减速机的作用以及特点分析

    点击数：368         日期：2021/9/14

齿轮箱是齿轮的组合，本身并无动力，需要通过电动机（马达）、蒸汽机、引擎、风力、水力等驱动组件来传动它。
减速机主要的功能在于弥补马达因为功率损耗影响效能，是一个提升扭矩的角色。依照产品设计原理，减速机主要可分为：摆线型减速机、谐波齿轮减速机、行星齿轮减速机以及蜗杆蜗轮减速机四类。
谈到减速机，就得先从伺服马达开始谈起。伺服马达的技术发展，从高扭矩密度乃至于高功率密度，使转速的提升高过3000rpm，由于转速的提升，使得伺服马达的功率密度大幅提升。这意味着伺服马达是否需要搭配减速机，其决定因素主要是从应用的需求上及成本的考虑来审视。到底什么样的应用需求搭配减速机？据了解，负载做移动并要求精密定位时便需要。一般像是航空、卫星、医疗、军事科技、晶圆设备、机器人等自动化设备、他们的共同特征在于将负载移动所需的扭矩往往远超过伺服马达本身的扭矩容量。而透过减速机来做伺服马达输出扭矩的提升，便可有效解决这个问题。
输出扭矩提升的方式，可能采用直接增大伺服马达的输出扭矩方式，但这种方式不但使用昂贵的磁性材料，马达还要有强壮的结构，扭矩的增大正比于控制电流的增大，此时采用比较大的驱动器，功率电子组件和相关机电设备规格的增大，又会使控制系统的成本大幅增加。理论上，提升伺服马达的功率也是输出扭矩提升的方式，可藉由增加伺服马达两倍的速度来使得伺服系统的功率密度提升两倍，而且不需要增加驱动器等控制系统组件的规格，也就是不需要增加额外的成本，而这就需透过减速机的搭配来达到减速并提升扭矩的目的了。所以说，高功率伺服马达的发展应搭配应用减速机，而非将其省略不用。
据了解，负载惯量的不当匹配，是伺服控制不稳定的原因之一。对于大的负载惯量，可以利用减速比的平方反比来调配佳的等效负载惯量，以获得最佳的控制响应。所以从这个角度来看，减速机为伺服应用的控制响应的z佳匹配。
此外，减速机还可有效解决马达低速控制特性的衰减。由于伺服马达的控制性会由于速度的降低，导致产生某程度上的衰减，尤其在对于低转速下的讯号摄取和电流控制的稳定性上，特别容易看出。因此，采用减速机能使马达具有较高转速。
从成本观点，假设0.4KW的AC伺服马达搭配驱动器，需耗费一单位设备成本，以5KW的AC伺服马达搭配驱动器耗费15单位成本，但是若采用0.4KW伺服马达与驱动器，搭配一组减速机就能够到前述耗费15个单位成本才能完成的事，在成本上节省50%以上。因此使用者依其加工需求不同，决定选用的齿轮减速机产品，一般而言，在机台运转上有低速、高扭矩的需求，绝大部分采用齿轮减速机，而在高速、低扭矩的机台上则较少采用齿轮减速机。

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