Robot humanoid telah menjadi mutiara yang bersinar dalam bidang kecerdasan buatan.
Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, robot humanoid telah menjadi mutiara yang bersinar dalam bidang kecerdasan buatan dengan aplikasi luas mereka dalam banyak bidang seperti penjagaan perubatan dan perkhidmatan. Untuk terus mempromosikan pembangunan industri, kerajaan tempatan telah memperkenalkan dasar untuk meningkatkan sokongan untuk robot humanoid dan komponen utama mereka. Dalam rantaian industri robot humanoid, motor Piala Hollow memainkan peranan penting dalam sistem kawalan gerakan robot humanoid, seperti komponen teras Tesla Humanoid Robot Dexterous Hand adalah motor Piala Hollow, satu pemasangan robot 12 (6 setiap tangan kanan). Makalah ini bertujuan untuk membincangkan ciri -ciri teknikal, status pasaran dan prospek masa depan motor Piala Hollow melalui penyelidikan.
Apa itu Motor cawan berongga
1. Konsep dan klasifikasi motor
Motor elektrik adalah peranti yang menukarkan tenaga elektrik ke dalam tenaga mekanikal. Ia menggunakan gegelung bertenaga (iaitu, penggulungan stator) untuk menghasilkan medan magnet berputar dan digunakan untuk pemutar (seperti bingkai aluminium yang ditutup tupai) untuk membentuk tork putaran magnetoelektrik, iaitu untuk menukar daya yang dihasilkan oleh aliran semasa dalam medan magnet menjadi tindakan berputar. Prinsipnya adalah menggunakan medan magnet untuk memaksa arus untuk membuat motor berputar.
Prinsip asas putaran motor: sekitar magnet kekal dengan paksi berputar, 1 putar magnet (supaya medan magnet berputar dihasilkan), 2 mengikut prinsip tiang N dan tarikan heteropole S, penolakan tiang yang sama, 3 magnet dengan paksi berputar akan berputar.
Dalam motor, ia sebenarnya arus mengalir melalui dawai yang menghasilkan medan magnet berputar (daya magnet) di sekelilingnya yang menyebabkan magnet berputar. Apabila dawai itu luka ke dalam gegelung, daya magnet disintesis untuk membentuk fluks medan magnet yang besar (fluks magnet), mengakibatkan tiang N dan S. Dengan memasukkan teras besi ke dalam gegelung dawai, garis medan magnet menjadi lebih mudah untuk dilalui dan dapat menghasilkan daya magnet yang lebih kuat.
Struktur motor terutamanya terdiri daripada dua bahagian: stator dan pemutar.
Stator: Bahagian pegun motor, struktur utama yang termasuk tiang magnet, penggulungan dan pendakap. Kutub magnet adalah bahagian motor yang menghasilkan medan magnet, yang biasanya terdiri daripada teras besi dan gegelung. Penggulungan adalah gegelung dalam stator, biasanya terdiri daripada konduktor dan penebat, yang peranannya menghasilkan medan magnet apabila arus elektrik melaluinya. Kurungan adalah struktur sokongan stator, biasanya diperbuat daripada aloi aluminium dan bahan -bahan lain, dengan ketahanan dan kekuatan kakisan yang baik.
Rotor: Bahagian berputar motor, struktur utama yang termasuk lengan, galas dan penutup akhir. Arkas adalah gegelung dalam pemutar, biasanya terdiri daripada konduktor dan penebat, yang peranannya menghasilkan medan magnet apabila arus elektrik melaluinya. Galas adalah struktur sokongan pemutar, biasanya diperbuat daripada keluli atau seramik, dengan rintangan dan rintangan kakisan yang baik. Perlindungan akhir adalah struktur akhir motor, biasanya diperbuat daripada aloi aluminium dan bahan -bahan lain, dengan pengedap dan kekuatan yang baik.
