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直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)及控制優(yōu)點(diǎn)

時間:2017-12-25 10:21:33來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:?可以直接產(chǎn)生驅(qū)動作用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)本質(zhì)上不過是一種大力矩的永磁電機(jī),它直接與負(fù)載連接。這種設(shè)計消除了所有機(jī)械傳動部件,如齒輪變速箱、皮帶、滑輪和連軸器。直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)為設(shè)計者和使用者帶來了許多好處。

封閉式和開放框架式直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī),在多種應(yīng)用中已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的、帶機(jī)械傳動的伺服電機(jī)系統(tǒng)。而如今一類全新的、稱為模塊化(cartridge)ddr的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)(ddr)技術(shù),將開放框架式直接驅(qū)動電機(jī)在性能方面的優(yōu)勢與全框架電機(jī)安裝方便的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,其價位則比傳統(tǒng)的直接驅(qū)動技術(shù)低得多。

傳統(tǒng)的電機(jī)/傳動系統(tǒng)

今天的大多數(shù)伺服應(yīng)用采用了傳統(tǒng)的帶機(jī)械傳動的伺服電機(jī)系統(tǒng)。傳統(tǒng)系統(tǒng)的初始成本具有吸引力,而且性能已經(jīng)在各種不同應(yīng)用中得到了驗(yàn)證,這些應(yīng)用包括:電子組裝、包裝、航空和國防。然而,人們往往沒有注意到這類系統(tǒng)在設(shè)計和集成方面額外的支出成本,這些附加的開支用于滑輪、變速箱和皮帶等需要添加的機(jī)械部件。這些部件在整個機(jī)器壽命中不斷磨損,這也增加了總壽命成本。

定位誤差和調(diào)諧困難是這些系統(tǒng)中常見的問題,它們是由傳動的柔性和無效間隙引起的。皮帶、滑輪和變速箱的維護(hù)以及這些易磨損部件的更換都需要付出昂貴的代價:首先,用戶不得不對更多的部件進(jìn)行庫存管理;其次這些附加的部件所造成的系統(tǒng)故障會增加系統(tǒng)計劃外停機(jī)時間,使得機(jī)器的產(chǎn)量出現(xiàn)下降。

直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)

可以直接產(chǎn)生驅(qū)動作用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)本質(zhì)上不過是一種大力矩的永磁電機(jī),它直接與負(fù)載連接。這種設(shè)計消除了所有機(jī)械傳動部件,如齒輪變速箱、皮帶、滑輪和連軸器。直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)為設(shè)計者和使用者帶來了許多好處。

因?yàn)橐粋€機(jī)械傳動需要定期的維護(hù)而且會頻繁地造成計劃外停機(jī),所以,直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)技術(shù)從根本上提高了機(jī)器的可靠性,減少了維護(hù)時間和開銷。通過消除機(jī)械傳動帶來的柔性,直接驅(qū)動設(shè)計避免了對電機(jī)和負(fù)載進(jìn)行慣性匹配的麻煩,同時,定位和速度精度也可以提高50倍。直接驅(qū)動電機(jī)還帶來另外一個好處:聽覺噪聲降低高達(dá)20db。

ddr電機(jī)對半導(dǎo)體工藝設(shè)備來說是一個理想的解決方案,因?yàn)殡姍C(jī)直接與被驅(qū)動的負(fù)載相連,消除了傳統(tǒng)伺服電機(jī)系統(tǒng)中通常必須采用的皮帶、滑輪和齒輪箱。零部件數(shù)目的減少也使得機(jī)器的總體尺寸減小,生產(chǎn)管理人員就可以在一個工藝隔間里放置更多的、附加值高的工藝設(shè)備。機(jī)械傳動部件的消除帶來了一種無需維修的系統(tǒng),而且這種系統(tǒng)的工作更為安靜。

無框架ddr電機(jī)

無框架直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)是ddr技術(shù)的“祖父”,毫無疑問,它們提供了目前最緊湊的機(jī)械伺服解決方案。無框架直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用了獨(dú)立的轉(zhuǎn)子和定子,而未使用軸承。這些零件成為機(jī)器的一個整體組成部分,另外還包括了必要的反饋裝置。它們對于機(jī)器預(yù)留空間有限或者總重量有著關(guān)鍵影響的應(yīng)用來說是理想的選擇。

