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流變儀中的系統(tǒng)慣量之馬達(dá)慣量

發(fā)布時間:2023-02-17
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每個品牌,都有自己的技術(shù)專長,每個技術(shù),各有利弊?;蛘邠Q句話說,每一個先進(jìn)的設(shè)備,都是一個妥協(xié)的產(chǎn)物。因為,你不可能在一個復(fù)雜的系統(tǒng)中,做到每一個維度上的極致。結(jié)果就是,總要折中,平衡,取得整體系統(tǒng)的最優(yōu)解。流變儀更不例外。


軸承和馬達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)在前面有了論述,這里不再重復(fù)。這里只強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)慣量,也就是整體系統(tǒng)最優(yōu)解的結(jié)果到底如何。先從慣量的概念入手。


慣量[inertia] ∶物質(zhì)(物體)運(yùn)動的慣性量值,表示慣性大小的物理量,其慣性大小與物質(zhì)質(zhì)量相應(yīng)慣量:


其中r為轉(zhuǎn)動半徑,m為剛體質(zhì)量。SI 單位為 kg·m2。


流變儀中的慣量包含以下幾部分:馬達(dá)慣量,這是馬達(dá)本身的轉(zhuǎn)動慣量。還有軸承慣量,轉(zhuǎn)子慣量和樣品慣量,這一部分合計為負(fù)載慣量。轉(zhuǎn)動慣量和負(fù)載慣量的集合,稱之為系統(tǒng)慣量。


這一概念僅僅是考慮測量頭、轉(zhuǎn)子和樣品的角度,不考慮結(jié)構(gòu)上的差異以及應(yīng)力分布。


這一指標(biāo)的意義在哪里呢?


可以表征馬達(dá)電機(jī)的加減速。需要快速的停止和加速的應(yīng)用場景,慣量越小越好。特別適合輕負(fù)載,高速度的場合。這恰恰就是流變儀測試需要的場景。


所以,為了降低系統(tǒng)慣量,需要采取低轉(zhuǎn)動慣量的馬達(dá),比如托杯馬達(dá),主要的流變儀廠家用的都是這個技術(shù)。這是一類單相感應(yīng)電機(jī)技術(shù),定子通過切割磁力線產(chǎn)生轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,因此產(chǎn)生和旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩。想要剎車改變方向,應(yīng)在電機(jī)*停止以后,再轉(zhuǎn)換其旋轉(zhuǎn)方向。所以,這就需要低系統(tǒng)慣量的集成技術(shù)來配合這一個馬達(dá),包括低轉(zhuǎn)動慣量的自身,以及空氣軸承和輕質(zhì)的夾具,以及低慣量的流體。


所以,如果你測試的樣品粘度很低,測試之前一定要校正慣量,一個是軸承的,一個是轉(zhuǎn)子的。這個時候測試的結(jié)果才更穩(wěn)定,更接近真值。


再來看永磁同步電機(jī),也就是EC(Electrical Commutation)同步馬達(dá),包含永磁無刷直流電機(jī)和永磁無刷交流電機(jī)。定子的永磁體直接和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通勢產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,同步旋轉(zhuǎn)做相對靜止的運(yùn)動。這類馬達(dá)響應(yīng)靈敏,加速度好,適合高負(fù)載高扭矩的場景。啟動快,加速快,帶來的另一方便就是剎車變得困難,轉(zhuǎn)動慣量大,導(dǎo)致在做瞬態(tài)測試或者高頻率測試的時候,數(shù)據(jù)反饋失真。另外一個優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡單,體積小,造價相對較低。兼顧了馬達(dá)的性能和經(jīng)濟(jì)性,是高性價比的馬達(dá)技術(shù)。在上海保圣RH20流變儀系列用的這一技術(shù)。