2, Definisi dan Klasifikasi Motor Cawan Hollow
Pada tahun 1958, Dr.FF Aulhaber mengembangkan teknologi gegelung berliku cenderung dan memperoleh paten yang berkaitan untuk motor Piala Hollow pada tahun 1965, menandakan kedatangan motor Piala Hollow, dan reka bentuk struktur kreatifnya membolehkan motor menjadi saiz yang lebih kecil dan kecekapan yang lebih tinggi. Motor cawan berongga tergolong dalam motor servo magnet tetap DC, struktur motor ditunjukkan dalam angka berikut, terutamanya terdiri daripada stator dan pemutar. Stator terdiri daripada lembaran keluli silikon dan penggulungan gegelung, dan lembaran keluli silikon tanpa struktur alur gigi boleh mengelakkan kesan alur gigi dan mengurangkan kehilangan besi dan kehilangan semasa eddy. Rotor terdiri daripada magnet kekal, aci berputar dan bahagian tetapnya, dan motor menggunakan magnet kekal cincin, yang mudah diproses dan dipasang.
Berbanding dengan motor biasa, ciri terbesar pemutar adalah bahawa ia memecahkan struktur pemutar motor tradisional dalam struktur, dan menggunakan pemutar tanpa teras, yang juga dikenali sebagai pemutar cawan berongga. Rotor adalah struktur berbentuk cawan berongga yang dikelilingi oleh belitan dan magnet. Dalam motor biasa, peranan teras besi adalah terutamanya: 1) menumpukan dan membimbing medan magnet: teras besi diperbuat daripada bahan dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi (seperti lembaran keluli silikon), yang boleh menumpukan perhatian dan membimbing fluks magnet, dengan itu meningkatkan kekuatan medan magnet dan kecekapan motor; 2) Sokongan penggulungan: Teras besi menyediakan struktur sokongan yang kuat untuk penggulungan, memastikan bahawa penggulungan mengekalkan bentuk dan kedudukan yang stabil semasa operasi motor. Di dalam motor cawan berongga, silinder berongga berdinding nipis digunakan sebagai pemutar, dan silinder berongga luka terus di dalam penggulungan tanpa sokongan teras tambahan. Kelebihan Reka Bentuk Coreless: 1) Penghapusan kerugian semasa dan histerisis: teras besi dalam motor biasa akan menghasilkan kehilangan eddy semasa dan histerisis dalam medan magnet bergantian, yang akan mengurangkan kecekapan motor. Motor cawan berongga menggunakan pemutar yang tidak berkesudahan, yang sepenuhnya menghilangkan kerugian ini, dengan itu meningkatkan kecekapan penukaran tenaga motor. 2) Mengurangkan berat badan dan momen inersia: Reka bentuk bebas teras dengan ketara mengurangkan berat pemutar, menjadikan keseluruhan motor lebih ringan. Pada masa yang sama, pengurangan momen inersia membolehkan motor mempunyai kelajuan tindak balas yang lebih cepat dan pecutan yang lebih tinggi, yang sangat bermanfaat untuk senario aplikasi yang memerlukan permulaan dan berhenti yang cepat.
Pada masa yang sama, reka bentuk ketepatan struktur silinder berongga dan susun atur penggulungan dapat mengoptimumkan pengedaran medan magnet di dalam motor cawan berongga, mengurangkan kebocoran magnet dan kehilangan tenaga, dan meningkatkan lagi kecekapan dan prestasi motor.
Motor cawan berongga boleh dibahagikan kepada dua jenis mengikut mod komutasinya: satu adalah motor berus cawan berongga, yang mengamalkan mod komutasi berus karbon mekanikal; Yang lain adalah motor tanpa cawan berus, yang menggantikan komutasi berus dengan komutasi elektronik, mengelakkan percikan elektrik dan zarah toner yang dihasilkan semasa operasi motor berus, mengurangkan bunyi dan meningkatkan hayat perkhidmatan motor. Dari perbandingan produk -produk yang berlainan dari peralatan elektrik Mingzhi dalam angka berikut, dapat dilihat bahawa tidak ada keperluan untuk berus dalam motor cawan berumput berus, tetapi sensor dewan mengesan isyarat medan magnet pemutar, mengubah pembalikan mekanikal menjadi pembalikan isyarat elektronik, dan selanjutnya memudahkan struktur fizikal cawan Hollow.
