減速機是什麼?原理好處說給你聽

減速機是什麼?原理好處說給你聽

減速機或減速器是一種動力傳達的裝置,通常是利用大小不同的齒輪,組合成一個齒輪箱,連結馬達與機械設備兩端,將馬達的迴轉數降低,得到較大的轉矩。1901年考古學家在希臘安提基特拉島海岸外的沈船中發現了一個由多個齒輪組成的青銅機器,將它命名為安提基特拉機械。安提基特拉機械是目前世界上已知最早的金屬齒輪裝置,推測它製造的年代大約在西元前150到100年之間,距今已有二千多年。現今的金屬齒輪加工技術,則是在13到14世紀才逐漸成形。因此,安提基特拉機械的出現,讓考古學界驚嘆不已。它的功能應該是古希臘人用以計算天體在天空中的位置而設計的一種複雜而精確的天文鐘。即使它的功能不在於減速,但我們可以知道,精確的金屬齒輪加工工藝,以及利用大小不同的齒輪組合而得到需求輸出轉速的技術,可能在數千年前就已經出現。  


 

減速機的原理是什麼?

通常減速的方法有很多,在工業應用上,最常用的方法是利用齒輪來減速,所以也有人稱減速機為齒輪箱(Gearbox)。此外,利用齒輪、皮帶輪或鏈輪組成一個傳動系統,也具有減速的功能。利用齒輪減速的工作原理是透過大小不同齒輪間的嚙合運轉來達到降低馬達轉速與提高扭力的目的。馬達動力通過齒輪減速器的齒輪相互轉換,把齒數少的輸入軸小齒輪嚙合在輸出軸上齒數多的大齒輪。輸出軸大齒輪旋轉得慢,因此降低了輸入速度,但卻增加了扭矩。常見的齒輪減速器都是由幾組大小不同的齒輪,用相同的原理達到減速的效果。
 

為什麼要使用減速機?

由於馬達運轉時轉速很高,但扭力很小,此時利用一個減速裝置來降低馬達轉速,同時提升負載能力(提升扭力或扭矩),等於提高了馬達的工作能力。此外,也可以透過減速機改變輸出方向。原本馬達輸出軸由順時鐘旋轉改變成逆時鐘旋轉,或輸出方向轉向90度,可以節省馬達與減速機的安裝空間。
 

使用減速機的好處有哪些?

降低成本

一般而言,馬達的價格相對於減速機高出許多。搭配減速器可以提升扭矩,相當於增加了馬達的功率,所以可以採用較小功率的馬達搭配減速器,達到需要的輸出功率。因為使用較小輸出功率的馬達,整體配置的費用也能大幅降低。
 

保護馬達

減速機安裝在馬達與機械設備之間,在運轉時會承受較大的扭矩。如果出現負載過大時,減速器會先損壞,有保護馬達的功能。同時,維修或更換減速器的費用相對較低,也能夠降低維護成本。
 

節約能源

馬達直接連接機械設備運轉時,為了滿足需求的扭矩而低速運轉,此時電流將大幅上升,不僅會消耗更多能源,馬達也會發熱。再加上如果馬達散熱不良,很可能會導致馬達燒毁。故使用減速機可以減少能源消耗,同時也可以避免馬達損壞。

減速機的種類有哪些?

減速器種類繁多,依結構和傳動方式不同,大致上可分為齒輪減速機(例如圓柱齒輪減速機、蝸輪蝸杆減速機、行星式減速機、擺線針輪減速機)、諧波減速機等。不同的種類有不同的特色與用途。齒輪減速器具有體積小、傳送扭矩大、傳動效率高等特性,在設計製造上,有相當多的結構組合與安裝形式,大小齒輪組間可匹配出細密的減速比,應用範圍廣泛。

蝸輪蝸杆減速機

主要透過蝸輪及蝸杆做為主要傳動零件,輸入軸和輸出軸在不同軸線上,形成90度夾角。蝸輪蝸杆減速機可以有較大的減速比,而且在一定條件下具有反向自鎖功能,不會逆轉,安裝簡單、易於保養維修,但缺點是傳動效率與精密度都不高。 

 

行星式減速機(行星減速機)

行星減速機具有結構緊湊、回程間隙(背隙)小、高剛性、高精密度、高輸出扭矩、低運轉噪音等優點,傳動效率可達95%以上。因為高精密度的特性,使得齒輪製造加工過程較為複雜,精密加工要求門檻較高。高品質的行星減速器不僅具備上述優異的性能,還有終身免換油、免維護的特點,可以降低日後的維修成本。行星減速機多數是安裝在伺服馬達和步進馬達上,達到提高輸出扭矩、精準定位等動態控制的需求。
〈延伸閱讀:行星減速機是什麼?種類與用途超詳解!
 

