01 Co to jest bezramkowy silnik momentu obrotowego?
Bezramkowy silnik momentu obrotowego jest wysoce wydajnym i energooszczędnym silnikiem elektrycznym. Jego najbardziej charakterystyczną cechą jest usunięcie komponentów znalezionych w tradycyjnych silnikach, takich jak wał, łożyska, obudowa i czapki końcowe, zachowując tylko dwa elementy rdzenia: wirnik i stojan.
Ta konstrukcja umożliwia płynne zintegrowanie silnika z strukturą maszyny , wykorzystując łożyska maszyny do obsługi wirnika, znacznie zwiększając integrację systemu i zwartość.
Bezgotowe silniki momentu obrotowego są mierzone za pomocą momentu wyjściowego, w przeciwieństwie do mocy wyjściowej powszechnie stosowanej dla silników serwo. Umożliwia im to dostarczanie wysokiego momentu obrotowego przy niskich prędkościach, idealnie dostosowując się do wymagań ruchowych połączeń robotycznych.
02 Odsłanianie zasady pracy
Zasada robocza bezramkowego silnika momentu obrotowego opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej. Gdy sterownik silnika stosuje moc, trójfazowa energia elektryczna podnieca obracające się pole elektromagnetyczne w uzwojeniach stojana. To pole elektromagnetyczne oddziałuje z magnesami stałymi w wirniku, generując moment obrotowy, który powoduje obrót wirnika.
Cały proces jest kontrolowany przez sterownik, który kształtuje pole elektromagnetyczne poprzez trójfazową moc U/V/W. Rotor z magnesami stałymi obraca się pod wpływem tego pola. Bezkroczkowe silniki momentu obrotowego mogą używać elementów Hall do sygnałów sprzężenia zwrotnego lub wykorzystywać sygnały z dodanego enkodera.
Sterownik porównuje wartość sprzężenia zwrotnego z wartością docelową w celu dostosowania kąta obrotu wirnika , osiągając precyzyjną kontrolę serwomechanizmu.
03 Różnice od tradycyjnych silników
W porównaniu z tradycyjnymi silnikami oprawionymi, bezszramowe silniki momentu obrotowego oferują wiele zalet: poprawiają wydajność maszyn, umożliwiając bezpośrednie sprzężenie (bez luzu) i szerokość pasma wyższego systemu; Struktura jest bardziej kompaktowa, co powoduje mniejszy ślad maszynowy i wyższy moment objętościowy na jednostkę.
Mają również wysoką sztywność i mogą służyć jako źródło zasilania bezpośredniego napędu, napędzając obciążenie bezpośrednio bez potrzeby pasów i koła pasowych, śrub ołowiowych lub skrzyni biegów; Działanie jest cicho, ponieważ bezpośrednia integracja ze strukturą maszyny zmienia metodę transmisji, co prowadzi do znacznej redukcji szumu.
Ponadto zmniejszają potrzeby konserwacyjne z powodu mniejszej liczby części mechanicznych i braku komponentów na zużycie lub wymagania regularnego utrzymania.
04 Moc rdzenia robotów humanoidalnych
W erze szybkiego rozwoju technologii sztucznej inteligencji i robotyki roboty humanoidalne głęboko przenikają wiele dziedzin, takich jak przemysł, usługi i opieka zdrowotna 4. Bezprzewodowe silniki momentu obrotowego stały się głównym nurtem komponentów jazdy w stawach robotów humanoidalnych.
Optimus Tesli wykorzystuje bezramowe silniki momentu obrotowego jako źródła zasilania we wszystkich 28 stawach. Połączenia te obejmują 14 stawów obrotowych i 14 połączeń liniowych, przy czym każdy siłownik zawiera bezramowy silnik momentu obrotowego.
Połączenia obrotowe składają się z bezramkowego silnika momentu obrotowego, reduktora harmonicznego, czujnika momentu obrotowego, czujnika położenia, enkodera itp., Rozmieszczonych na ramionach (6), nadgarstków (2), bioder (4) i tułowia (2).
Połączenia liniowe składają się z bezramkowego silnika momentu obrotowego, śruby wałkowej planetarnej, czujnika momentu obrotowego, czujnika położenia itp., Rozmieszczonych na łokcie (2), nadgarstków (4), bioder (2), kolan (2) i kostek (4).
05 Trzy kluczowe role
Bezprzewodowe silniki momentu obrotowego odgrywają trzy kluczowe role w elastyczności stawów robotów humanoidalnych:
Zapewnienie wysokiego momentu obrotowego: Podczas wykonywania zadań połączenia robotów często muszą wysyłać wysoki moment obrotowy przy niskich prędkościach, aby przezwyciężyć efekty dźwigni i bezwładność obciążenia. Bezprzewodowe silniki momentu obrotowego mogą generować wysokie moc momentu obrotowego nawet przy stosunkowo niskich prędkościach.
