1. Сөрөг үзэгдэл: Яагаад удаан байх нь илүү аюултай вэ?
Олон инженерүүдийн хувьд мотор хурдан ажиллах тусам илүү халдаг гэсэн зөн совинтой байдаг. Гэхдээ дэлхий дээр хүрээгүй эргэлтийн мотор , энэ логик яг эсрэгээрээ байна.
Хүрээгүй эргүүлэх мотор нь орон сууц, холхивчгүй, гаралтын босоо амгүй байдаг. Энэ нь үндсэндээ механик бүтцэд шууд суулгагдсан 'нүцгэн ротор + статор' -аас бүрдэх цахилгааны цөм юм. Энэ нь роботын холболт, хамтран ажиллах роботын гар, шууд хөтлөгчтэй эргэдэг ширээ гэх мэт маш давчуу хөндийд савлагдсан бөгөөд дулаан ялгаруулах нөхцөл нь ердийн мотортой харьцуулахад хамаагүй муу байдаг. Мөн түүний үйл ажиллагааны хамгийн түгээмэл хувилбар болох бага хурдтай холболт ба өндөр эргэлтийн гаралт нь соронзыг 'хоолдох' хамгийн өндөр магадлалтай ажлын нөхцөл юм.
Шалтгаан нь энгийн: бага хурдтай үед арын EMF нь маш бага байдаг тул хөтөч нь эргүүлэх хүчийг хадгалахын тулд их хэмжээний гүйдлийг тасралтгүй гаргах ёстой. Зэсийн алдагдал нь гүйдлийн квадраттай пропорциональ бөгөөд энэ дулаан бүгд статорын ороомогт хуримтлагддаг бол ротор дээрх соронз нь шууд дулаан ялгаруулах зам бараг байдаггүй. Үр дүн нь хурд бага байх тусам соронз нь илүү халуун байна. Хүн дүрст роботыг 5 км тасралтгүй алхах туршилтанд үе мөчний температур 80 хэм хэмжигдэж, ихэнх өөхний өндөр температурын эвдрэлийн хязгаарт аль хэдийн ойртжээ.
Температурын өсөлт нь тусдаа асуудал биш юм. Энэ нь нэгэн зэрэг ороомгийн дулаалга (түргэвчилсэн хөгшрөлт), холхивчийн тосолгооны материал (гүйцэтгэлийн доройтол), хамгийн чухал нь байнгын соронзыг өөрөө заналхийлдэг. Нэгэнт эргэлт буцалтгүй соронз алдагдах үед моторын эргэлтийн момент байнга доройтдог.
2. Соронзгүйжүүлэлтийн хоёр нүүр: 'Эргэж ирдэг' нэг нь хэзээ ч ирэхгүй.
NdFeB (неодим төмрийн бор) нь одоогоор хүрээгүй эргэлтийн моторын гол соронзон материал юм. Түүний Кюри температур нь ойролцоогоор 310-370 ° C бөгөөд энэ нь моторын ажиллах хүрээнээс хол харагдаж байна. Гэхдээ соронзыг хэр удаан ашиглахыг үнэхээр тодорхойлдог зүйл бол Кюригийн температур биш, харин албадлагын температурын коэффициент буюу ихэвчлэн -0.55% / ° C-аас -0.65% / ° C хооронд байдаг.
Энэ коэффициентийн утга нь температурын 1°С-ээр нэмэгдэх тусам соронзны гадны соронзгүйжүүлэх талбарыг эсэргүүцэх чадвар 0.55%-0.65%-иар буурдаг. 20 ° C-аас 80 ° C хүртэл албадлагын хүчин чадал аль хэдийн 36 орчим хувийг алдсан байна. 100 градусын температурт алдагдал нь хагастай ойролцоо байна. Арматурын урвалын үр дүнд үүссэн соронзгүйжүүлэх талбараас доош шахах үед соронзон талбайн тэгшитгэл байнга гэмтдэг.
Соронзгүйжүүлэх нь хоёр төрөлд хуваагдана.