3, kelebihan motor cawan berongga
Motor cawan berongga memecahkan struktur pemutar motor tradisional dalam struktur, mengurangkan kehilangan kuasa yang disebabkan oleh pembentukan arus eddy dalam teras besi, dan jisim dan momen inersia sangat dikurangkan, dengan itu mengurangkan kehilangan tenaga mekanikal pemutar itu sendiri. Ringkasnya, motor Piala Hollow mempunyai kelebihan ketumpatan kuasa tinggi, hayat perkhidmatan yang panjang, tindak balas cepat, tork puncak tinggi, pelesapan haba yang baik dan sebagainya.
Ketumpatan Kuasa Tinggi: Ketumpatan kuasa motor cawan berongga adalah nisbah kuasa output kepada berat atau isipadu. Dari segi berat, pemutar bukan teras lebih ringan daripada pemutar teras biasa; Dari segi kecekapan, pemutar coreless menghilangkan kehilangan eddy dan kehilangan histerisis yang dihasilkan oleh pemutar coreless, meningkatkan kecekapan mikromotor, dan memastikan tork output yang tinggi dan kuasa output. Kecekapan maksimum kebanyakan motor cawan berongga adalah lebih daripada 80%, manakala kecekapan maksimum kebanyakan motor DC berus umumnya sekitar 50%. Berat badan yang lebih rendah dan kecekapan yang lebih tinggi membolehkan motor cawan berongga mencapai ketumpatan kuasa yang lebih tinggi. Oleh itu, motor cawan berongga sangat sesuai untuk aplikasi berkuasa bateri yang memerlukan tempoh operasi yang panjang, seperti pam sampel udara mudah alih, robot humanoid, tangan bionik, alat kuasa tangan dan aplikasi lain.
Ketumpatan tork yang tinggi: Reka bentuk yang tidak berkesudahan mengurangkan berat pemutar dan momen inersia, dan momen rendah inersia bermakna bahawa motor dapat mempercepatkan dan menurun lebih cepat, sehingga dapat menghasilkan lebih banyak tork dalam waktu yang singkat; Pada masa yang sama, ketiadaan teras besi menjadikan motor cawan berongga lebih padat, lebih kecil, dan dapat memberikan output tork yang lebih tinggi dalam ruang yang terhad.
Hayat perkhidmatan yang panjang: Bilangan kepingan pembalikan motor cawan berongga menjadikan turun naik semasa dan induktansi motor yang lebih kecil ketika membalikkan, sangat mengurangkan kakisan elektrik sistem pembalikan semasa proses pembalikan, untuk menjalani kehidupan yang lebih lama. Mengikut data dalam 'Penyelidikan Aplikasi Pengurusan Customized of Hollow Cup Motors ', kehidupan motor DC yang disikat pada umumnya hanya beberapa ratus jam, dan jangka hayat motor cawan berongga biasanya antara 1000 dan 3000 jam, yang dapat memberikan operasi yang lebih baik.
Kelajuan tindak balas yang cepat: Motor tradisional mempunyai momen inersia yang agak besar disebabkan oleh kewujudan teras besi, manakala motor cawan berongga padat, dan pemutar adalah gegelung sokongan diri berbentuk cawan, jadi beratnya lebih ringan, dan momen inersia yang lebih kecil juga menjadikan motor cawan berongga mempunyai ciri-ciri penyesuaian permulaan yang sensitif. Menurut 'kemajuan penyelidikan motor mikro dan gegelung mikro cawan berongga, pemalar masa mekanikal motor teras umum adalah kira -kira 100ms, manakala pemalar masa mekanikal motor cawan berongga kurang dari 28ms, dan beberapa produk lebih kurang dari 10ms.
Tork puncak tinggi: Nisbah tork puncak dan tork berterusan motor cawan berongga sangat besar, kerana proses peningkatan semasa ke pemalar tork puncak tidak berubah, dan hubungan linear antara arus dan tork dapat membuat mikromotor menghasilkan tork puncak yang besar. Selepas motor DC teras biasa mencapai ketepuan, tidak kira arus meningkat, tork motor DC tidak akan meningkat.
Pelepasan haba yang baik: Permukaan pemutar cawan berongga mempunyai aliran udara, lebih baik daripada prestasi pelesapan haba pemutar teras, wayar enameled pemutar teras tertanam dalam alur lembaran keluli silikon, aliran udara permukaan gegelung kurang, kenaikan suhu lebih besar, di bawah keadaan output kuasa yang sama.
