Humanoidiroboteista on tullut loistava helmi keinotekoisen älykkyyden alalla.
Viime vuosina humanoidiroboteista on tullut loistava helmi keinotekoisen älykkyyden alalla, ja niiden laaja sovellus on monilla aloilla, kuten sairaanhoito ja palvelu. Teollisuuden kehityksen edistämiseksi edelleen paikallishallinnot ovat ottaneet käyttöön politiikkoja lisätäkseen humanoidirobottien ja niiden avainkomponenttien tukea. Humanoidirobottiteollisuusketjussa Hollow Cup -moottorilla on tärkeä rooli humanoidirobotin liikkeenhallintajärjestelmässä, kuten Tesla -humanoidirobotin dixterous Hand -yrityksen ydinkomponentti, on ontto kuppimoottori, yksi robotti kokoonpano 12 (6 oikeaa kättä). Tämän artikkelin tarkoituksena on keskustella Hollow Cup Motorin teknisistä ominaisuuksista, markkina -asemasta ja tulevaisuuden näkymistä tutkimuksen kautta.
Mikä on ontto kuppimoottori
1. Moottorin käsite ja luokittelu
Sähkömoottori on laite, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi. Se käyttää energisoitua kelaa (ts. Staattorin käämitys) pyörivän magneettikentän tuottamiseksi ja sitä käytetään roottoriin (kuten oravahäkki suljettu alumiinirunko) magnetoelektrisen pyörimismomentin muodostamiseksi, joka muuntaa virran virtauksen tuottama voima pyörivään toimintaan. Periaatteena on käyttää magneettikenttää virran pakottamiseen moottorin pyörimiseen.
Moottorin pyörimisperiaate: Pysyvän magneetin ympärillä pyörivällä akselilla 1 pyörii magneettia (siten, että pyörivä magneettikenttä syntyy), 2 N -navan periaatteen ja S -navan heteropolin vetovoiman mukaan 3, 3 magneetti pyörivällä akselilla pyörii.
Moottorissa oikeastaan virtaa, joka virtaa sen ympärille pyörivän magneettikentän (magneettinen voima), joka aiheuttaa sen ympärille, joka aiheuttaa magneetin pyörimisen. Kun lanka haavoitetaan kelaan, magneettinen voima syntetisoidaan suuren magneettikentän vuodon muodostamiseksi (magneettinen vuoto), mikä johtaa N- ja S -napoihin. Asettamalla rautaydin lankakeloon, magneettikenttälinjat ovat helpompia kulkea läpi ja voivat tuottaa voimakkaamman magneettisen voiman.
Moottorin rakenne koostuu pääasiassa kahdesta osasta: staattori ja roottori.
Staattori: Moottorin paikallaan oleva osa, jonka päärakenne sisältää magneettisen navan, käämin ja kiinnikkeen. Magneettinen napa on moottorin osa, joka tuottaa magneettikentän, joka koostuu yleensä rautaydin ja kelat. Käämitys on staattorin kela, joka koostuu yleensä johtimista ja eristyksestä, jonka tehtävänä on tuottaa magneettikenttä, kun sähkövirta kulkee sen läpi. Kiinnike on staattorin tukirakenne, joka on yleensä valmistettu alumiiniseoksesta ja muista materiaaleista, joilla on hyvä korroosionkestävyys ja lujuus.
Roottori: moottorin pyörivä osa, jonka päärakenne sisältää ankkurit, laakerit ja päätykannat. Ankkuri on roottorin kela, joka koostuu yleensä johtimista ja eristyksestä, jonka tehtävänä on tuottaa magneettikenttä, kun sähkövirta kulkee sen läpi. Laakerit ovat roottorin tukirakenne, joka on yleensä valmistettu teräksestä tai keraamisesta, ja siinä on hyvä kuluminen ja korroosiokestävyys. Päätykansi on moottorin päätyrakenne, joka on yleensä valmistettu alumiiniseoksesta ja muista materiaaleista, hyvällä tiivistyksellä ja lujuudella.
