I motori torque senza telaio fungono da fonte di alimentazione principale per le moderne apparecchiature di precisione e le loro prestazioni determinano direttamente la precisione e l'affidabilità dei dispositivi di fascia alta. A differenza dei motori con telaio, sono privi di alloggiamento e struttura portante, consentendo ai produttori di apparecchiature di integrare il motore direttamente nei loro sistemi meccanici, risparmiando così spazio, riducendo il peso e migliorando le prestazioni complessive del sistema.
La produzione di motori torque senza telaio è un'arte che combina scienza dei materiali, macchinari di precisione ed elettromagnetismo. Tra i processi, l'avvolgimento, l'inserimento e l'assemblaggio circolare segmentato rappresentano il nucleo del nucleo.
01 Fondamenti dei motori coppia frameless
La più grande differenza tra i motori torque senza telaio e i motori tradizionali è che non hanno alloggiamento, cuscinetti o meccanismo di uscita , costituiti solo da due componenti: lo statore e il rotore.
Questo design consente l'integrazione diretta nel sistema meccanico del cliente, rendendolo particolarmente adatto per applicazioni con requisiti estremamente elevati di spazio, peso e precisione, come robot industriali, aerospaziali e apparecchiature mediche di precisione.
Lo statore, in quanto parte statica del motore, contiene gli avvolgimenti e il nucleo di ferro, responsabile della generazione del campo elettromagnetico; il rotore è la parte rotante, solitamente dotata di magneti permanenti. La precisione del traferro tra di loro in genere deve essere controllata a livello micrometrico , il che determina direttamente le prestazioni e l'efficienza del motore.
02 Processo di avvolgimento: la nascita delle bobine di precisione
L'avvolgimento è il primo processo chiave nella produzione di motori torque senza telaio, con l'obiettivo di avvolgere il filo di rame nella forma della bobina specificata in base ai requisiti di progettazione.
Selezione e preparazione dei materiali
L'avvolgimento utilizza tipicamente filo smaltato in rame privo di ossigeno di elevata purezza (purezza ≥ 99,95%), il cui isolamento superficiale può essere costituito da materiali come la poliimmide. Per le applicazioni ad alta potenza, è possibile scegliere il filo di rame rettangolare per migliorare il fattore di riempimento delle fessure e le prestazioni di dissipazione del calore.
Processo e controllo di avvolgimento
Il processo di avvolgimento deve essere eseguito su una macchina avvolgitrice dedicata , dotata di precisi sistemi e contatori di controllo della tensione. Durante il funzionamento, l'estremità iniziale del filo viene prima lasciata con una lunghezza adeguata e fissata. Viene quindi avviata la macchina avvolgitrice, facendo sì che il filo sia disposto ordinatamente e saldamente da sinistra a destra nella fessura senza incrociarsi.
Il controllo di precisione è fondamentale: il numero di spire della bobina deve soddisfare i requisiti di progetto con una tolleranza minima; la disposizione dei cavi deve essere tesa e piatta, evitando incroci o sovrapposizioni; la tensione deve essere uniforme per evitare danni all'isolamento.
Sfide e innovazioni dei processi
L'avvolgimento è particolarmente impegnativo per i piccoli statori dei motori torque senza telaio. Negli ultimi anni dispositivi di inserimento universali . sono emersi Grazie al design regolabile del deflettore e della piastra di bloccaggio, possono adattarsi alle esigenze di inserimento di diversi modelli di motore, migliorando notevolmente l'efficienza produttiva e l'utilizzo dello stampo.
03 Processo di inserimento: l'arte di posizionare le bobine nel nucleo di ferro
L'inserimento è il processo di inserimento delle bobine avvolte nelle fessure del nucleo di ferro dello statore. Si tratta di un compito estremamente delicato che richiede superba abilità e vasta esperienza.
Preparazione prima dell'inserimento
Vari strumenti devono essere preparati prima dell'inserimento: piastre di pressatura, rivestimenti delle fessure, forbici curve, aghi di inserimento, mazzuoli, strisce di bambù, ecc. Contemporaneamente, l'isolamento della fessura deve essere posizionato piegando la carta isolante a forma di 'U' e inserendola nella fessura per fornire protezione isolante per le bobine.