4, jalan teknikal motor cawan berongga
Langkah utama dalam pengeluaran motor cawan berongga adalah pengeluaran gegelung, jadi reka bentuk gegelung dan proses penggulungan menjadi halangan terasnya. Diameter, bilangan giliran dan linearity dawai secara langsung mempengaruhi parameter teras motor. Penghalang teras gegelung gegelung secara langsung dicerminkan dalam reka bentuk gegelung, kerana jenis penggulungan yang berlainan mempunyai perbezaan kadar automasi dan penggunaan tembaga. Sebaliknya, ia juga tercermin dalam peralatan penggulungan dan kaedah penggulungan, dan kadar pengisian alur cawan berongga oleh jentera penggulungan yang berbeza adalah berbeza, yang membawa kepada yang berbeza, secara langsung menjejaskan kehilangan motor, pelesapan haba, kuasa dan sebagainya.
Sudut reka bentuk gegelung: Reka bentuk penggulungan motor cawan berongga boleh dibahagikan kepada jenis penggulungan lurus, jenis penggulungan serong dan jenis pelana.
Penggulungan lurus: Kawat gegelung selari dengan paksi motor, membentuk struktur penggulungan pekat. Idea reka bentuk gegelung lurus lurus adalah untuk pertama kali angin wayar enamel pekeliling biasa pada mati berliku mengikut kehendak bilangan giliran, dan kemudian sambungkan penggulungan pada aci teras dawai, dan kemudian gunakan pengikat pada kedua-dua hujung untuk menyembuhkan dan membentuk. Secara relatifnya, akhir penggulungan lurus tidak menghasilkan tork, dan meningkatkan berat badan dan rintangan angker.
Penggulungan Oblique: Juga dikenali sebagai penggulungan sarang lebah, kaedah penggulungan sarang lebah digunakan, meninggalkan paip di tengah, agar dapat terus angin, adalah perlu untuk menjadikan bahagian yang berkesan dari elemen dan paksi lengan ke sudut kecondongan tertentu. Saiz akhir kaedah penggulungan ini adalah kecil, tetapi kerana penggulungan berliku serong memerlukan sudut baris tertentu, dawai enamel bertindih, dan kadar pengisian slot adalah rendah. Berbanding dengan jenis luka lurus, lengan penggulungan cenderung tidak mempunyai penggulungan akhir, mengurangkan berat badan, dan mempunyai kelebihan momen kecil inersia, pemalar masa yang kecil, ciri seret yang baik dan tork output yang besar. Faulhaber di Jerman dan Portescap di Switzerland kebanyakannya menggunakan penggulungan cenderung.
Jenis Saddle: Juga dikenali sebagai penggulungan concentric atau rhomboid, kaedah penggulungan gegelung berbentuk dan kemudian pendawaian digunakan, iaitu, wayar yang dilapisi diri sendiri luka pada penggulungan yang membentuk khas, dan cawan angker terbuat dari pelbagai pengaturan. Apabila penggulungan, kedua -dua lapisan gegelung disusun dengan kemas dan berbentuk, yang mudah untuk mengawal saiz cawan lengan selepas membentuk semula dan meningkatkan kadar pengisian slot. Pada masa yang sama, kaedah ini mempunyai kecekapan pengeluaran yang tinggi dan sesuai untuk pengeluaran besar -besaran. Akhir pelana pelana pelana mempunyai lapisan bertindih yang lebih sedikit, jurang udara kecil dan kadar penggunaan magnet kekal, yang meningkatkan ketumpatan kuasa motor. Sesetengah produk Maxon di Switzerland menggunakan penggulungan jenis pelana.
Pandangan proses penggulungan: Dari sudut pandang teknologi pengeluaran, mengikut kaedah pembentukan gegelung terutamanya dibahagikan kepada tiga kategori: penggulungan manual, penggulungan dan pengeluaran satu kali.
1) Penggulungan manual. Melalui satu siri proses kompleks, termasuk penyisipan pin, penggulungan manual, pendawaian manual dan langkah -langkah lain untuk menghasilkan. Ia sesuai untuk produk yang memerlukan tahap penyesuaian yang tinggi, tetapi kecekapan pengeluaran dan kestabilan produk adalah terhad.