Włączanie precyzyjnej kontroli: są one ściśle zintegrowane z komponentami takimi jak enkodery i czujniki momentu obrotowego, tworząc zintegrowany jednostkę napędową o wysokiej wydajności. Kontroler może odczytać informacje o pozycji łącznej z sprzężenia zwrotnego enkodera w czasie rzeczywistym i, w połączeniu z danymi momentu obrotowego z czujnika momentu obrotowego, dostosuj moment obrotowy i prędkość silnika.
Poprawa prędkości odpowiedzi złącza: Przy wyjątkowo niskiej bezwładności wirnika silnik może reagować na polecenia kontrolne przy prędkościach milisekundowych . Nawet jeśli zmiany środowiska zewnętrznego lub działania zostaną nagle zmienione, połączenia robota mogą szybko dostosować swoją postawę, zapewniając stabilność i bezpieczeństwo robota.
06 szerokie pola aplikacji
Pola aplikacyjne bezramowych silników momentu obrotowego są bardzo obszerne. Są one przede wszystkim stosowane w stawach robotów i ramionach, aby zapewnić wysoki moment obrotowy i wysoką kontrolę.
W sprzęcie medycznym silniki momentu obrotowego bezramu są dopasowane do robotów chirurgicznych, systemów obrazowania medycznego itp., Aby osiągnąć bardzo precyzyjną i płynną kontrolę ruchu. Mogą być stosowane w dziedzinach medycznych, takich jak obrazowanie medyczne i roboty chirurgiczne, wykonując operacje z dużą precyzją w obszarach znacznie mniejszych niż ludzka ręka.
W dziedzinie wysokiej klasy maszyn do maszyn CNC bezszustro silników momentu obrotowego mogą być używane w precyzyjnych pięciosacyjnych maszynach w celu poprawy dokładności i powtarzalności w procesach, takich jak formowanie, szlifowanie i wiercenie.
Ponadto są one również używane w zastosowaniach w polu lotniczym, takich jak radary, systemy nawigacyjne bezwładności i gramofon.
07 Ogromne perspektywy rynku
Perspektywy rynkowe dla bezszkarskich silników momentu obrotowego są bardzo szerokie. Globalna wielkość rynku motocyklowego momentu obrotowego wynosiła 4,5 miliarda CNY w 2022 r. I oczekuje się, że do 2030 r. Osiągnie 22,4 miliarda CNY , a segment rynku robotów humanoidalnych stanowi 16,3 miliarda CNY.
Według danych Valuates Reports, globalna wielkość rynku motocyklowego momentu obrotowego wynosiła 670 mln USD w 2022 r. I oczekuje się, że wzrośnie do 1,17 mld USD do 2029 r., Co stanowi złożoną roczną stopę wzrostu (CAGR) 8%. Oczekuje się, że wraz z szybkim rozwojem współpracy robotów i inteligentnego popytu rynek silników momentu obrotowego bez szmaty utrzyma szybki rozwój.
08 Wyzwania techniczne i przyszłe trendy
Chociaż bezramowe silniki momentu obrotowego wykazują ogromny potencjał w dziedzinie humanoidalnych robotów, nadal istnieją pewne wyzwania w ich technologii i produkcji.
Z technicznego punktu widzenia dodatkowo zwiększanie gęstości momentu obrotowego bezdrocznych silników momentu obrotowego przy jednoczesnym zmniejszeniu wzrostu temperatury i zwężenia luki między prędkością znamionową a maksymalną prędkością stawia wysokie wymagania dotyczące konstrukcji elektromagnetycznej.
Pod względem kosztów, jako kluczowy element robotów humanoidalnych, koszt pozostaje wysoki ze względu na obecnie niski krajowy wskaźnik produkcji podstawowych elementów w Chinach.
Przyszłe trendy rozwojowe obejmują: ciągłe doskonalenie wskaźników wydajności dla silników bez minima obrotowego, aby spełnić wyższe wymagania dotyczące elastyczności i mocy w robotach humanoidalnych.
Jednocześnie optymalizacja procesów produkcyjnych i obniżenie kosztów produkcji stanie się ważnymi celami dla przyszłego rozwoju.
Gdy roboty humanoidalne przechodzą od „Demonstracje laboratoryjne ” do początkowej komercjalizacji w określonych scenariuszach, ”Bezprzewórzane silniki momentu obrotowego, jako główne źródło zasilania, wchodzą w złoty okres rozwoju.
2025 jest postrzegany jako krytyczny rok dla masowej produkcji robotów humanoidalnych. Bezprzewodowe silniki momentu obrotowego stanowią 16% wartości robota humanoidalnego. Obecne ceny wahają się od kilkuset CNY do ponad tysiąca CNY, w zależności od energii i wielkości.
W przyszłości, wraz z rozszerzeniem skali i innowacji procesowych, oczekuje się, że ich ceny znacznie spadną, dodatkowo promując przyjęcie robotów humanoidalnych.
Ta kompaktowa, ale potężna technologia, bezszramujący silnik momentu obrotowego, staje się nieistotnym bohaterem za elastycznymi stawami robotów humanoidalnych , po cichu wspierając szybki rozwój branży robotyki.
