選一臺可靠的減速電機

今天我們就來聊聊一個既熟悉又陌生的產品——減速電機。

減速電機，是現代溫室中不可或缺的重要組成部分，遮陽、通風和提升功能都需要減速電機來提供動力。對於一個持續運行的專業生產型溫室來說，選擇一臺可靠且適用的減速電機是非常有必要的。

今天，我們就通過產品參數，來仔細地了解一臺減速電機。

小編拿到的參數來自於一臺LOCK EWA 12 1505型減速電機。來自於知名減速電機生產商——德國Lock Antriebstechnik GmbH（洛科傳動技術有限公司）。Lock Antriebstechnik GmbH的在華分支機構是其全資子公司——洛科傳動技術（南京）有限公司。

圖 1 EWA 12減速電機（配We 66輸出軸）

這臺減速電機的外觀方方正正，限位開關安裝位設計在減速機體內。整體上造型簡潔，漆面平整，用料紮實。整個減速箱體採用全鋼製造，包括限位開關蓋板也採用鋼製，感覺上要比塑料扣蓋結實很多，雖然限位開關扣蓋理論上不會被磕碰。

圖 2 EWA 12減速電機六視圖

圖 3 EWA 12減速電機尺寸圖

減速電機三個核心參數，分別是輸入功率、輸出扭矩和輸出轉速。

國內的減速電機多沿用早期荷蘭De Gier公司的命名規則。業內通用GW40、GW60或

GW80命名，分別代表400N·m扭矩、600N·m扭矩和800N·m扭矩產品。轉速上也採用De Gier標準的2.6rpm和5.2rpm。形成這個情況是有來由的。早在1990年代，國內連棟溫室興起，引進了很多荷蘭VENLO式溫室，國內溫室相關的研究機構以及廠商開始對進口產品開始引進。早期進入中國的品牌主要有3個，分別是De Gier、RIDDER、和LOCK。前兩個是荷蘭品牌，LOCK是德國品牌。隨後，仿製品大量湧現。典型的就是傳動系統對De Gier產品的仿製，包括減速電機以及齒輪齒條等配套產品。之後，De Gier產品逐漸退出了中國市場，LOCK產品由於高昂的價格，在國內的市場佔有率始終不高，因此也逐漸淡出視野。競爭對手的退出，使得RIDDER品牌迎來了快速發展期。

國內資材商爭相代理RIDDER品牌產品，同時由於RIDDER的齒輪齒條產品和De Gier的齒輪齒條產品相似度非常高，加之當時國內由於材質和工藝原因，齒輪齒條的品質無法與進口產品相比，無法滿足需求，使得用戶的產品過度非常順利。幾乎所有的溫室工程商的設計說明中都指定齒輪齒條品牌為RIDDER（時至今日，還有很多廠商在設計說明中這麼寫，甚至在RIDDER品牌在國內停止銷售時期也是如此）。但由於De Gier產品習慣的養成，國內RIDDER經銷商仍然以De Gier的型號或規格稱呼RIDDER產品。一個案例是A型拉幕齒輪和B型拉幕齒輪。De Gier的拉幕齒輪型號為THG 40，但同一個型號下分1.82:1速比和1:1速比兩種，為了區分，即按照De Gier產品圖冊順序分別命名為「A型齒輪」和「B型齒輪」，並沿用至今，成為業內不成文的標準。其他兩家都是分配不同型號的。

另一個案例是拉幕齒條。拉幕齒條國內最常用的就是4m開間用齒條，De Gier的該型齒條長度是3965mm，所以也被業內稱作「3965齒條」。同樣，業內也用這一名稱來稱呼RIDDER的產品，但實際上，RIDDER的產品長度是3946mm。再就是本段文字前面提到的減速電機型號和電機輸出轉速。時至今日，業內仍以40型、60型和80型區分減速電機型號。對於轉速，只知道有2.6rpm和5.2rpm，不知道有其他轉速的存在，甚至鬧出向RIDDER或LOCK要求採購這兩個轉速電機的笑話（這兩家並沒有這兩個轉速的產品）。再後來，RIDDER產品在2010-2011年間因為某些原因退出中國市場若干年，直到2015年回歸中國市場，2017年LOCK也再度回歸中國市場。當然這些都是後話。