2) Teknologi pengeluaran penggulungan. Teknologi pengeluaran penggulungan adalah pengeluaran separa automatik, wayar enamel pertama kali luka ke batang utama dengan keratan rentas berbentuk berlian, dan ia dikeluarkan selepas mencapai panjang yang diperlukan, dan kemudian diratakan ke dalam plat dawai, dan akhirnya plat kawat luka ke dalam gegelung berbentuk cawan. Menurut proses pengeluaran dan peralatan pengangkatan cawan berongga 'berliku-liku, mesin penggulungan, mesin penggulungan seterusnya boleh dikonfigurasikan dengan 4 pekerja untuk mencapai output tahunan sebanyak 30,000 unit, tetapi batasan penggulungan adalah lebih sesuai untuk diameter cawan 20-30mm. Secara keseluruhannya, kecekapan pengeluaran proses penggulungan agak tinggi, dan ia dapat memenuhi keperluan pengeluaran berskala sederhana. Walau bagaimanapun, kadar penyertaan manual yang tinggi membawa kepada konsistensi produk siap mungkin tidak sebaik pengeluaran automatik, dan sukar untuk memenuhi saiz yang lebih kecil dari gegelung gegelung cawan berongga.
3) Satu teknologi pengeluaran mencetak. Mesin penggulungan melalui peralatan automasi akan menjadi dawai enamel mengikut peraturan gelendong, gegelung yang berliku ke dalam cawan selepas penyingkiran, satu pencetakan, tidak perlu menggulung dan meratakan pelbagai proses, tahap automasi yang tinggi, jadi kecekapan pengeluaran dan konsistensi produk siap lebih baik; Tetapi pelaburan peralatan pendahuluan yang sepadan akan lebih tinggi.
Proses penggulungan di luar negara dibangunkan lebih awal, tahap automasi lebih tinggi daripada domestik. Domestik terutamanya mengamalkan pengeluaran penggulungan, prosesnya lebih rumit, intensiti buruh pekerja adalah besar, tidak dapat menyelesaikan gegelung dengan diameter dawai tebal, dan kadar sekerap tinggi. Negara-negara asing terutamanya menggunakan teknologi pengeluaran luka satu kali, tahap automasi yang tinggi, kecekapan pengeluaran yang tinggi, pelbagai diameter gegelung, kualiti gegelung yang baik, susunan ketat, jenis motor, prestasi yang baik.
Pautan rantai industri dan aplikasi hiliran
Hulu motor cawan berongga adalah bahan mentah dan bahagian, bahan mentah termasuk tembaga, keluli, keluli magnet, plastik, dan lain -lain, bahagian -bahagian termasuk galas, berus, komutator, dan lain -lain. Hiliran rantaian perindustrian adalah akhir aplikasi, dan motor Piala Hollow mempunyai ciri-ciri kepekaan yang tinggi, operasi yang stabil dan kawalan yang kuat, yang memenuhi keperluan ketat bidang pemacu elektrik mewah, jadi ia digunakan terutamanya dalam aeroangkasa, peralatan perubatan, automasi industri dan robotik dan ladang mewah yang lain. Pada masa yang sama, motor Piala Hollow juga secara beransur -ansur digunakan dalam bidang sivil, seperti automasi pejabat, alat kuasa dan sebagainya.
Motor cawan berongga yang menjanjikan
Motor Cup Hollow dengan reka bentuk yang unik tanpa Iron Core, menunjukkan kelajuan tinggi, kecekapan tinggi, tindak balas dinamik yang tinggi dan kelebihan penting lain yang digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, peralatan perubatan dan bidang lain, dalam fleksibiliti tangan robot humanoid juga mempunyai kesan yang signifikan. Walaupun perusahaan luar negara seperti Maxon dan Faulhaber mempunyai kelebihan yang pertama pada masa ini, dengan peningkatan berterusan tahap teknikal pengeluar domestik dan perkembangan pesat pasaran robot humanoid, motor cawan berongga domestik akan membawa peluang pembangunan baru.
