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无刷直流电增加性能与降低成本

无刷直流电增加性能与降低成本

【摘要】:
从包装到传播,无刷直流伺服电机如今在各个工业领域占据着份额。他们提供高扭矩以及平滑的转动(带有较小的扭矩波动)并且可以更好的节省成本。

  从包装到传播,无刷直流伺服电机如今在各个工业领域占据着份额。他们提供高扭矩以及平滑的转动(带有较小的扭矩波动)并且可以更好的节省成本。

 

  设计工程师们通常依靠现有的无刷直流电机作为独立的组件来放置入他们的设计之中。但是,通常订购定制的马达更有意义--特别是在它不能够完成应用要求的情况下。

 

  相比之下,无刷直流电机和电机组件能够被设计成适合于紧凑或者不规则的空间,而不会牺牲扭矩密度。电机能够根据运行环境的要求而进行定制-无论威胁是热量,腐蚀,或者电磁。

 

  另一个定制无刷直流电机的原因是减少成本。一个可能猜测定制措施会非常费钱,但是,在许多应用之中,相反的是正确的。这是因为自定义组件允许功能集成,这个可以最小化材料清单上的组件数量以及将全部组件组装在一起所需要的装配时间。

 

无刷直流电机(bldc motor)

 

  快速查看:无刷直流电机与步进电机

 

  在这篇文章中,我们的焦点是无刷直流电机。事实上,无刷直流电机的高扭矩与紧凑尺寸因为着在当今的伺服应用中是越来越普遍了。他们的性能设计比传统的步进电机还要好-主要通过改善伺服机器的性能-以及降低维修要求。

 

  当然,步进电机(尤其是闭环类型)在几种运动-轴类型中表现的非常出色。然而,运动设计需要先进的位置控制以及高轴速度并且还有空间节省。更具体而言,许多这些扭矩密集电机提供大约同等于步进电机的三倍功率。不同之处是在于步进电机在开环控制下需要通过更多的极数来传递精确的定位。另一方面,无刷直流电机能够提供顶级定位而不用牺牲旋转速度与扭矩。就需要在闭环控制下要求更高速度运动的机器人手臂到包装机械,无刷直流电机都是一个极好的选择。

 

  例子一:在AGV轮子上的定制的无刷直流电机

 

  对于无刷直流电机的应用而言,一个新兴的应用是自动引导车辆或者AGVs. AGVs在未来有保证的工厂中是一个不可分割的一部分以及自动化的仓库。因为无刷直流电机可以在不同速度与扭矩范围内的可依赖的性能。因此,在机械人车辆中,他们是非常适合于连续的旋转接头。例子:一个新的AGV设计利用两个定制化的无刷直流电机。

 

  AGV的第一个电机是一个2kw 120mm 带有整合制动与编码器的电机-以及一个可选择的轮子与轮胎。这个电机整合了一个紧凑的,但扭矩高的减速器。这种布置增加了传动系统的刚度-并且节省了空间与成本。

 

  AGV的第二个电机是一个基于1kw 80mm电机的类似的更小的系统。它传递减速比至16:1- 这转而允许2m每秒的速度。这增加了进行负载能力并且增加了可选的个案选择。这使得工程师将AGV的负载集中在电机的输出轴承上来减少弯矩负载。

 

  例子二:用于检测重型工件的通孔台

 

  内建于检测与分类过程的,要求挑战性的负载,速度,以及尺寸要求的另一个机器,供应商工程师配置与整合一个旋转性的通过台与伺服电机。这个通孔台利用伺服电机,凸轮分割器,以及为了顶级定位与硬度的直流电机的优势(其成本仅仅是类似于基于直流电机技术的相似台)

 

  例子三:定制带有行星减速器的无刷直流电机

 

  然而,另一个运动-控制运用利用一个定制的带有整合行星减速器的无刷直流电机。这个优化的电机能够帮助机器满足不同的速度,电压,以及嵌入应用-并且高质量的集合最大化了可控制性。更详细地说,这个应用的定制需要一个为了速度控制应用的无刷减速电机

 

  (1)一个总体端的长度

 

  (2)带有25:1减速比的行星减速器。

 

  (3)48v总线电压的使用。

 

  (3)高分辨率编码器的反馈

 

  (4)换向型号

 

  (5)在160rpm的情况下,扭矩输出超过2.5NM

 

  供应商的工程师队伍通过修改一个带有特殊轴的无刷直流电机来允许一个两级行星减速器。这个特征消除了对于昂贵的适配器板和内部联轴器的需要-这个消除了成本与总体设计长度。另外,供应商工程师优化了电机的绕组来运行48V总线电压。这些修改让电机达到带有更小需求的高速度。完整的封装是一个集成的16384计数磁编码器。增加的分辨率允许更高的伺服控制以及更好的稳定性。

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