減速電機的三個核心參數對工程設計而言，其意義分別是：輸入功率：計算溫室電負載情況，布線和控制櫃元件選型；評估溫室節能性。

輸出扭矩：估算系統可以支持的拉幕系統面積或開窗數。

輸出轉速：推算拉幕或開窗系統一個行程的運行時間。

另外，根據上述三個數值，可以計算出該減速電機的傳動效率。但是，正如後面貼士中說明的一樣，由於產品扭矩取值標準不同，所以各品牌間的傳動效率沒有可比性。

我們現在拿到手的這款EWA 12 1505減速電機，其輸出扭矩為150N·m，輸出轉速為4.4rpm，輸入功率為0.17kW。按照LOCK公司給出的參數，150N·m的輸出扭矩可以滿足大約2400㎡的遮陽系統驅動需求（A型齒輪齒條傳動，幕布克重80g/㎡）。按LOCK公司的技術說明書所述，其扭矩標註是以最低輸出扭矩為準，即保證產品在整個生命周期內均能保持不低於150N·m的扭矩輸出。

同樣的面積，國內的常規設計，一般會選擇40型減速電機，電機輸入功率在0.37kW（2.6rpm）/0.55kW（5.2rpm）左右。相較之下，該產品較國內一般產品更勝一籌。相對來說，使用4.4rpm轉速的減速電機來驅動拉幕或開窗系統的話，時間上要比5.2rpm的減速電機要長，理論上4.4rpm電機的行程要比5.2rpm的長18%左右的時間。但是，考慮到齒輪速比和齒輪周行程等因素，二者相差不一定有那麼大。圈主分別計算了三家的典型產品，在一個3850mm的行程上，得出下表結論：

LOCK的行程時間比De Gier長約3%（35」），比RIDDER長約5%（52」）。

按照LOCK公司的技術說明，在中國國內銷售的EWA 12 1505型減速電機，標配A60版本配置。所謂A60版本配置，是一項LOCK內部標準，旨在使用合適的材料和工藝，使電機能夠在更低環境溫度及室外條件下工作。A60版本的EWA 12 1505減速電機可以在-15℃~60℃環境下正常工作。在我國，除部分高寒地區外，滿足絕大部分地區日間室外使用（一般室外遮陽和通風不會在特別寒冷的環境下使用）。這裡需要注意的是，在熱帶亞熱帶使用的減速電機，不宜選擇A60版本，在這種高溫環境下，A60版本產品可能會出現散熱不佳的情況。

LOCK全系列電機產品滿足IP 55防護等級（具體定義可參照文後貼士）。室外使用可不加防雨罩。相比市面上一些防護等級較低的產品，如果其防水等級低至4甚至3的話，則需要安裝專門的防雨罩來防止特定角度雨水侵入。

EWA 12 1505減速電機的左側和底面均設有安裝孔位。且底面的安裝孔位採用機體外設置，因此放寬了安裝螺栓的長度限制，可以使用防松螺母等措施防止螺栓鬆脫。兩面設有安裝孔的設計較只有一面有安裝孔的設計來說，大幅度減少了電機安裝板的設計要求，安裝位置也更為豐富。

EWA 12 1505設有3個排氣孔位，使得該產品可用多個角度安裝。相比之下，只有1~2個排氣孔的產品，安裝位置就會受到很大限制。減速電機之所以要設置排氣孔，是因為減速機體內的齒輪以及蝸輪蝸杆需要通過潤滑脂來潤滑。由於液態潤滑脂具有良好的潤滑性和導熱性，被廣泛使用。減速機在工作時，潤滑脂受熱會釋放氣體，如果這些氣體不能及時排出，壓力過大，可能會對減速機體（特別是密封部位）造成破壞。由於排氣孔必須位於潤滑脂液面標高之上，所以，排氣孔所在的位置就限制了電機允許的安裝姿態。市面上也有沒設置排氣孔的減速電機，其理論是，一次拉幕行程（4m開間），一般在15~20分鐘之間，這個工作時間不足以讓潤滑脂過熱，因此取消排氣孔。這類電機的安裝姿態完全不受排氣孔限制，可任意角度安裝。但這類電機不允許連續工作和頻繁啟動，因為會造成潤滑脂過熱。

圖 4 EWA減速電機安裝姿態圖例

LOCK的減速電機產品允許小扭矩型號直接通過聯軸器連接傳動軸，而無需通過鏈輪連接。這樣一來，一可略降成本，二可減少維護成本（鏈輪需要定期維護潤滑）。LOCK減速電機一直以高可靠性、高適用性和超低維護需求著稱。有多個業內人士向圈主反饋說在國內某某項目，工作20年以上，從未維修保養過的LOCK減速電機仍在正常使用。

