Hoe vermindert een borstelloze DC-reductiemotor het geluid in industriële toepassingen?

Een automatisch geleid voertuig (AGV) van 650 kg dat met een snelheid van 1,2 m/s door een voedselverpakkingshal reed, straalde 73 dBA aandrijfgeluid uit met zijn originele geborstelde DC-reductiemotor. Nadat hetzelfde voertuig opnieuw werd uitgerust met een 48 V borstelloze DC-reductiemotor en een nauwkeurige planetaire trap daalde het gemeten niveau tot 61 dBA bij identieke snelheid en afstand. Dat verschil van 12 dB is geen marketingcijfer; het komt door het verwijderen van het borstel-commutatorcontact, het aanscherpen van de nauwkeurigheid van de ingrijping van de tandwielen en het verkorten van het trillingspad in het machineframe.

In dit artikel wordt uitgelegd hoe een borstelloze DC-reductiemotor het geluid in industriële toepassingen vermindert, hoe ver de reductie daadwerkelijk kan gaan en welke componentbeslissingen bepalend zijn voor het uiteindelijke aantal. Kortom: de motor verwijdert de dominante hoogfrequente bron en de versnellingsbak bepaalt hoeveel van de resterende trillingen hoorbaar wordt. De interactie tussen de twee is de reden dat een motorruil alleen zelden het volledige mogelijke voordeel oplevert.

Het elimineren van borstelwrijving verwijdert de bron van ruis met de hoogste frequentie

Schakel een gelijkstroommotor over van geborstelde naar borstelloze commutatie, en de luidste geluidsbron verdwijnt voordat er enige andere wijziging wordt aangebracht.

In een geborstelde gelijkstroommotor glijden koolborstels tegen commutatorsegmenten. Bij elke segmentovergang wordt de stroom onderbroken en opnieuw gestart, waardoor microbogen en mechanische contactruis ontstaan. Het resultaat is breedbandruis die het sterkst is tussen 3 kHz en 8 kHz, een band waar het menselijk gehoor het gevoeligst is. Dat is de reden waarom een ​​geborstelde motor hard klinkt, zelfs als de totale decibelwaarde gematigd is. Een borstelloze DC-reductiemotor vervangt de mechanische commutator door door een Hall-sensor geactiveerde elektronische commutatie. Er zijn geen borstels die kunnen verschuiven, geen bogen die sissen en geen periodieke contactonderbrekingen.

Typische onbelaste geluidsniveaumetingen bij 3000 tpm plaatsen een geborstelde DC-motorreductor van 60 W in het bereik van 62-68 dBA, terwijl een gelijkwaardige borstelloze eenheid met dezelfde versnellingsbak en montage rond de 55-60 dBA ligt. De reductie concentreert zich in de hoge frequentieband, waardoor de waargenomen verandering groter is dan het ruwe getal suggereert. Dezelfde borstelloze architectuur die reduceert loopgeluiden in huishoudelijke apparaten schaalt rechtstreeks naar industriële frames.

Gear Precision stelt de ruisvloer in nadat het borstelgeluid is verwijderd

Zodra het borstelgeluid verdwenen is, wordt de versnellingsbak de geluidsvloer en bepaalt de precisie van de versnelling hoe laag die vloer zit.

Tandwielgeluid wordt veroorzaakt door een transmissiefout, die wordt gedefinieerd als het verschil tussen de ideale in elkaar grijpende beweging van een tandwielpaar en de daadwerkelijke beweging die onder belasting wordt overgedragen, veroorzaakt door tandprofielafwijkingen, spoedfouten en elastische afbuiging. Bij een motorreductor met borstels wordt dit tonale geluid onder de 2 kHz meestal gemaskeerd door borstelgeluid. Na het overschakelen naar een borstelloze motor verdwijnt de maskering en worden de frequenties van de tandwielen de dominante hoorbare signatuur, typisch 500 Hz tot 2 kHz, toonachtig en sterk gecorreleerd met snelheid en aantal tanden.