Tecniche e competenze di inserimento
Le operazioni di inserimento richiedono una serie di tecniche precise:
1. Pizzicare in piano:
Usa entrambe le mani per pizzicare e comprimere le parti angolari diritte della bobina, riducendone la larghezza in modo che possa entrare nel foro dello statore senza toccare il nucleo di ferro.
2. Torsione:
Attorciglia entrambi i lati della bobina nella stessa direzione, facendo attorcigliare i fili su un lato.
3. Pettinatura:
Pizzica il bordo dritto inferiore vicino all'angolo piatto e fallo scorrere verso il basso per pettinarlo, facendogli formare una fila piatta.
Durante l'inserimento, l'estremità posteriore del bordo effettivo pizzicato deve essere inclinata verso l'apertura della fessura sulla faccia dell'estremità del nucleo di ferro. Raggiungere l'altra estremità dello statore per ricevere la bobina e utilizzare entrambe le mani in modo cooperativo per premere il bordo effettivo nell'apertura della fessura.
Controllo qualità e trattamento di isolamento
Dopo che i fili sono stati inseriti, viene utilizzato un rivestimento della fessura per pettinare i fili direttamente in una direzione all'interno della fessura. Quindi, viene utilizzata una piastra di pressione per appiattire i fili nella fessura e vengono inserite strisce e cunei di chiusura della fessura.
Per i piccoli statori dei motori torque senza telaio , è difficile controllare la stabilità durante l'inserimento. I nuovi dispositivi di inserimento universali utilizzano un design regolabile con deflettori scorrevoli e piastre di bloccaggio speciali, fissando efficacemente statori di diverse dimensioni e garantendo stabilità durante il processo di inserimento.
04 Processo di assemblaggio circolare segmentato: la chiave per garantire la precisione
Gli statori segmentati sono una struttura comune nei motori torque senza telaio, in cui l'intero statore è diviso in più segmenti, avvolti separatamente e quindi assemblati in un cerchio completo. Questo design può migliorare il fattore di riempimento della fessura, accorciare le spire terminali della bobina e apportare notevoli vantaggi alle prestazioni elettromagnetiche del motore.
Sfide nell'Assemblea rotonda
La sfida più grande quando si assemblano statori segmentati in un cerchio completo è garantire la tolleranza di rotondità del diametro interno dello statore . Se la forza sui segmenti non è uniforme, può portare a un'ampia tolleranza di rotondità nel cerchio interno dello statore, causando successivamente un traferro irregolare del motore, aumentando la coppia di cogging e l'ondulazione della coppia e persino generando problemi come la trazione magnetica unilaterale.
Metodi di assemblaggio rotondi innovativi
Per risolvere questo problema, i processi avanzati di assemblaggio circolare utilizzano diversi metodi innovativi:
Metodo di termoretrazione con fissaggio : la superficie dell'arco interno di ciascun segmento del nucleo in ferro dello statore è strettamente adattata alla superficie cilindrica esterna del dispositivo di montaggio. Dopo essere stato fissato saldamente con un dispositivo a cerchio esterno, l'alloggiamento del motore, riscaldato a 220°C-240°C, viene termoretratto sulla superficie cilindrica esterna del nucleo di ferro dello statore segmentato. Dopo che l'alloggiamento si è raffreddato, l'apparecchio viene rimosso. Questo metodo può controllare la tolleranza di rotondità del cerchio interno dello statore entro 0,05 mm , un miglioramento di 3-4 gradi di tolleranza rispetto ai metodi tradizionali.
Metodo di assemblaggio circolare elettromagnetico : questo è un metodo più recente in cui tutti i nuclei di ferro dello statore segmentati con bobine avvolte vengono posizionati verticalmente nella base di un dispositivo di assemblaggio, con chiavi di posizionamento inserite per il posizionamento radiale. Una piastra di pressione dello statore viene quindi inserita tra la base e il foro interno dei nuclei di ferro dello statore e fissata con bulloni.