這些電機(jī)就本質(zhì)上來說是專門定制的,因此更為昂貴,需要數(shù)周、甚至數(shù)月的設(shè)計和集成時間。此外,一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障,電機(jī)或者反饋裝置的取出更換過程也極為復(fù)雜。因此,無框架ddr技術(shù)并非適用于每一種應(yīng)用,它最廣泛的應(yīng)用是在機(jī)載和地面車輛方面,如夜視裝置、雷達(dá)系統(tǒng)和武器系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)控制,以及那些對尺寸、重量和/或性能有著較高要求的高端工業(yè)應(yīng)用,如機(jī)器人或者精密研磨機(jī)。

封閉式ddr電機(jī)

帶外殼的(封閉式)直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī),則是將轉(zhuǎn)子、定子和在出廠前完成對準(zhǔn)的反饋裝置集成到一個帶有精密軸承的外殼中,屬于一種完整的解決方案。封閉式直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)對于負(fù)載可以騎跨在電機(jī)軸承上的應(yīng)用來說極為理想。對于已經(jīng)使用了軸承的電機(jī)而言,用戶需要把電機(jī)連接到負(fù)載上,或者讓3個或更多的軸承完成對準(zhǔn),這將是一項繁重、費(fèi)時的工作。因此,封閉式ddr電機(jī)一般用于分度和速率轉(zhuǎn)臺應(yīng)用。

模塊化直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)

模塊化(cartridge)ddr電機(jī)是一種全新的直接驅(qū)動解決方案,其結(jié)構(gòu)包括一個獨(dú)特的無軸承外殼以及外殼中集成的轉(zhuǎn)子、定子和出廠前完成了對準(zhǔn)的高分辨率反饋裝置。圓筒式ddr技術(shù)的應(yīng)用消除了機(jī)械傳動部件,既保留了直接驅(qū)動所有的優(yōu)點(diǎn),又避開了傳統(tǒng)的封閉式或者無框架ddr解決方案復(fù)雜而昂貴的缺點(diǎn)。模塊化的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)利用新穎的壓縮聯(lián)結(jié)裝置來將轉(zhuǎn)子與軸連接到一起,并且附帶提供一種獨(dú)特的夾頭設(shè)計,從而實(shí)現(xiàn)了“即裝即用”,所花時間不到30分鐘。

模塊化技術(shù)的優(yōu)勢,連同其有競爭力的價位和總壽命成本方面的顯著降低,將加速直接驅(qū)動技術(shù)在諸多領(lǐng)域中的新機(jī)器設(shè)計中的應(yīng)用,如冶煉、包裝、印刷、半導(dǎo)體和工廠自動化。請見如下的一個例子:一家正在努力使其機(jī)器的產(chǎn)量超過150件/分鐘的包裝oem,他們所面對的挑戰(zhàn)是,齒輪箱在一個關(guān)鍵軸上存在的柔性在他們試圖提高產(chǎn)量時引入了機(jī)械干擾。通過在這個軸向上安裝模塊化直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī),消除了機(jī)械柔性,使得這家oem能將其機(jī)器的產(chǎn)量提高到180件/分鐘。除了提高產(chǎn)量,這家oem還體會到了如下的好處:零維修工作量、可靠性的提高和聽覺噪聲的降低。

再舉一個模塊化直接驅(qū)動的應(yīng)用實(shí)例:一家oem為輪胎和汽車工業(yè)服務(wù)提供測試/測量設(shè)備,該公司發(fā)現(xiàn),使用直接驅(qū)動技術(shù)提高了測量質(zhì)量以及機(jī)器的可靠性,其原因就是消除了無效行程和其它由皮帶和滑輪系統(tǒng)帶來的外部影響。他們最初的設(shè)計采用了一個無框架直接驅(qū)動電機(jī),與傳統(tǒng)解決方案相比,它帶來了多方面的好處,但也存在組裝和安裝困難的缺點(diǎn)——事實(shí)上,無框架電機(jī)的組合及反饋裝置的對準(zhǔn)需要花費(fèi)一整天。于是,該公司轉(zhuǎn)向了模塊化的直接驅(qū)動技術(shù),發(fā)現(xiàn)由于其安裝方式簡單,集成只花費(fèi)了約30分鐘,時間和費(fèi)用都大為節(jié)省。此外,他們還很高興地看到,與無框架直接驅(qū)動型號相比,模塊化電機(jī)的力矩密度更高。

由于其獨(dú)特的設(shè)計,模塊化ddr電機(jī)與機(jī)械傳動的傳統(tǒng)伺服電機(jī)相比,在價格方面顯得更有競爭力。即使其初始成本稍微要高一些,但就5年的總使用期來看,這一新技術(shù)的運(yùn)行成本要大大低于傳統(tǒng)系統(tǒng)。

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