2, Hollow Cup -moottorin määritelmä ja luokittelu
Vuonna 1958 Dr.ff Aulhaber kehitti kaltevan käämityskelateknologian ja sai asiaankuuluvan patentin Hollow Cup -moottorille vuonna 1965, mikä merkitsee Hollow Cup -moottorin tuloa, ja sen luovan rakennesuunnittelun avulla moottori on sekä pienempi että suurempi tehokkuus. Ontto kuppimoottori kuuluu DC: n pysyvään magneettimoottoriin, moottorin rakenne on esitetty seuraavassa kuvassa, pääasiassa staattorista ja roottorista. Staattori koostuu piiteräksestä ja kela käämityksestä, ja piiteräslevy ilman hampaan uran rakennetta voi välttää hampaan uran vaikutuksen ja vähentää raudan menetystä ja pyörrevirran menetystä. Roottori koostuu pysyvästä magneetista, pyörivästä akselista ja sen kiinteistä osista, ja moottori käyttää renkaan pysyvää magneettia, jota on helppo käsitellä ja asentaa.
Verrattuna tavallisiin moottoreihin roottorin suurin piirre on, että se murtuu rakenteellisen perinteisen moottorin roottorirakenteen läpi ja käyttää ytimet-roottoria, joka tunnetaan myös onttokuppiroottorina. Roottori on ontto kupin muotoinen rakenne, jota ympäröivät käämitykset ja magneettit. Tavallisissa moottoreissa raudan ytimen rooli on pääasiassa: 1) keskittyminen ja ohjata magneettikenttä: rautaydin on valmistettu materiaalista, jolla on korkea magneettinen läpäisevyys (kuten piisiteräksinen), joka voi keskittyä ja ohjata magneettisen vuon parantaen siten moottorin magneettikentän voimakkuutta ja tehokkuutta; 2) Käämitys: Rautaydin tarjoaa vahvan tukirakenteen käämitykselle varmistaen, että käämitys ylläpitää vakaa muoto ja sijainti moottorin käytön aikana. Ontossa kuppimoottorissa ohut seinäistä onttoja sylinteriä käytetään roottorina, ja ontto sylinteri haavoittaa suoraan käämityksen sisällä ilman ylimääräistä ydintukea. Corless -suunnittelun edut: 1) Pyörynvirta- ja hystereesihäviöiden eliminointi: Yhteisen moottorin rautaydin tuottaa pyörrevirta- ja hystereesihäviöitä vuorottelevassa magneettikentässä, mikä vähentää moottorin tehokkuutta. Ontto Cup -moottori käyttää korutonta roottoria, joka eliminoi nämä häviöt kokonaan parantaen moottorin energian muuntamistehokkuutta. 2) Vähennä hitauspainoa ja momenttia: ydinvapaa muotoilu vähentää merkittävästi roottorin painoa, jolloin koko moottorin vaaleampi. Samanaikaisesti hitausmomentin vähentäminen antaa moottorille nopeamman vasteen nopeuden ja suuremman kiihtyvyyden, mikä on erittäin hyödyllistä sovellusskenaarioille, jotka vaativat nopeaa aloitusta ja lopettamista.
Samanaikaisesti onton sylinterirakenteen ja käämitysasettelun tarkkuussuunnitelma voi optimoida magneettikentän jakautumisen onton kuppimoottorin sisällä, vähentää magneettisia vuotoja ja energiahäviöitä ja parantaa edelleen moottorin tehokkuutta ja suorituskykyä.
Hollow Cup -moottori voidaan jakaa kahteen tyyppiin sen kommutointitilan mukaan: yksi on Hollow Cup -harjamoottori, joka ottaa käyttöön mekaanisen hiiliharjan kommutointitilan; Toinen on Hollow Cup -harjaton moottori, joka korvaa harjan kommutoinnin elektronisella kommutoinnilla välttäen harjamootin käytön aikana syntyneitä sähköisiä kipinöitä ja väriainepartikkeleita, vähentäen melua ja lisäävät moottorin käyttöikää. Mingzhi -sähkölaitteiden erilaisten tuotteiden vertailusta seuraavassa kuvassa voidaan nähdä, että harjaton Hollow Cup -moottori ei tarvitse harjaa, mutta Hall -anturi havaitsee roottorin magneettikentänsignaalin, muuttaa mekaanisen käänteen elektroniseksi signaalin kääntämiseksi ja yksinkertaistaa edelleen Hollow Cup -moottorin fyysistä rakennetta.
3, Hollow Cup -moottorin edut
Ontto kuppimoottori murtuu perinteisen rakenteen moottorin roottorirakenteen läpi, vähentää pyörrevirran muodostumisen aiheuttamaa tehonhäviötä rauta ytimen muodostumisesta, ja sen massa ja hitausmomentti vähenevät huomattavasti, mikä vähentää itse roottorin mekaanista energian menetystä. Yhteenvetona voidaan todeta, että Hollow Cup -moottorilla on korkeatehoiden tiheyden edut, pitkän käyttöikä, nopea vaste, korkea huippumomentti, hyvä lämmön hajoaminen ja niin edelleen.
