موتور گشتاور بدون قاب: فرآیندهای دقیق سیم‌پیچ، درج و مونتاژ گرد

موتورهای گشتاور فریم لس به عنوان منبع انرژی اصلی برای تجهیزات دقیق مدرن عمل می کنند و عملکرد آنها مستقیماً دقت و قابلیت اطمینان دستگاه های پیشرفته را تعیین می کند. برخلاف موتورهای قاب دار، فاقد ساختار محفظه و یاتاقانی هستند که به سازندگان تجهیزات اجازه می دهد تا موتور را مستقیماً در سیستم های مکانیکی خود ادغام کنند، در نتیجه باعث صرفه جویی در فضا، کاهش وزن و بهبود عملکرد کلی سیستم می شود..

تولید موتورهای گشتاور فریم لس هنری است که علم مواد، ماشین آلات دقیق و الکترومغناطیسی را با هم ترکیب می کند. در بین فرآیندها، سیم پیچی، درج و مونتاژ گرد قطعه بندی شده هسته هسته هستند.

01 مبانی موتورهای گشتاور بدون قاب

بزرگترین تفاوت بین موتورهای گشتاور بدون فریم و موتورهای سنتی این است که آنها فاقد محفظه، یاتاقان یا مکانیزم خروجی هستند و فقط از دو جزء تشکیل شده است: استاتور و روتور.

این طراحی امکان ادغام مستقیم با سیستم مکانیکی مشتری را فراهم می کند و آن را به ویژه برای کاربردهایی با نیازهای بسیار بالا برای فضا، وزن و دقت، مانند روبات های صنعتی، هوافضا و تجهیزات پزشکی دقیق، مناسب می کند.

استاتور، به عنوان بخش استاتیک موتور، شامل سیم پیچ ها و هسته آهنی است که مسئول تولید میدان الکترومغناطیسی است. روتور قسمت چرخشی است که معمولاً مجهز به آهنرباهای دائمی است. دقت شکاف هوا بین آنها معمولاً باید در سطح میکرومتر کنترل شود که مستقیماً عملکرد و کارایی موتور را تعیین می کند.

02 فرآیند سیم پیچی: تولد سیم پیچ های دقیق

سیم پیچی اولین فرآیند کلیدی در تولید موتور گشتاور بدون قاب است که با هدف باد کردن سیم مسی به شکل سیم پیچ مشخص شده مطابق با الزامات طراحی است.

انتخاب و آماده سازی مواد

سیم پیچی معمولاً از سیم مسی بدون اکسیژن با خلوص بالا (خلوص 99.95٪) استفاده می کند که عایق سطح آن ممکن است از موادی مانند پلی آمید ساخته شده باشد. برای کاربردهای پرقدرت، سیم مسی مستطیلی ممکن است برای بهبود ضریب پر شدن شکاف و عملکرد اتلاف گرما انتخاب شود.

فرآیند و کنترل سیم پیچ

فرآیند سیم پیچی باید بر روی یک ماشین سیم پیچ اختصاصی ، مجهز به سیستم های کنترل کشش دقیق و شمارنده انجام شود. در حین کار، ابتدا انتهای سیم با طول مناسب باقی مانده و محکم می شود. سپس دستگاه سیم پیچ راه اندازی می شود و باعث می شود که سیم به طور مرتب و محکم از چپ به راست در شکاف بدون عبور قرار گیرد.

کنترل دقیق بسیار مهم است: تعداد چرخش های سیم پیچ باید الزامات طراحی را با حداقل تحمل برآورده کند. آرایش سیم باید محکم و مسطح باشد و از تلاقی یا همپوشانی اجتناب شود. کشش باید یکنواخت باشد تا از آسیب به عایق جلوگیری شود.

چالش ها و نوآوری های فرآیند

سیم پیچی به ویژه برای استاتورهای کوچک موتورهای گشتاور بدون قاب چالش برانگیز است. در سال های اخیر، فیکسچرهای درج جهانی ظاهر شده اند. از طریق طرح‌های بافل و صفحه گیره قابل تنظیم، آنها می‌توانند با نیازهای درج مدل‌های مختلف موتور سازگار شوند و راندمان تولید و استفاده از قالب را تا حد زیادی بهبود بخشند.

03 فرآیند درج: هنر قرار دادن کویل ها در هسته آهنی

درج فرآیند تعبیه سیم پیچ های زخم در شکاف های هسته آهنی استاتور است. این یک کار بسیار ظریف است که به مهارت فوق العاده و تجربه گسترده نیاز دارد.

آماده سازی قبل از قرار دادن

ابزارهای مختلفی باید قبل از قرار دادن آماده شوند: صفحات فشاری، آسترهای شکافی، قیچی های منحنی، سوزن های درج، چکش ها، نوارهای بامبو و غیره. به طور همزمان، عایق شکاف باید با تا کردن کاغذ عایق به شکل 'U' و قرار دادن آن در شکاف برای ایجاد عایق سیم پیچ قرار داده شود.