De juiste volgorde is daarom om eerst de motorborstels te verwijderen en vervolgens de transmissiefout te verminderen. Spiraalvormige tandwielen produceren een lagere piekexcitatie dan rechte tandwielen, omdat de belastingoverdracht geleidelijk plaatsvindt. Precisie planetaire tandwielkasten met geharde en geslepen tandflanken verminderen transmissiefouten verder dan hobbelige tandwielen. De speling moet worden gecontroleerd met een lichte voorbelasting: nul speling elimineert de impact, terwijl een overmatige voorspanning wrijvingsgeluid en hitte toevoegt. Fabrikanten die de motor en versnellingsbak in één behuizing integreren, zoals de hier aangeboden lijn borstelloze DC-reductiemotoren, verminderen de montagevariatie bij de bron.

Hoogwaardige borstelloze DC-reductiemotoren met planetair podium Deze productlijn omvat borstelloze reductiemotoren van 24 V tot 230 V, ontworpen voor een stille werking. De context benadrukt een geluidsreductie van 12 dB in combinatie met een nauwkeurige planetaire versnellingsbak, waardoor deze pagina essentieel is voor het selecteren van de juiste combinatie. Bekijk Product →

Montage en resonantie bepalen of een stille motor stil blijft onder belasting

Een geluidsarme motor is slechts zo stil als de structuur waaraan hij is vastgeschroefd.

Zelfs een goed gecommuteerde borstelloze motor produceert kleine koppelrimpels en tandwielharmonischen. Wanneer een montagebeugel een natuurlijke frequentie heeft die dichtbij deze harmonischen ligt, versterkt het frame deze tot uitgestraald geluid. Drie installatievariabelen zijn het belangrijkst: de stijfheid van het montagevlak, de uitlijning tussen motor en aangedreven as, en de stijfheid van de koppeling. Een stijve flensmontage met een nauwkeurig bewerkt register vermindert de trillingsoverdracht met 6-10 dB vergeleken met een soepele voetmontage onder riemspanning. Een verkeerde uitlijning van de as van 0,1 mm kan het ingrijpingsgeluid van de tandwielen met 3-5 dB verhogen.

Bij AGV- en logistieke aandrijvingen helpt de geïntegreerde vormfactor. Een borstelloze reductiemotor van 24 V met een planetaire trap op een flens van servokwaliteit houdt het trillingspad kort en duwt resonantiepieken naar hogere frequenties. Deze configuratie is een gebruikelijke keuze voor AGV-loop- en hefaandrijvingen, omdat deze een laag hoorbaar geluid combineert met een hoge overbelastingsmarge, doorgaans een continu koppel van 1-3 Nm bij een ingangsspanning van 24 V, en de planetaire trap schokbelastingen absorbeert in plaats van deze door te geven aan het frame.

24V borstelloze reductiemotor voor AGV- en automatiseringstoepassingen Deze compacte 24V-motor levert 25-400W bij 3000 tpm met een nominaal koppel van 0,08 Nm. Het borstelloze ontwerp en het planetaire platform verminderen trillingen en geluid, ideaal voor AGV-loopritten waarbij weinig geluid en een hoge overbelastingsmarge van belang zijn. Bekijk Product →

Gemeten ruisonderdrukking: hoe schijfconfiguraties zich verhouden

De kleinste reële reductie komt alleen al door de motorruil; de grootste komt van het samen upgraden van de motor- en tandwielfase.

De onderstaande grafiek toont representatieve A-gewogen geluidsdrukniveaus gemeten op 1 m van het motorframe, bij 3000 tpm bij de motoras, zonder externe belasting. Deze waarden vertegenwoordigen de spreiding die normaal gesproken wordt gezien in motortestrapporten; de uiteindelijke cijfers verschuiven met 2-4 dBA, afhankelijk van montage en belasting.

Hoe u een geluidsarme borstelloze DC-reductiemotor voor uw toepassing kunt specificeren

Stel een geluidsdoel in dBA in op 1 m en werk vervolgens vanaf dat getal terug naar het elektrische ontwerp van de motor, het tandwieltype en de montagegeometrie.