Suuri tehotiheys: Ontto kuppimoottorin tehotiheys on lähtötehon suhde painoon tai tilavuuteen. Painon kannalta ytimen roottori on kevyempi kuin tavallinen ydinroottori; Tehokkuuden kannalta koruton roottori eliminoi pyörreloton roottorin tuottaman pyörrevirran ja hystereesihäviöt, parantaa mikromotorin tehokkuutta ja varmistaa suuren lähtömomentin ja lähtötehon. Useimpien onttojen kuppimoottorien maksimitehokkuus on yli 80%, kun taas useimpien harja DC -moottorien maksimitehokkuus on yleensä noin 50%. Pienempi paino ja suurempi tehokkuus mahdollistavat onttojen kuppimoottorien saavuttamisen suurempaan tehotiheyteen. Siksi ontto kuppimoottori on erityisen sopiva akkukäyttöisiin sovelluksiin, jotka vaativat pitkiä toimintajaksoja, kuten kannettavat ilman näytteenottopumput, humanoidirobotit, bioniset kädet, kädessä pidettävät sähkötyökalut ja muut sovellukset.
Korkea vääntömomentin tiheys: Koruton muotoilu vähentää roottorin painoa ja hitausmomenttia, ja hitausmomentti tarkoittaa, että moottori voi kiihdyttää ja hidastaa nopeammin, mikä pystyy tuottamaan enemmän vääntömomenttia lyhyessä ajassa; Samanaikaisesti raudan ytimen puuttuminen tekee onttoista kuppimoottorista kompakti, pienemmän ja kykenevän tuottamaan suuremman vääntömomentin tuotoksen rajoitetussa tilassa.
Pitkä käyttöikä: Hollow Cup -moottorin peruutuskappaleiden lukumäärä tekee nykyisestä vaihtelusta ja moottorin induktanssista pienemmäksi kääntäessään huomattavasti kääntämisjärjestelmän sähköistä korroosiota kääntämisprosessin aikana, jotta saadaan pidempi käyttöikä. Onttojen Cup -moottorien räätälöityjen hallinnan 'Sovellustutkimus ' harjattujen tasavirtamoottorien käyttöikä on yleensä vain muutama sata tuntia, ja Hollow Cup -moottorien elinajanodote on yleensä välillä 1000–3000 tuntia, mikä voi tarjota pidemmän luotettavan toiminnan.
Nopea vasteen nopeus: Perinteisellä moottorilla on suhteellisen suuri hitausmomentti raudan ytimen olemassaolon vuoksi, kun taas ontto kuppimoottori on kompakti ja roottori on kupin muotoinen omavarainen kela, joten paino on kevyempi, ja sen pienemmällä hitausmomentillä on myös Hollow Cup -moottori, joka on herkät aloituspisteen säätöominaisuudet. Onttojen kuppi -mikromoottorin ja kelan 'tutkimuksen etenemisen mukaan yleisen ydinmoottorin mekaaninen aikavakio on noin 100 ms, kun taas onttokuppimoottorin mekaaninen aikavakio on alle 28 ms ja jotkut tuotteet ovat jopa alle 10 ms.
Korkea huippumomentti: Ontto kuppimoottorin huippumomentin ja jatkuvan vääntömomentin suhde on erittäin suuri, koska virran prosessi, joka nousee piikin vääntömomenttiin vakiona, on muuttumaton ja virran ja vääntömomentin välinen lineaarinen suhde voi tehdä mikromotorista tuottamaan suuren huippumomentin. Kun tavallinen ydin DC -moottori saavuttaa kylläisyyden, virran lisääntymisen riippumatta, tasavirtamoottorin vääntömomentti ei kasva.
Hyvä lämmön hajoaminen: Ontto kuppiroottorin pinnalla on ilmavirtaus, paremmin kuin ydinroottorin lämmön häviäminen, ytimen roottorin emaloitu lanka on upotettu piiteräksen levy -uraan, kelan pinnan ilmavirta on pienempi, lämpötilan nousu on suurempi, samoissa tehonlähtöolosuhteissa, onttokupin DC -moottorin lämpötilan nousu on pienempi.