تکنیک ها و مهارت های درج

عملیات درج نیاز به یک سری تکنیک های دقیق دارد:

1. فشار دادن تخت:

از هر دو دست برای فشار دادن و فشار دادن گوشه های مستقیم سیم پیچ استفاده کنید و عرض آن را کاهش دهید تا بتواند بدون تماس با هسته آهنی وارد سوراخ استاتور شود.

2. پیچاندن:

هر دو طرف سیم پیچ را در یک جهت بچرخانید و باعث می شود سیم ها به یک طرف بپیچند.

3. شانه زدن:

لبه مستقیم پایین را نزدیک گوشه صاف فشار دهید و آن را به سمت پایین بلغزانید تا آن را شانه کنید و به شکل ردیفی صاف در بیاید.

در حین جاگذاری، انتهای عقب لبه موثر باید به سمت دهانه شکاف روی صفحه انتهایی هسته آهنی متمایل شود. از انتهای دیگر استاتور برای دریافت سیم پیچ برسید و از هر دو دست برای فشار دادن لبه موثر به دهانه شکاف استفاده کنید.

کنترل کیفیت و درمان عایق

پس از وارد شدن سیم‌ها، از آستر شکافی برای شانه کردن مستقیم سیم‌ها در یک جهت در داخل شکاف استفاده می‌شود. سپس از یک صفحه پرس برای صاف کردن سیم‌ها در شکاف استفاده می‌شود و نوارهای بسته‌کننده شکاف و گوه‌ها وارد می‌شوند.

برای استاتورهای کوچک موتورهای گشتاور بدون قاب ، کنترل پایداری در هنگام جاگذاری دشوار است. فیکسچرهای درج جهانی جدید از یک طراحی قابل تنظیم با بافل های کشویی و صفحات گیره مخصوص استفاده می کنند که به طور موثر استاتورها را با اندازه های مختلف محکم می کند و ثبات را در طول فرآیند قرار دادن تضمین می کند.

04 فرآیند مونتاژ گرد قطعه‌ای: کلید اطمینان از دقت

استاتورهای قطعه بندی شده یک ساختار متداول در موتورهای گشتاور بدون فریم هستند که در آن کل استاتور به چند بخش تقسیم می شود، به طور جداگانه پیچ می شود و سپس به صورت یک دایره کامل مونتاژ می شود. این طراحی می تواند ضریب پر شدن شکاف را بهبود بخشد، چرخش انتهای سیم پیچ را کوتاه کند و عملکرد الکترومغناطیسی موتور را بسیار مفید کند.

چالش ها در مجمع گرد

بزرگترین چالش هنگام مونتاژ استاتورهای قطعه بندی شده در یک دایره کامل، اطمینان از تحمل گرد بودن قطر داخلی استاتور است . اگر نیروی وارد بر قطعات ناهموار باشد، می‌تواند منجر به تحمل گردی زیاد در دایره داخلی استاتور شود و متعاقباً باعث ایجاد شکاف هوای ناهموار موتور، افزایش گشتاور چرخشی و موج‌های گشتاور و حتی ایجاد مشکلاتی مانند کشش مغناطیسی یک طرفه شود.

روش‌های نوآورانه مونتاژ گرد

برای حل این مشکل، فرآیندهای مونتاژ دور پیشرفته از روش‌های نوآورانه مختلفی استفاده می‌کنند:

انقباض حرارتی با روش فیکسچر : سطح قوس داخلی هر بخش هسته آهنی استاتور به سطح استوانه ای بیرونی فیکسچر مونتاژ نزدیک است. محفظه موتور که در دمای 220 تا 240 درجه سانتیگراد گرم می شود، پس از محکم بستن با یک حلقه بیرونی، به صورت حرارتی روی سطح استوانه ای بیرونی هسته آهنی استاتور تقسیم می شود. پس از خنک شدن محفظه، فیکسچر خارج می شود. این روش می‌تواند تحمل گردی دایره داخلی استاتور را تا 0.05 میلی‌متر کنترل کند که در مقایسه با روش‌های سنتی بهبودی بین 3 تا 4 درجه تحمل دارد.

روش مونتاژ گرد الکترومغناطیسی : این روش جدیدتری است که در آن تمام هسته‌های آهنی استاتور قطعه‌بندی شده با سیم‌پیچ‌های زخمی به صورت عمودی در پایه یک دستگاه مونتاژ قرار می‌گیرند و کلیدهای موقعیت‌یابی برای موقعیت شعاعی درج می‌شوند. سپس یک صفحه فشار استاتور بین پایه و سوراخ داخلی هسته های آهن استاتور قرار می گیرد و با پیچ و مهره ثابت می شود.