Урвуу соронзгүйжүүлэх нь 'хуурамч дохиолол' юм. Температур өсөхөд соронзон хүч буурдаг; температур буурах үед энэ нь сэргэдэг. Мотор нь 'халуун үед илүү их гүйдэл, хүйтэн үед сэргэдэг' харагдана. Энэ нь зүгээр юм шиг боловч бодит байдал дээр аль хэдийн эгзэгтэй ирмэг дээр эргэлдэж байна.
Буцааж болшгүй соронзгүйдэл бол жинхэнэ асуудал юм. Температур нь соронзны тэсвэрлэх хэмжээнээс хэтэрсэн үед эсвэл өндөр температурт хангалттай хүчтэй урвуу соронзон орон үүссэн тохиолдолд соронзон талбайн тэгшитгэлийн нэг хэсэг бүрмөсөн эвдэрч, температур хэвийн болсон ч соронзон хүч бүрэн сэргэж чадахгүй.
Мөн эргэлт буцалтгүй соронзжилт нь 'хэсэгчилсэн' болон 'нийт' хэлбэртэй байдаг. Хэсэгчилсэн соронзлолт нь ихэвчлэн соронзны булангаас эхэлдэг - эгзэгтэй гүйдэл эхлээд эгзэгтэй температурыг зөрчих булангуудад төвлөрдөг. Энэ нь арын EMF тогтмол KE-ийн 3% -5% уналтаар илэрдэг; ижил хурдтай үед эргүүлэх хүчийг хадгалахын тулд илүү их гүйдэл шаардагддаг, температур улам нэмэгдэж, харгис цикл үүсдэг. Бүхэл бүтэн машиныг 120 хэмээс хэтрүүлж, KE 10% -иас илүү унасны үр дагавар нь нийт соронзгүйдэл юм. Мотор нь ижил ажлыг хийхийн тулд '10% тохируулагчийг нэмэх' ёстой бөгөөд 'дулаан-соронзон' эерэг хариу урвалын үхлийн спираль руу орно.
Түгээмэл хэрэглэгддэг NdFeB соронзны хувьд эргэлт буцалтгүй соронзгүйжүүлэх чухал температур нь ихэвчлэн соронзон зэрэглэлээс хамаарч 80 ° C-аас 150 ° C хооронд байдаг. Өндөр температурын зэрэглэл нь босгыг 150 ° C-д ойртуулж, эсвэл бүр илүү өндөр температурт хүргэж болох боловч үнэ нь соронзон гүйцэтгэл ба зардлын хоорондох солилцоо юм.
3. Дулаан хаанаас ирдэг, хаана баригддаг вэ?
Хүрээгүй моментийн моторын дулааны эх үүсвэрүүд нь ердийн мотортой харьцуулахад илүү төвөгтэй бөгөөд ойролцоогоор дөрвөн ангилалд хуваагдана.
Зэсийн алдагдал нь хамгийн үндсэн . Тасралтгүй гүйдлийн үед ороомгийн эсэргүүцлээс үүсэх I⊃2;R алдагдал нь гүйдлийн квадраттай пропорциональ байна. Асуудал нь өндөр моментийн нягтралыг эрэлхийлэхийн тулд хүрээгүй моторууд ихэвчлэн өндөр дүүргэх хүчин зүйл, нимгэн утас бүхий загварыг ашигладаг тул ороомгийн эсэргүүцэл нь өөрөө харьцангуй том байдаг. Жижиг гүйдэл ч гэсэн үндсэн дулааныг их хэмжээгээр үүсгэж, 'халаалт → эсэргүүцэл нэмэгдэх → илүү халах' эерэг эргэх холбоог үүсгэдэг.
төмрийн алдагдал ялангуяа тод илэрдэг. Өндөр туйлтай загварт Хүрээгүй моментийн моторуудад түгээмэл хэрэглэгддэг 16-32 туйлын загвар нь соронзон орны давтамжийг энгийн серво мотороос хамаагүй өндөр болгодог. Бага хурдтай, ачаалалгүй байсан ч төмрийн цөм дэх гистерезис болон эргүүлэг гүйдлийн алдагдал аль хэдийн мэдэгдэхүйц байна.