Successivamente, gli avvolgimenti della bobina su ciascun nucleo di ferro dello statore segmentato vengono collegati a un'alimentazione CC, conferendo a ciascun segmento dello statore magnetismo, che li fa aspirare saldamente insieme alla piastra di pressione magnetica dello statore. Segue poi la saldatura o la termoretrazione dell'alloggiamento. Questo metodo garantisce la precisione dell'assemblaggio circolare attraverso la forza magnetica e l'entità della forza può essere controllata regolando la corrente.
Attrezzatura automatizzata per l'assemblaggio circolare
I meccanismi automatizzati di assemblaggio circolare possono completare l'assemblaggio circolare di più statori a bobina utilizzando un solo motore rotativo per azionare una piattaforma girevole. Il bordo del giradischi presenta delle fessure oblique disposte ad incrocio con il raggio del giradischi. Attraverso un cursore a forma di U e un meccanismo a rulli, il movimento rotatorio viene convertito in movimento lineare, spingendo i segmenti dello statore verso il centro per riunirsi.
Il vantaggio di questo meccanismo è che un'unità di azionamento può completare il movimento sincrono di più segmenti , riducendo notevolmente lo spreco di risorse e i costi di produzione. Controllando l'ampiezza di rotazione della piattaforma girevole, è anche possibile regolare la dimensione dell'assieme per soddisfare le esigenze di assemblaggio circolare delle diverse specifiche dello statore.
05 Controllo qualità: la ricerca dell'eccellenza
Nel processo di produzione dei motori torque senza telaio, il controllo qualità viene eseguito in ogni fase, garantendo che ogni passaggio soddisfi i requisiti di progettazione.
Dopo l'avvolgimento è necessario verificare il numero di spire della bobina e la resistenza DC per garantire che siano conformi al progetto. Durante l'inserimento è necessario verificare costantemente se i fili nelle fessure sono ordinati e paralleli e se l'isolamento si è spostato. Dopo l'assemblaggio rotondo, è necessario ispezionare la tolleranza di rotondità del cerchio interno dello statore per garantire che rientri nell'intervallo consentito.
Per le parti saldate, è necessario verificare la qualità dei giunti di saldatura per garantire un buon contatto e una sufficiente resistenza meccanica. Le prestazioni di isolamento devono essere verificate mediante test di resistenza alla tensione per garantire l'assenza di rischi di cortocircuito o perdite.
06 Tendenze di sviluppo futuro
La tecnologia di produzione dei motori torque senza telaio è ancora in continuo sviluppo e innovazione. Le tendenze future includono principalmente:
Automazione e intelligenza:
Con lo sviluppo della robotica industriale e della tecnologia di controllo intelligente, il processo di produzione dei motori torque senza telaio si sta spostando verso un'automazione e un'intelligenza complete per migliorare la precisione e l'efficienza.
Applicazione di nuovi materiali:
L'uso di nuovi materiali isolanti, materiali magnetici e materiali conduttivi migliorerà ulteriormente le prestazioni e l'affidabilità del motore.
Innovazione dei processi:
Nuovi processi emergono costantemente, come la saldatura laser, l'impregnazione sotto pressione (VPI), ecc., migliorando continuamente il livello di qualità dei motori.
Modularizzazione e standardizzazione:
Attraverso la progettazione modulare e standardizzata, i costi di produzione vengono ridotti, l'applicabilità del prodotto viene migliorata, consentendo l'applicazione dei motori torque senza telaio in campi più ampi.
Con l'avanzamento dei processi, i motori torque senza telaio raggiungeranno una maggiore densità di potenza, dimensioni più piccole e maggiore precisione. La precisione dell'assemblaggio circolare degli statori segmentati raggiungerà il livello micrometrico e i processi di avvolgimento e inserimento saranno completamente completati da apparecchiature automatizzate.
Il processo di produzione dei motori torque senza telaio è un microcosmo di produzione di precisione, dove ogni anello incarna la saggezza e la maestria degli ingegneri.