متعاقباً، سیم‌پیچ‌های سیم‌پیچ روی هر هسته آهنی استاتور به یک منبع تغذیه DC متصل می‌شوند و به هر بخش استاتور خاصیت مغناطیسی می‌دهند، که باعث می‌شود آنها با صفحه فشار مغناطیسی استاتور به‌طور محکم مکیده شوند. سپس جوشکاری یا انقباض حرارتی محفظه انجام می شود. این روش دقت مونتاژ گرد را از طریق نیروی مغناطیسی تضمین می کند و مقدار نیرو را می توان با تنظیم جریان کنترل کرد.

تجهیزات مونتاژ گرد خودکار

مکانیزم‌های مونتاژ گرد خودکار می‌توانند مونتاژ گرد چند استاتور کویل را با استفاده از تنها یک موتور دوار برای به حرکت درآوردن یک صفحه گردان تکمیل کنند. لبه میز گردان دارای شیارهای مورب است که با شعاع صفحه گردان تلاقی می کنند. از طریق مکانیزم لغزنده و غلتکی U شکل، حرکت چرخشی به حرکت خطی تبدیل می‌شود و بخش‌های استاتور را به سمت مرکز هل می‌دهد تا جمع شوند.

مزیت این مکانیسم این است که یک واحد درایو می تواند حرکت همزمان چندین بخش را تکمیل کند و هدر رفتن منابع و هزینه های تولید را تا حد زیادی کاهش دهد. با کنترل دامنه چرخش میز گردان، اندازه مجموعه را نیز می توان تنظیم کرد تا نیازهای مونتاژ گرد با مشخصات مختلف استاتور را برآورده کند.

05 بازرسی کیفیت: پیگیری تعالی

در فرآیند تولید موتورهای گشتاور بدون قاب، بازرسی کیفیت در تمام طول انجام می شود و اطمینان حاصل می شود که هر مرحله با الزامات طراحی مطابقت دارد.

پس از سیم پیچی، لازم است تعداد چرخش های سیم پیچ و مقاومت DC را بررسی کنید تا از مطابقت آنها با طرح اطمینان حاصل شود. در حین جاگذاری، باید دائماً بررسی کنید که آیا سیم های موجود در شکاف ها مرتب و موازی هستند و آیا عایق جابجا شده است یا خیر. پس از مونتاژ گرد، تحمل گرد بودن دایره داخلی استاتور باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده مجاز است.

برای قطعات جوش داده شده، کیفیت اتصالات لحیم کاری باید بررسی شود تا از تماس خوب و استحکام مکانیکی کافی اطمینان حاصل شود. عملکرد عایق باید از طریق تست های ولتاژ مقاومتی تأیید شود تا از عدم خطر اتصال کوتاه یا نشتی اطمینان حاصل شود.

06 روندهای توسعه آینده

فناوری تولید موتورهای گشتاور بدون فریم هنوز به طور مداوم در حال توسعه و نوآوری است. روندهای آینده عمدتاً عبارتند از:

اتوماسیون و هوشمندسازی:

با توسعه رباتیک صنعتی و فناوری کنترل هوشمند، فرآیند تولید موتورهای گشتاور بدون فریم به سمت اتوماسیون و هوشمندی جامع برای بهبود دقت و کارایی حرکت می کند.

کاربرد مواد جدید:

استفاده از مواد عایق جدید، مواد مغناطیسی و مواد رسانا عملکرد و قابلیت اطمینان موتور را بیشتر بهبود می بخشد.

نوآوری فرآیند:

فرآیندهای جدید به طور مداوم در حال ظهور هستند، مانند جوشکاری لیزر، اشباع فشار خلاء (VPI) و غیره که به طور مداوم درجه کیفی موتورها را افزایش می دهد.

مدولارسازی و استانداردسازی:

از طریق طراحی مدولار و استاندارد، هزینه‌های تولید کاهش می‌یابد، قابلیت کاربرد محصول بهبود می‌یابد و موتورهای گشتاور بدون قاب را قادر می‌سازد در زمینه‌های وسیع‌تری به کار گرفته شوند.

با پیشرفت فرآیندها، موتورهای گشتاور بدون فریم به چگالی توان بالاتر، اندازه کوچکتر و دقت بیشتر دست خواهند یافت. دقت مونتاژ گرد استاتورهای قطعه‌بندی شده به سطح میکرومتر می‌رسد و فرآیندهای سیم‌پیچ و درج کاملاً توسط تجهیزات خودکار تکمیل می‌شوند.

فرآیند تولید موتورهای گشتاور بدون قاب، دنیای کوچکی از ساخت دقیق است، جایی که هر پیوندی تجسم خرد و مهارت مهندسان است.