English
Giải pháp, Tự động hóa Công nghiệp
Maxon| Những điều cần biết về động cơ DC chịu nhiệt độ cao
Những ai quen thuộc với danh mục và thông số kỹ thuật của maxon sẽ nhận thấy rằng nhiệt độ môi trường và nhiệt độ quấn dây tối đa được chỉ định cho các động cơ của chúng tôi. Phần lớn các động cơ DC có nhiệt độ môi trường tối đa từ 85⁰C đến 100⁰C, và nhiệt độ quấn dây tối đa từ 100⁰C đến 125⁰C. Tại sao lại như vậy?
Đầu tiên, chúng ta cần hiểu sự khác biệt giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ quấn dây. Nguồn cấp đầu vào được chia thành điện áp (V) và dòng điện (A). Điện áp xác định tốc độ, còn dòng điện xác định mô-men xoắn. Khi động cơ hoạt động, dòng điện sẽ sinh ra nhiệt trong cuộn dây. Điều này có nghĩa là khi một động cơ được chỉ định hoạt động ở nhiệt độ môi trường cao, nó không thể hoạt động mạnh mẽ như khi ở nhiệt độ phòng tiêu chuẩn; nếu không, động cơ sẽ bị hỏng.
Vậy những vấn đề liên quan đến nhiệt là gì?
Bên trong động cơ, có một mạch từ được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu và điện từ – cuộn dây động cơ. Cả nam châm vĩnh cửu và cuộn dây đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Nam châm neodymium bắt đầu bị mất từ tính ở khoảng 160⁰C, làm cho chúng trở nên yếu đi. Thật không may, việc làm mát động cơ không thể đảo ngược tác động này; đó là sự suy giảm vĩnh viễn. Cuộn dây được bao phủ bởi một lớp sơn cách điện, giúp ổn định cũng như cách điện. Khi nhiệt độ vượt quá 160⁰C, lớp sơn sẽ mềm đi, và cuộn dây có thể bị biến dạng, dẫn đến việc cọ xát và mài mòn lớp cách điện, gây ra hiện tượng chập mạch và động cơ bị hỏng. Nhiệt độ quá cao có thể làm chảy lớp sơn và lớp cách điện, dẫn đến chập mạch. Kết quả luôn là động cơ bị hỏng.
maxon high-temperature motors
Không có gì ngạc nhiên khi trong một số môi trường mà người ta muốn sử dụng động cơ, nhiệt độ thường cao hơn, ví dụ như khi khoan vào lõi trái đất để khai thác dầu, khí tự nhiên hoặc năng lượng địa nhiệt, hoặc trong các bộ điều khiển van của động cơ máy bay. maxon có một loạt động cơ DC được thiết kế cho những môi trường này. Dòng động cơ không chổi than HD (Heavy Duty) có thể hoạt động ở nhiệt độ môi trường lên đến 200⁰C, với nhiệt độ quấn dây tối đa là 240⁰C.
Vậy làm sao các động cơ này có thể hoạt động ở nhiệt độ cao như vậy?
Các nam châm trong động cơ maxon HD được chế tạo từ samarium cobalt (SmCo). Nam châm đất hiếm samarium-cobalt có thể chịu được nhiệt độ cao hơn nhiều trước khi bắt đầu mất từ tính. Lớp cách điện của dây đồng sử dụng trong cuộn dây cũng có chỉ số nhiệt độ cao hơn. Cuối cùng, lớp sơn ngâm được thiết kế để chịu được nhiệt độ cao hơn nhiều, đảm bảo cuộn dây luôn ổn định trong suốt dải nhiệt độ hoạt động.
Tại sao không làm tất cả các động cơ có thể chịu được nhiệt độ cao hơn?
Việc chế tạo một động cơ chịu nhiệt độ cao không phải là điều dễ dàng; lớp cách điện nâng cao trên dây đồng rất cứng, điều này làm cho việc quấn dây trở nên khó khăn hơn nhiều. Nó cũng không hoạt động với tất cả các mẫu quấn dây. Một lý do khác là chi phí, vật liệu chuyên biệt thường có giá cao hơn. Tại sao người ta lại muốn một động cơ chuyên biệt, giá cao hơn cho một ứng dụng mà không cần thiết?
Trong các ứng dụng có sản lượng cao, maxon có thể nâng cấp các động cơ tiêu chuẩn cho các dự án yêu cầu nhiệt độ cao hơn, nếu không có động cơ phù hợp trong phạm vi HD giới hạn. maxon sẽ nghiên cứu tính khả thi của việc sản xuất cuộn dây và tạo ra một lô sản xuất có kích thước đủ lớn để đảm bảo có đủ năng suất từ dây đồng. Cuối cùng, nếu năng suất đủ cao, các mẫu động cơ sẽ được sản xuất và thông số kỹ thuật sẽ được xác nhận.
Bạn sẽ làm gì khi ứng dụng của bạn vượt qua giới hạn nhiệt độ môi trường?
Hãy liên hệ với kỹ sư bán hàng kỹ thuật của maxon. Chúng tôi được đào tạo để chỉ định đúng sản phẩm cho đúng ứng dụng trong đúng môi trường.
Trước tiên, chúng tôi sẽ hỏi một loạt câu hỏi về ứng dụng. Tốc độ và mô-men xoắn cần thiết tại đầu ra là bao nhiêu? Chu kỳ làm việc của động cơ như thế nào? Nguồn cấp của bạn là gì? Sau đó, chúng tôi sẽ xem xét môi trường, nhiệt độ, sốc/vibration, v.v. Chúng tôi cũng sẽ hỏi về các hạn chế khác, không gian lắp đặt, khối lượng, v.v. Sau khi thu thập đủ dữ liệu, chúng tôi sẽ bắt đầu xem xét các phương án có thể để cung cấp giải pháp.
Khi có nhiệt độ cao, chúng tôi phải thực hiện phân tích nhiệt để đảm bảo động cơ không bị cháy trong quá trình hoạt động. Chúng tôi phân tích hồ sơ tốc độ và mô-men xoắn trong suốt chu kỳ làm việc, dựa trên nhiệt độ môi trường cụ thể. Phần mềm do maxon phát triển cung cấp cho chúng tôi thông tin quan trọng, bao gồm nhiệt độ quấn dây. Nhiệt độ quấn dây có đạt hoặc vượt quá nhiệt độ quấn dây tối đa không? Có đủ thời gian trong chu kỳ làm việc để động cơ có thể làm mát không? Sau nhiều chu kỳ, nhiệt độ quấn dây có duy trì dưới mức nhiệt độ quấn dây tối đa không?
Với đào tạo và công cụ sẵn có, chúng tôi chỉ chỉ định giải pháp mà chúng tôi tự tin sẽ đáp ứng yêu cầu.
Author: Andrew Gibson