4, Hollow Cup -moottorin tekninen polku
Keskeinen vaihe Hollow Cup -moottorin tuotannossa on kelan tuotanto, joten kelan suunnittelusta ja käämitysprosessista tulee sen ydinesteet. Langan halkaisija, käännösten lukumäärä ja lineaarisuus vaikuttavat suoraan moottorin ydinparametreihin. Käämikäämityksen ydineste heijastuu suoraan kelan suunnittelussa, koska eri käämityksillä on eroja automaatioasteen ja kuparin kulutuksessa. Toisaalta se heijastuu myös käämityslaitteissa ja käämitysmenetelmässä, ja ontto kuppurauhaalla olevien onttojen kuppi -haavan täyttönopeus eri käämityskoneiden avulla on erilainen, mikä johtaa erilaisiin harvoihin, mikä vaikuttaa suoraan moottorin menetykseen, lämmön hajoamiseen, voimaan ja niin edelleen.
Kelan suunnittelukulma: Ontto kuppimoottorin käämitysmalli voidaan jakaa suoran käämityksen tyyppiin, vino käämityyppiin ja satulatyyppiin.
Suora käämi: kelan lanka on yhdensuuntainen moottorin akselin kanssa muodostaen keskittyneen käämitysrakenteen. Suorakelan kelan suunnitteluidea on ensin kääntää tavallinen pyöreä emaloitu lanka käämityssuutulle käännösten lukumäärän vaatimuksen mukaisesti ja kytkeä sitten lankaan ydin akselin käämi ja käyttää sitten sideainetta molemmissa päissä parantaaksesi ja muotoilemaan. Suhteellisesti ottaen suoran käämityksen pää ei tuota vääntömomenttia ja lisää ankkuripainoa ja ankkuriresistenssiä.
Villi käämi: tunnetaan myös nimellä hunajakynäkämitys, käytetään hunajakynäkävelymenetelmää, jättäen hanat keskelle, jotta elementin ja ankkuri -akseli voidaan tehdä jatkuvasti tuulen jatkamiseksi tiettyyn kallistuskulmaan. Tämän käämitysmenetelmän päätykoko on pieni, mutta koska vino käämitys jatkuva käämi vaatii tietyn viivakulman, emaloitu lanka on päällekkäin ja raon täyttönopeus on alhainen. Suoraan haavatyyppiin verrattuna kaltevalla käämityksellä ei ole loppukäämiä, mikä vähentää ankkuripainoa, ja sillä on pienen hitausmomentin edut, pieni aikavakio, hyvät vetoominaisuudet ja suuret lähtömomentit. Faulhaber Saksassa ja Portescap Sveitsissä käyttävät enimmäkseen kaltevaa käämitystä.
Satulatyyppi: tunnetaan myös samankeskisellä tai rhboboidikäämityksellä, muotoisen kelan kääntämismenetelmä ja sitten johdotus, ts. Itseliitosemaloitu lanka haavoitetaan erityisellä muodostettavassa käämityskuulossa, ja ankkurikuppi on valmistettu monista muotoilujärjestelyistä. Käämityksen yhteydessä kaksi kelakerroksia on järjestetty siististi ja muotoiltu, mikä on kätevää hallita ankkurikupin kokoa muokkaamisen jälkeen ja parantaa rakojen täyttötaajuutta. Samanaikaisesti tällä menetelmällä on korkea tuotantotehokkuus ja se sopii massatuotantoon. Satulan käämitys ankkurissa on vähemmän päällekkäisiä kerroksia, pieniä ilmarakoa ja korkeaa pysyvän magneetin käyttöä, mikä parantaa moottorin tehotiheyttä. Jotkut Sveitsin Maxon-tuotteet käyttävät satulatyyppistä käämitystä.
Käämitysprosessin näkökulma: Kelan muotoilumenetelmän mukaan tuotantoteknologian kannalta jaetaan pääasiassa kolmeen luokkaan: manuaalinen käämitys, käämitys ja kertaluonteinen muodostumistuotanto.
1) Manuaalinen käämi. Sarjan monimutkaisia prosesseja, mukaan lukien PIN -lisäys, manuaalinen käämi, manuaalinen johdotus ja muut tuottamisvaiheet. Se sopii tuotteisiin, jotka vaativat suurta räätälöintiä, mutta tuotannon tehokkuus ja tuotteiden vakaus ovat rajoitetut.