Роторын эргэлтийн гүйдлийн алдагдал нь амархан үл тоомсорлодог далд дулааны эх үүсвэр юм. Статорын арааны эффект ба PWM зөөгч гармоникууд нь роторын соронзны гадаргуу дээр эргүүлэг гүйдлийг өдөөдөг. Энэ дулаан нь соронзон дотор шууд үүсдэг бөгөөд гадагшаа дамжуулах зам бараг байдаггүй.
Хяналтын стратегиас үүдэлтэй нэмэлт алдагдал нь хамгийн нуугдмал ангилал юм. FOC талбарын чиг баримжааны алдаа, тэг хурдтай өндөр давтамжийн тарилгын тасралтгүй идэвхжүүлэлт, зохисгүй PID параметрийн улмаас үүссэн тасралтгүй залруулах гүйдэл - эдгээр 'үл үзэгдэх гүйдэл' нь ачаалалгүй нөхцөлд ч тасралтгүй зэсийн алдагдлыг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь олон инженерүүд 'ачаалалгүй үед ч халуун байдаг' гэж үзсэн үндсэн шалтгаан юм.
Эдгээр дөрвөн дулааны замыг давхарласаны дараа бодит соронзны температур ихэвчлэн орон сууцны гадаргуугийн температураас 8-12 ° C өндөр байдаг. Хэт улаан туяаны термометрээр орон сууцны гадаргуу дээр 70 ° C хэмийг уншихад соронзнууд 80 ° C улаан шугам руу орсон байж магадгүй юм.
4. Сонгосон гурван хатуу шугам
Температурын өсөлтийн механизмыг ойлгосны дараа сонгох логик нь тодорхой болно. Хүрээгүй моментийн моторын температурын сонголтыг гурван өөр түвшний хамгаалалтын зорилтод харгалзах гурван хатуу шугамаар нэгтгэн дүгнэж болно.
Эхний мөр: соронзон зэрэг нь 'доод шугам'-ыг тодорхойлдог.
NdFeB соронзыг дотоод албадлагын дагуу олон зэрэглэлийн түвшинд хуваадаг бөгөөд температурын эсэргүүцэл нь алхам алхмаар нэмэгддэг.
N цуврал нь өрөөний температурт хэрэглэхэд тохиромжтой, 80 ° C-ийн температурын эсэргүүцэлтэй стандарт зэрэг юм. H цуврал нь 120 ° C, SH цуврал нь 150 ° C, UH цуврал нь 180 ° C температурыг тэсвэрлэдэг. Н-ээс UH хүртэл хүнд газрын ховор элементүүдийг Dy болон Tb нэмдэг бол албадлагын температурын коэффициентийг сайжруулдаг боловч өртөг нь мөн 1.5-3 дахин нэмэгддэг.
Ердийн хүрээгүй эргүүлэх моментийн моторын хэрэглээ-робот холболтууд болон хамтран ажилладаг робот гарууд- SH буюу түүнээс дээш зэрэглэлийг санал болгож буй эхлэлийн цэг юм . Шалтгаан нь хүрээгүй моторууд нь угаасаа хатуу дулаан ялгаруулах нөхцөлтэй байдаг ба соронзны ажлын температур ба орон сууцны температурын хоорондох 'далд ялгаа' нь 15 ° C хүрч чаддаг. N цуврал нь цаасан дээр хангалттай харагдаж болох ч бодит ажиллагаатай үед шугамыг амархан давж чаддаг. Жишээлбэл, хүн дүрст роботын анхны үеийн өвдөгний үений мотор нь зогсонги нөхцөлд соронзгүйжүүлэлтийг баталгаажуулаагүй. Олон удаа уналтанд өртсөний дараа соронзууд эргэлт буцалтгүй соронзлолд өртөж, гаралтын момент 15% -иар бүрмөсөн буурчээ.
Хоёр дахь мөр: тусгаарлагчийн ангилал нь 'тааз'-ыг тодорхойлдог.