1. Stel de bedrijfssnelheid en het koppel vast, inclusief intermitterende pieken. Ruis is meestal het ergst op resonantiepunten, niet op maximale snelheid.
2. Kies een borstelloze motor met aangepaste elektronische commutatie. Vraag de fabrikant om een ​​dBA-meting op 1 m op uw bedrijfspunt, niet alleen bij nullast.
3. Selecteer de versnellingsfase. Precisie planetair of spiraalvormig planetair is vereist voor tonale ruis onder 60 dBA; een tandwiel met rechte tandwielen kan alleen werken als het doel boven de 62 dBA ligt.
4. Bekijk de montageenvelop. Geef de voorkeur aan een geflensde montageplaat met een machinaal bewerkt register boven een dunne beugel van plaatstaal.
5. Prototype en meet op de daadwerkelijke machine, want het frame voegt altijd een paar decibel toe vergeleken met een banktest.

De spanningsselectie heeft een directe wisselwerking met de compatibiliteit van de besturing. Borstelloze laagspanningsreductiemotoren van 24 V en 48 V zijn standaard voor AGV en mobiele apparatuur, terwijl borstelloze hoogspanningsreductiemotoren van 220-230 V geschikt zijn voor vaste industriële machines met directe AC-busvoeding. Bij Zhejiang Saiya Intelligent Manufacturing Co., Ltd. worden beide spanningsfamilies gebouwd in compacte frames met geïntegreerde planetaire trappen.

220V-230V borstelloze reductiemotor voor vaste industriële machines Deze motor werkt op standaard industrieel wisselstroomvermogen en biedt 10-400 W bij 3000 tpm met een koppel tot 1,5 Nm. Hij is geschikt voor vaste apparatuur die betrouwbare bewegingsbediening nodig heeft, en het compacte frame met geïntegreerde planetaire trap helpt het hoorbare geluid te verminderen. Bekijk Product →

Veelgestelde vragen over geluid van borstelloze DC-reductiemotoren

De vier onderstaande antwoorden behandelen de vragen die als eerste verschijnen in elke discussie over geluidsreductie.

Hoeveel stiller is een borstelloze DC-reductiemotor dan een geborstelde DC-motor?

In een complete motorreductor bij dezelfde snelheid en belasting bedraagt ​​het verschil doorgaans 8-12 dBA, geconcentreerd in de 3-8 kHz-band die operators het meest hinderlijk vinden. De exacte waarde is afhankelijk van de tandwieltrap en de montageconstructie.

Is de versnellingsbak of de motor de belangrijkste geluidsbron?

Bij een motorreductor met borstels domineert het borstel-commutatorcontact gewoonlijk boven 3 kHz. In een borstelloze motorreductor wordt de tandwieloverbrenging de belangrijkste bron, doorgaans 0,5-2 kHz. Het upgraden van de versnellingsbak is daarom de enige manier om het volledige geluidsvoordeel van het borstelloze ontwerp te benutten.

Heeft de controller invloed op het geluidsniveau?

Ja, aanzienlijk. Een ingangscontroller met trapeziumcommutatie produceert meer koppelrimpels en hogere tonale ruis dan een sinuscommutatie- of veldgeoriënteerde controller. De schakelfrequentie moet ook worden afgestemd op de motorinductie; een niet-overeenkomende controller voegt gejank toe in de 10-20 kHz-band.

Kan ik een borstelloze DC-reductiemotor achteraf in bestaande apparatuur inbouwen?

Meestal wel, als de spanning, controllerinterface, flensafmetingen en overbrengingsverhouding overeenkomen. Het achteraf inbouwen van AGV- en transportbandaandrijvingen is een gangbare praktijk. Omdat borstelloze motoren doorgaans korter zijn dan gelijkwaardige borstelmotoren met hetzelfde koppel, zijn envelopconflicten zeldzaam.