2) Käämitystuotantotekniikka. Käämitystuotantotekniikka on puoliautomaattinen tuotanto, emaloitu lanka haavoitetaan ensin peräkkäin pääakselille timantin muotoisella poikkileikkauksella, ja se poistetaan vaaditun pituuden saavuttamisen jälkeen ja litistetään sitten lankalevyyn, ja lopulta lankalevy haavoitetaan kuppimaiseen kelaan. 'Kävely Hollow Cupin ankkurituotantoprosessin ja laitteiden ' Käämitysprosessin mukaan seuraava käämityskone voidaan konfiguroida 4 työntekijän kanssa 30 000 yksikön vuotuisen tuotoksen saavuttamiseksi, mutta käämitysten rajoitus on, että se sopii paremmin 20-30 mm: n ontolle kupin halkaisijalle, on vaikeaa käyttää pienempiä keloja, jotka ovat alle 7 mm, eli halkaisija, jotka ovat halkaisijaltaan 10 ~ 12MM. Kaiken kaikkiaan käämitysprosessin tuotantotehokkuus on suhteellisen korkea, ja se voi täyttää keskisuuren tuotannon vaatimukset. Sen korkea manuaalinen osallistumisaste johtaa kuitenkin lopputuotteen johdonmukaisuuteen ei välttämättä ole yhtä hyvä kuin automatisoitu tuotanto, ja onttojen kuppikelien pienemmän koon täyttäminen on vaikeaa.
3) Yksi muovaustekniikka. Käämityskone automaatiolaitteiden kautta on emaloitu lanka karan säännön mukaan, kela käämitys kuppiin poistamisen jälkeen, yksi muovaus, ei tarvitse rullata ja tasoittaa useita prosesseja, korkeaa automaatiotapaa, joten tuotantotehokkuus ja lopputuotteen konsistenssi ovat parempia; Mutta vastaava etulaitteiden sijoitus on korkeampi.
Automaation aste on varhaisessa vaiheessa kehitetty ulkomaille käämitysprosessi kuin kotimainen. Kotimaan pääasiassa hyväksyy käämitystuotannon, prosessi on monimutkaisempi, työntekijöiden työn voimakkuus on suuri, ei voi suorittaa kelaa paksummalla langan halkaisijalla ja romunopeus on korkea. Ulkomaat käyttävät pääasiassa kertaluonteisia haavantuotantotekniikkaa, korkeaa automaatiota, korkeaa tuotantotehokkuutta, kelan halkaisijan aluetta, hyvä kelan laatu, tiukka järjestely, moottorityypit, hyvä suorituskyky.
Teollisuusketjun linkit ja loppupään sovellukset
Ontto kuppimoottori on raaka -aineita ja osia, raaka -aineisiin kuuluvat kupari, teräs, magneettinen teräs, muovi jne., Osat sisältävät laakerit, harjat, kommuttorit jne. Teollisuusketjun keskiarvot ovat moottorin valmistajia. Teollisuusketjun alavirtaan on sovelluspää, ja ontto kuppimoottorilla on korkea herkkyys, vakaata toimintaa ja voimakasta hallintaa, joka täyttää huippuluokan sähköisen aseman tiukat vaatimukset, joten sitä käytetään pääasiassa ilmailu-, lääketieteellisten laitteiden, teollisuusautomaation ja robottien sekä muihin huippuluokan kenttiin. Samanaikaisesti myös Hollow Cup -moottoria käytetään vähitellen siviilikentällä, kuten toimistoautomaatio, sähkötyökalut ja niin edelleen.
Lupaava Hollow Cup -moottori
Hollow Cup -moottori ainutlaatuisella suunnittelullaan ilman rautaydintä, joka osoittaa suurta nopeutta, korkeaa hyötysuhdetta, korkeaa dynaamista vastetta ja muita merkittäviä etuja, joita käytetään laajasti ilmailu-, lääketieteellisissä laitteissa ja muissa aloilla, humanoidirobotin käden joustavuudessa on myös merkittävä vaikutus. Vaikka merentakaisilla yrityksillä, kuten Maxonilla ja Faulhaberilla, on tällä hetkellä ensisijainen etuosa, ja kotimaisten valmistajien teknisen tason jatkuvan paranemisen ja humanoidirobottimarkkinoiden nopean kehityksen myötä kotimaiset Hollow Cup -moottorit saavat aikaan uusia kehitysmahdollisuuksia.