Ороомог тусгаарлагчийн ангилал нь температурын өөр нэг хязгаарлалт бөгөөд энэ нь ихэвчлэн соронзноос эрт хязгаартаа хүрдэг. F ангиллын тусгаарлагч нь 155 ° C-ийн нэрлэсэн температуртай бөгөөд энэ нь одоогоор хүрээгүй эргэлтийн моторын үндсэн тохиргоо юм. В ангиллын дулаалга (130°C) нь зардалд мэдрэмтгий эсвэл орон зайн хувьд маш хязгаарлагдмал зарим бүтээгдэхүүнд илэрдэг.
Соронзон температур ба ороомгийн температурын хооронд дулааны холболт байдаг: ороомгийн дулаан нь статорын цөмөөр дамжин ротор руу дамждаг бөгөөд эцэст нь соронзонд нөлөөлдөг. Тиймээс ороомгийн тусгаарлагчийн 155 ° C-ийн хязгаар нь үнэндээ соронзон температурын шууд бус таазыг тогтоодог. Инженерийн баталгаажуулалтын логик нь дулааны тогтвортой байдлын үед ороомгийн температур нь тусгаарлагчийн ангиллын хязгаараас хэтрэхгүй байх ёстой бөгөөд соронзны температур нь соронзгүйжүүлэх чухал температураас хэтрэхгүй байх ёстой - сүүлийнх нь ихэвчлэн эрт бөглөрдөг.
Аж үйлдвэрийн практикт NdFeB SH зэрэглэлийн соронзны хамгийн их тасралтгүй ажиллах температурыг ихэвчлэн 120 ° C-д тохируулдаг. Энэ утгаас дээш бол мотор соронзгүйжүүлэх эрсдэлийн хязгаарт орж эхэлдэг.
Гурав дахь мөр: одоогийн хязгаар нь 'динамик хил'-ийг тодорхойлдог.
Тогтвортой температураас гадна ихэвчлэн үл тоомсорлодог өөр нэг динамик хүчин зүйл байдаг: оргил гүйдлийн үед соронзгүйжүүлэх эрсдэл.
Эргэлтийн моторууд нь хамгийн их эргүүлэх момент ба зогсолтын моменттой байдаг. Оргил момент нь богино хугацааны эхлэлийн момент бөгөөд ихэвчлэн ердөө 10-15 секунд үргэлжилдэг; зогсолтын эргэлт нь тасралтгүй гарах боломжтой утга юм. Оргил гүйдэл хэт их байвал арматурын урвалаас үүссэн соронзгүйжүүлэх талбар нь өндөр температурын нөхцөлд эргэлт буцалтгүй соронзлолтыг шууд өдөөж болно.
Байнгын соронзыг соронзгүйжүүлэх замаар хязгаарлагдсан шууд хөтлөгчтэй моментийн моторын хамгийн их гүйдэл нь түүний 'соронзонгүйжүүлэх хязгаарын цэг' юм. Зарим бүтээгдэхүүнд өндөр хүчин чадалтай соронз хэрэглэсний дараа эргүүлэх хүчийг зөвхөн температурын хамгийн их өсөлтөөр хязгаарлаж, оргил моментийг их хэмжээгээр нэмэгдүүлэх боломжтой. Гэвч хэрэв соронзны зэрэглэл хангалтгүй бол соронз алдалтыг зогсоох нь хамгийн анхны хязгаарлалт болно.
Сонголт хийхдээ зөвхөн тасралтгүй гүйдлийн үед температурын өсөлт төдийгүй зогсонги болон түр зуурын хэт ачааллын нөхцөлд гүйдэл нь тухайн температурт соронзыг соронзгүйжүүлэх хязгаараас хэтэрсэн эсэхийг шалгах шаардлагатай. Энэ хязгаарыг ихэвчлэн соронз нийлүүлэгчийн соронзгүйжүүлэх муруйгаар өгдөг бөгөөд моторын дизайн дахь арматурын урвалын тооцоотой хослуулан тодорхойлох ёстой.
5. Хөргөх инженерийн арга барил
Температурын өсөлтийг хянах мөн чанар нь дулаан үүсгэх ба дулааныг зайлуулах хооронд тэнцвэрийг бий болгох явдал юм. Хүрээгүй эргэлтийн моторын хувьд хэд хэдэн боловсорч гүйцсэн инженерийн замууд байдаг.
