Comment les moteurs à engrenages planétaires peuvent augmenter le couple moteur sans augmenter le volume du moteur

Le terme « progression des engrenages » désigne le nombre de couches ou d'étages de transmission par engrenages dans un réducteur planétaire, ce qui constitue un facteur clé pour déterminer la taille du rapport de réduction et la complexité de la structure.

Explication en termes simples :

On peut considérer la « progression des vitesses » comme une « étape de décélération » :

• Engrenages du premier étage : Il n'y a qu'un seul ensemble d'engrenages solaires → engrenages planétaires → engrenages annulaires internes, qui constitue la couche de décélération la plus élémentaire.

• Engrenage de deuxième étage : Sur la base de l’engrenage de premier étage, un groupe d’engrenages de même structure est relié pour continuer à décélérer.

• Boîtes de vitesses à trois rapports : ajoutez un jeu supplémentaire pour obtenir un total de transmissions à trois rapports.

Le rapport de réduction de l'engrenage planétaire s'obtient en multipliant le rapport de réduction de chaque étage, c'est-à-dire : le taux de réduction total = le premier taux de réduction x le deuxième taux de réduction x le troisième taux de réduction

La superposition d'engrenages à trois étages peut atteindre un rapport de réduction de plusieurs centaines pour un, ce qui améliore l'application des outils électriques et des serrures intelligentes aux bras robotiques industriels à couple ultra-élevé et aux plateformes de levage sous charges lourdes.

Ajouté : Jugement de la taille du rapport de réduction

L'exemple présenté est une comparaison des taux de réduction de 30:1 et 300:1.

1. 30:1 signifie que le moteur tourne 30 fois et que l'arbre de sortie effectue un tour, la vitesse de sortie du moteur est plus rapide, mais le couple de sortie est plus faible.

2. 300:1 signifie que le moteur tourne 300 fois et que l'arbre de sortie effectue un tour, la vitesse de sortie du moteur est plus lente, mais le couple de sortie est relativement plus important.

Donc, en termes de rapport de réduction et de couple de sortie, 300:1 > 30:1

Comment augmenter le couple moteur

Dans de nombreux cas, en raison de l'espace limité des équipements et des coûts de planification, le moteur à engrenages planétaires ne peut pas répondre aux exigences de couple de sortie ; dans ce cas, vous pouvez envisager les mesures suivantes ;

1. Augmenter le rapport de transmission

• Principe : En augmentant le rapport de réduction, le couple de l'arbre de sortie peut être augmenté sans augmenter le volume du moteur.

• Manière:

  Augmenter le nombre d'étages d'engrenage (par exemple, d'un étage à deux étages, puis à trois étages). 

  Chaque train d'engrenages reste dans le même boîtier, ce qui permet de conserver un ensemble compact.

• Remarque : Lorsque le rapport de réduction augmente, la vitesse de sortie diminue et il convient de pondérer la relation entre la vitesse et le couple.

2. Améliorer l'efficacité de transmission du système d'engrenages planétaires

• L'usinage de haute précision des engrenages et l'utilisation de matériaux à haute dureté tels que l'acier allié permettent de réduire le frottement entre les engrenages.

• On utilise des roulements à aiguilles à la place des paliers lisses afin de réduire les pertes d'énergie.

• Les systèmes de lubrification améliorés, tels que l'utilisation de graisse synthétique ou de structures de lubrification par film d'huile, réduisent la consommation d'énergie et la production de chaleur, et améliorent l'efficacité de la transmission.

3. Optimiser les caractéristiques de sortie du corps du moteur (à volume égal)

• Passez à un moteur CC sans balais (BLDC) ou à un moteur à aimant permanent en terres rares pour augmenter le couple de sortie par unité de volume.

• Améliorer le taux de remplissage du fil de cuivre et l'efficacité de dissipation thermique de l'enroulement, et améliorer la densité de puissance du moteur.

• Améliorer la structure des rainures du stator ou la densité magnétique de l'entrefer, et améliorer la capacité de sortie du couple électromagnétique.

4. La conception « multiplanétaire coaxiale » est adoptée

• Par exemple, en utilisant plusieurs roues planétaires dans le même porte-satellites (de 3 à 4 ou 5) :

• Il permet de répartir efficacement la charge et d'améliorer la capacité de transmission du couple par unité de temps.

• La capacité de charge globale est augmentée sans modifier le diamètre de la coque.

5. Utiliser des matériaux à la fois résistants et légers

• Remplacez les pièces structurelles internes par des alliages de titane, des aciers à haute résistance ou des plastiques techniques afin de réduire le poids et d'augmenter la capacité de résistance au couple.

• Les techniques de forgeage de précision et de traitement thermique permettent d'obtenir une résistance accrue des engrenages sans avoir recours au surdimensionnement.

Vous devez savoir :

L'objectif fondamental du motoréducteur planétaire, en augmentant le couple, est d'entraîner des charges plus lourdes, plus difficiles à démarrer et plus inertielles.

L'augmentation du couple devrait permettre d'atteindre les objectifs visés, tels qu'une puissance de démarrage accrue, un fonctionnement plus régulier et un système plus fiable. Toutefois, il est important d'être conscient des problèmes potentiels : diminution de la vitesse de sortie, impact accru des charges inertielles, augmentation de la consommation d'énergie et de la production de chaleur, et temps de réponse plus longs.

Ne paniquez pas si ces problèmes surviennent ; dès leur apparition, une solution sera forcément trouvée. Si vous rencontrez des difficultés similaires, n'hésitez pas à nous contacter, nous sommes toujours disponibles en ligne.