LOCK減速電機全系標配END 20限位開關，這款EWA 12 1505也不例外。

圖 5 LOCK END20限位開關

END20依靠兩個不等速齒輪的轉速差來實現行程圈數的控制，相比目前國內市場上採用的彈片式限位開關，其行程控制更加精確，壽命更長，故障率更低。

圖 6 傳統彈片式限位開關

項目案例

正如開篇所說，減速電機對我們是既熟悉又陌生。說熟悉是因為幾乎每個溫室工程都會接觸到；說陌生是因為我們很多從業者尚不能深入的對產品進行了解，無法橫向對比產品優劣，不清楚產品參數的取值規則。通過這次聊的LOCK EWA 12 1505減速電機，讓我們重新認識減速電機這一熟悉而又陌生的溫室裝備。也讓我們再度見識了德國產品的嚴謹與精細。同時圈主也希望LOCK公司能夠以更加親民的價位向國內用戶提供優秀的產品。

Tips

IP防護等級

IP（INGRESS PROTECTION）防護等級系統是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草，將電器依其防塵防溼氣之特性加以分級。IP防護等級是由兩個數字所組成，第1個數字表示電器防塵、防止外物侵入的等級(這裡所指的外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器之內帶電部分，以免觸電)，第2個數字表示電器防溼氣、防水浸入的密閉程度，數字越大表示其防護等級越高。

第1位數字含義

第2位數字含義

耐熱絕緣等級

耐熱絕緣等級指電機繞組採用的絕緣材料的耐熱等級。電機運行時，繞組最熱點的溫度不得超過下表的規定，否則會引起絕緣材料加速老化，縮短電機的壽命；如果溫度超過允許值很多，絕緣會損壞，導致電機燒毀。

電機工作制

電機工作制指的是用電機等相關技術完成人們所要達到的工作效果

電機的工作制表明電機在不同負載下的允許循環時間。電動機工作制為:S1~S10；其中：電機的工作制的分類是對電機承受負載情況的說明，它包括啟動、電制動、空載、斷能停轉以及這些階段的持續時間和先後順序，工作制分以下10類：

S1 連續工作制：

在恆定負載下的運行時間足以達到熱穩定。

S2 短時工作制：

在恆定負載下按給定的時間運行，該時間不足以達到熱穩定，隨之即斷能停轉足夠時間，使電機再度冷卻到與冷卻介質溫度之差在2K以內。

S3 斷續周期工作制：

按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段恆定負載運行時間和一段斷能停轉時間。這種工作制中的每一周期的起動電流不致對溫升產生顯著影響。

S4 包括起動的斷續周期工作制：

按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段對溫升有顯著影響的起動時間、一段恆定負載運行時間和一段斷能停轉時間。

S5 包括電制動的斷續周期工作制：

按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段起動時間、一段恆定負載運行時間、一段快速電制動時間和一段斷能停轉時間。

S6 連續周期工作制：

按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段恆定負載運行時間和一段空載運行 時間，但無斷能停轉時間。

S7 包括電制動的連續周期工作制：

按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段起動時間、一段恆定負載運行時間和一段快速電制動時間，但無斷能停轉時間。

S8 包括變速變負載的連續周期工作制：

按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段在預定轉速下恆定負載運行時間，和一段或幾段在不同轉速下的其它恆定負載的運行時間，但無斷能停轉時間。

S9 負載和轉速非周期性變化工作制：

負載和轉速在允許的範圍內變化的非周期工作制。這種工作制包括經 常過載，其值可遠遠超過滿載。

S10 離散恆定負載工作制：

包括不少於4種離散負載值（或等效負載）的工作制，每一種負載的運行時間應足以使電機達到熱穩定，在一個工作周期中的最小負載值可為零。

根據規定，S3工作制電機應在代號後加負載持續率。例如：S3-40%。其含義是S3（斷續周期）工作制，工作和停轉時間比為4:6。

輸入功率、輸出扭矩與輸出轉速的關係

由於輸出功率（kW）=輸出轉速（rpm）×輸出扭矩（N·m）÷9550，所以，當輸出功率一定時，轉速越高，扭矩越小，扭矩越大，轉速越低。如果轉速和扭矩同時提高，或一個不變一個提高，那必須提高輸出功率，相應地，就要提高輸入功率。

傳動效率

一般來說，傳動效率=輸出功率÷輸入功率，即：傳動效率=輸出轉速×輸出扭矩÷（9550×輸入功率）。但由於系統工作工況不同，其輸出扭矩不是一個固定值。各生產商對其產品的名義扭矩定義不同，有些以峰值數據為準，有些以穩定工況數據為準，而有些則以最低數據為準。因此不同品牌產品間的傳動效率並沒有橫向對比意義。同一品牌內的產品，對比傳動效率比較有意義。一般自鎖蝸杆傳動機構由於自身物理特性，傳動效率只能達到40%~45%，純齒輪傳動的傳動效率可達到95%以上