每個品牌,都有自己的技術專長,每個技術,各有利弊。或者換句話說,每一個先進的設備,都是一個妥協的產物。因為,你不可能在一個復雜的系統中,做到每一個維度上的極致。結果就是,總要折中,平衡,取得整體系統的最優解。流變儀更不例外。
軸承和馬達的優缺點在前面有了論述,這里不再重復。這里只強調系統慣量,也就是整體系統最優解的結果到底如何。先從慣量的概念入手。
慣量[inertia] ∶物質(物體)運動的慣性量值,表示慣性大小的物理量,其慣性大小與物質質量相應慣量:
其中r為轉動半徑,m為剛體質量。SI 單位為 kg·m2。
流變儀中的慣量包含以下幾部分:馬達慣量,這是馬達本身的轉動慣量。還有軸承慣量,轉子慣量和樣品慣量,這一部分合計為負載慣量。轉動慣量和負載慣量的集合,稱之為系統慣量。
這一概念僅僅是考慮測量頭、轉子和樣品的角度,不考慮結構上的差異以及應力分布。
這一指標的意義在哪里呢?
可以表征馬達電機的加減速。需要快速的停止和加速的應用場景,慣量越小越好。特別適合輕負載,高速度的場合。這恰恰就是流變儀測試需要的場景。
所以,為了降低系統慣量,需要采取低轉動慣量的馬達,比如托杯馬達,主要的流變儀廠家用的都是這個技術。這是一類單相感應電機技術,定子通過切割磁力線產生轉動轉矩帶動轉子轉動,因此產生和旋轉方向相反的轉矩。想要剎車改變方向,應在電機*停止以后,再轉換其旋轉方向。所以,這就需要低系統慣量的集成技術來配合這一個馬達,包括低轉動慣量的自身,以及空氣軸承和輕質的夾具,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,一個是轉子的。這個時候測試的結果才更穩定,更接近真值。
再來看永磁同步電機,也就是EC(Electrical Commutation)同步馬達,包含永磁無刷直流電機和永磁無刷交流電機。定子的永磁體直接和轉子產生的磁通勢產生驅動轉矩,同步旋轉做相對靜止的運動。這類馬達響應靈敏,加速度好,適合高負載高扭矩的場景。啟動快,加速快,帶來的另一方便就是剎車變得困難,轉動慣量大,導致在做瞬態測試或者高頻率測試的時候,數據反饋失真。另外一個優點,結構簡單,體積小,造價相對較低。兼顧了馬達的性能和經濟性,是高性價比的馬達技術。在上海保圣RH20流變儀系列用的這一技術。