擺線針輪減速機

擺線針輪減速機是一種結合了行星式減速傳動原理與擺線針輪結構的減速器,具備小型輕量化、高精密度、低回程間隙、運轉平穩、低噪音、定位精準等特性。
 

諧波減速機

諧波減速機是利用傳動元件的彈性變形來傳輸動力,具有體積小、重量輕、高精度、高效率、高減速比等優勢。因為傳動精密度極高,相當適合來回正反向轉動,常搭配伺服馬達應用於高動態與精準定位場合(例如多軸機器手臂、半導體製造設備)。但缺點是剛性較低、傳動元件壽命較短。
 

減速機可以用在哪裡?

減速機作為一種機械傳動的工業產品,看似與一般大眾距離遙遠,甚至很多人還是第一次聽到「減速機」這個名詞。但其實它比我們想像中還要貼近我們的生活。早期減速器確實只有出現在機械設備上,但是多年來隨著經濟發展與金屬加工技術持續不斷精進,在工業與民生產品上都能看到減速機的應用。從「機械之母」的工具機到滿街跑的電動機車,都用到了減速機。
  • 工具機業:金屬切削工具機、綜合加工中心機、鑽孔中心機、車床、銑床、磨床、金屬成型工具機、沖床、彎管機、管材與線材加工機、鍛造機械、雷射切割機、水刀等。
  • 產業機械設備:包裝機、食品飲料機械設備、烘焙設備、農業機械、紡織機械、製鞋機、木工機、印刷機、塑橡膠機械、吹瓶機、雷射焊接設備、半導體製造設備等。
  • 自動化設備:輸送機、輸送帶、自動倉儲、工業機器人、無人搬運車AGV、自動貼標機、自動裝填機、自動裝箱機、疊棧機、鎖蓋機等
  • 航太工業:電波望遠鏡、天線升降機
  • 醫療復健設備:電動輪椅、移動輔助機器人、口罩機、MRI病床、數位微控牽引機、電動閘門等
  • 電動車:電動代步車、電動機車、電動自行車
  • 綠能相關產業:太陽能光電追日系統
  • 檢驗儀器:自動取樣分析設備、恆溫培養箱
 
 

減速機廠商推薦-世協電機

世協電機已有30年專業馬達及減速機製造銷售經驗,廠房座落於臺中市神岡區,位於台灣精密機械黃金縱谷-全球單位面積產值第一、密度最高的精密機械聚落。世協主要從事感應式馬達、齒輪馬達、減速機、高精密行星式減速機之研發、生產、製造與銷售,我們的優勢來自:
  • 世協累積多年感應式馬達、齒輪馬達與減速機的設計製造經驗,產品品質穩定,可滿足客戶從基礎動力傳輸到高動態運動與精準定位控制的全方面應用。
  • 持續擴建廠房設施,不斷增添國內外頂級加工設備及檢測儀器,提升關鍵零件自製能力,增快交貨速度。
  • 自有研發能量與專案開發能力,除了標準品,更可提供客製化服務,依據客戶的需求提供可行建議方案。
  • 產品從原物料來源、研發、設計、加工、製造等所有生產過程,100%台灣製造。減速機具備精度高、噪音低、高效率等優良品質特性。
  • 90%的關鍵零組件自製,為客戶確保產品品質與可靠度。
  • 產品取得CE、CCC、UL認證,企業通過ISO9001及ISO14001國際品質管理系統與環境管理系統驗證,是客戶值得信賴的事業夥伴。
  • 世協SESAME不僅為國內高市佔率減速機品牌,更行銷全球超過50個國家,擁有國內外超過30家代理商及經銷商,提供全球客戶售前諮詢與售後服務。




結論

常見的齒輪減速器,透過精密的齒輪參數計算與金屬切削、研磨、表面處理等技術,以及大小不同齒輪的組合配對,達到降低馬達轉速與提升輸出扭力的需求。據統計,在台灣的製造業中約有70%的電力消耗是用於馬達。從節能減碳的角度而言,除了提高馬達的能源效率之外,使用減速機也是有效的方法。減速機不僅在工業上應用普遍,近年來在熱門的機器人、自動化與電動車產業上,也成為不可或缺的關鍵零組件。精密度不斷提高之餘,專業應用領域也不斷拓展延伸。在AI與自動化的普及浪潮下,世協電機深耕馬達與減速機產業超過30年,已於自動化趨勢列車中佔有一席之地。同時,世協電機名列台灣逾百家機器人產業鏈相關企業,所生產的減速器為機器人驅動模組中的關鍵零組件之一。未來,世協仍將專注本業,持續升級與轉型,致力提供穩定而可靠的動力傳動組件,創造客戶之優勢競爭力。


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