Одоогийн байдлаар шавар шавхах нь дулаан ялгаралтыг нэмэгдүүлэх хамгийн түгээмэл хэрэгсэл юм. TQ Robodrive нь эпокси битүүмжлэх, савлах технологийг ашигладаг бөгөөд Kinco нь жаазгүй шавар савлах процессыг анхлан гаргасан. Аль алиных нь үндсэн логик нь моторын дотоод цоорхойг өндөр дулаан дамжуулалттай савны материалаар дүүргэх бөгөөд ингэснээр ороомгийн дулааныг статорын цөм болон бэхэлгээний фланц руу илүү хурдан дамжуулдаг. Савны материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 1.4-1.6 Вт/мК хүрч, агаараас хамаагүй өндөр байдаг.
Усан хөргөлтийн суваг нь дулааны урсгалын өндөр нягтралтай авсаархан үе болон бусад хувилбаруудад тохиромжтой. Мушгиа суваг нь статорын ханцуй эсвэл орон сууцанд таслагдаж, хөргөлтийн бодис дамжин өнгөрдөг бөгөөд энэ нь температурын өсөлтийг 40-60 хэмээр шууд бууруулдаг. Зардал нь системийн нарийн төвөгтэй байдал, лацдан холболтын шаардлагыг нэмэгдүүлдэг.
Хяналтын стратеги оновчлол нь техник хангамжийн зардалгүй зам юм. Соронзон туйлын тэг цэгийг дахин тохируулах, PID параметрүүдийг оновчтой болгох, тэг хурдтай өндөр давтамжийн тарилга хийх, хамгийн бага гүйдлийн хяналтыг идэвхжүүлэх нь техник хангамжийг өөрчлөхгүйгээр статик барих гүйдлийг 50% -80% бууруулах боломжтой. Ачаалалгүй халаалтын асуудалтай байгаа системүүдийн хувьд хяналтын оновчлол нь ихэвчлэн дулаан ялгаруулах арга хэмжээ авахаас илүү хурдан үр дүнг өгдөг.
Баригдсан температур мэдрэгч нь аюулгүй байдлын доод шугам юм. NTC (100k) болон PT1000 нь одоогоор хүрээгүй эргүүлэх моментийн моторын температурыг хэмжих стандарт тохиргоо бөгөөд ороомгийн температурыг бодит цаг хугацаанд хянаж, хязгаарт ойртох үед уналт эсвэл хамгаалалтыг идэвхжүүлдэг. Гэхдээ мэдрэгч нь соронзны температурыг бус ороомгийн температурыг хэмждэг гэдгийг анхаарна уу - энэ хоёрын хоорондох ялгаа нь дулаан ялгаруулах замын дизайны чанараас хамаардаг бөгөөд сонгохдоо аюулгүй байдлын хангалттай зай үлдээх ёстой.
Дүгнэлт
Хүрээгүй эргүүлэх моментийн моторын температурын сонголт нь үндсэндээ гурван хязгаарлалтын тэнцвэрт байдал юм: соронзон зэрэг нь таны хэр өндөр температурыг тэсвэрлэхийг тодорхойлдог, тусгаарлагчийн ангилал нь ороомгийн таазыг тодорхойлдог, гүйдлийн хязгаар нь динамик үйл ажиллагааны нөхцлийн хил хязгаарыг тодорхойлдог. Гурван шугам нь хоорондоо холбогддог бөгөөд хэрэв аль нэг нь эвдэрсэн бол энэ нь соронзгүйдэлээс шатах хүртэлх гинжин урвалыг өдөөж болно.
Хамгийн прагматик арга бол: Сонгох үе шатанд хамгийн хатуу дулаан ялгаруулах нөхцөлийг тооцож , нэг соронзны зэрэглэлийг дээшлүүлж, температурын өсөлтийн хязгаарыг хангалттай үлдээж, зогсолт, хэт ачааллын нөхцөлд соронзгүйжүүлэх баталгаажуулалтыг заавал хийх ёстой зүйл юм. Эцсийн эцэст, соронзгүйдэл нь эргэлт буцалтгүй зүйл бөгөөд энэ нь танд хоёр дахь боломжийг өгөхгүй.
