

ลักษณะของเพลามอเตอร์

ตามความต้องการของผู้ใช้ เพลามอเตอร์สามารถทำเป็นเพลากลวงหรือเพลาแข็งได้

-ดีไซน์น้ำหนักเบามีจำหน่ายทั้งแบบท่อและแบบติดตั้งในตัว

- สามารถผสมวัสดุได้หลากหลาย

-เพลามอเตอร์พร้อมสำหรับการติดตั้งหรือเป็นส่วนประกอบกึ่งสำเร็จรูปใกล้กับโครงร่างสุดท้าย

- น้ำหนักเบา (ประหยัดทรัพยากร) และความสามารถในการรับส่งข้อมูลสูง

-Splines สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามความต้องการของลูกค้า

เพลามอเตอร์เข้า. มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร มีบทบาทสำคัญในการรับประกันประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ การออกแบบ รวมถึงข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง การต่อพ่วง การระบายความร้อน และความสามารถในการรับน้ำหนัก ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ ด้วยการทำความเข้าใจถึงความสำคัญของการจัดตำแหน่งเพลาที่เหมาะสม และจัดการกับปัญหาการวางตำแหน่งที่ไม่ตรง ผู้ผลิตมอเตอร์สามารถบรรเทาปัญหาต่างๆ เช่น เสียงที่เพิ่มขึ้น การสั่นสะเทือน และความล้มเหลวของส่วนประกอบก่อนเวลาอันควร ท้ายที่สุดแล้ว เพลามอเตอร์ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีและจัดวางอย่างเหมาะสมจะส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมและอายุการใช้งานที่ยาวนานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ปูทางไปสู่ความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมต่างๆ ที่พึ่งพาระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า