Roboty humanoidalne stały się lśniącą perłą w dziedzinie sztucznej inteligencji.
W ostatnich latach roboty humanoidalne stały się lśniącą perłą w dziedzinie sztucznej inteligencji z ich szerokim zastosowaniem w wielu dziedzinach, takich jak opieka medyczna i usługi. Aby dalej promować rozwój branży, samorządy lokalne wprowadziły polityki zwiększające wsparcie dla robotów humanoidalnych i ich kluczowych elementów. W łańcuchu przemysłu robota humanoidalnego silnik pustej kubka odgrywa ważną rolę w systemie kontroli ruchu robota humanoidalnego, takiego jak podstawowy składnik humanoidalnego robota Tesla zręcznej ręki jest silnikiem pustym kubka, pojedynczym montażem robota 12 (6 każdy prawy ręka). Niniejszy artykuł ma na celu omówienie cech technicznych, statusu rynku i przyszłych perspektyw Hollow Cup Motor poprzez badania.
Co jest Hollow Cup Silnik
1. Koncepcja i klasyfikacja silnika
Silnik elektryczny to urządzenie, które przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną. Wykorzystuje zasłoniętą cewkę (to znaczy uzwojenie stojana) do wygenerowania obracającego się pola magnetycznego i służy do wirnika (takiego jak zamknięta rama aluminiowa w klatce wiewiórkowej), aby utworzyć obrotowy moment obrotowy magnetoelektryczny, który ma na celu przekształcenie siły generowanej przez przepływ prądu w polu magnetycznym w działanie. Zasadą jest użycie pola magnetycznego do wymuszenia prądu do obrócenia silnika.
Podstawowa zasada obrotu silnika: wokół magnesu stałego o osi obracającej się, 1 obracaj magnes (tak aby obracające się pole magnetyczne jest generowane), 2 zgodnie z zasadą bieguna N i przyciąganie heteropole Heteropolowe z bieguna S, 3 Magness z obracającą osą.
W silniku to właściwie prąd przepływający przez drut tworzy wokół niego obracające się pole magnetyczne (siła magnetyczna) powoduje obrót magnesu. Gdy drut zostaje wrzucony do cewki, siła magnetyczna jest syntetyzowana, tworząc duży strumień pola magnetycznego (strumień magnetyczny), co powoduje bieguny N i S. Wkładając żelazny rdzeń do cewki drutu, linie pola magnetycznego stają się łatwiejsze do przejścia i mogą wytwarzać silniejszą siłę magnetyczną.
Struktura silnika składa się głównie z dwóch części: stojana i wirnika.
STATOR: Stacjonarna część silnika, której główna struktura obejmuje słup magnetyczny, uzwojenie i wspornik. Biegun magnetyczny jest częścią silnika, która generuje pole magnetyczne, które zwykle składa się z żelaznego rdzenia i cewek. Uzwojenie jest cewką w stojanie, zwykle składającym się z przewodów i izolacji, których rolą jest generowanie pola magnetycznego, gdy przechodzi przez niego prąd elektryczny. Wspornik jest strukturą wspornika stojana, zwykle wykonanego ze stopu aluminium i innych materiałów, z dobrą odpornością na korozję i wytrzymałość.
Rotor: obrotowa część silnika, której główna struktura obejmuje twornik, łożyska i czapki końcowe. Armatura jest cewką w wirniku, zwykle składającym się z przewodów i izolacji, których rolą jest generowanie pola magnetycznego, gdy przechodzi przez niego prąd elektryczny. Łożyska są strukturą wsporczą wirnika, zwykle wykonaną ze stali lub ceramiki, z dobrym zużyciem i odpornością na korozję. Pokrycie końcowe jest konstrukcją końcową silnika, zwykle wykonanego ze stopu aluminium i innych materiałów, z dobrym uszczelnieniem i wytrzymałością.
2, Definicja i klasyfikacja silnika pustego kubka
W 1958 r. Drff Aulhaber opracował nachyloną technologię cewki uzwojenia i uzyskał odpowiedni patent na silnik Hollow Cup w 1965 r., Oznaczając pojawienie się silnika Hollow Cup, a jego kreatywna konstrukcja pozwala silnikowi mieć zarówno mniejszy rozmiar, jak i większą wydajność. Silnik pustego kubka należy do silnika serwomechanizmu stałego magnesu prądu stałego, struktura silnika pokazano na poniższym rysunku, składającym się głównie z stojana i wirnika. Stojan składa się z krzemowej blachy stalowej i uzwojenia cewki, a krzemowy arkusz stalowy bez struktury rowka zębów może uniknąć efektu rowka zęba i zmniejszyć utratę żelaza i utratę prądu wirowego. Rotor składa się z magnesu stałego, obrotowego wału i jego stałych części, a silnik używa magnesu stałego pierścienia, który jest łatwy do przetworzenia i zainstalowania.
W porównaniu ze zwykłymi silnikami, największą cechą wirnika jest to, że przebija się przez strukturę wirnika tradycyjnej struktury silnika i używa wirnika bez rdzenia, znanego również jako wirnik pustej kubka. Rotor jest pustą konstrukcją w kształcie miseczki otoczonej uzwojeniami i magnesami. W zwykłych silnikach rola rdzenia żelaza jest głównie: 1) koncentrat i prowadzenie pola magnetycznego: żelazny rdzeń jest wykonany z materiału o wysokiej przepuszczalności magnetycznej (takiej jak krzemowy arkusz stalowy), który może koncentrować się i prowadzić strumień magnetyczny, poprawiając w ten sposób wytrzymałość pola magnetycznego i wydajność silnika; 2) Uzwojenie wsporcze: żelazny rdzeń zapewnia silną strukturę wspornika uzwojenia, zapewniając, że uzwojenie utrzymuje stabilny kształt i pozycję podczas działania silnika. W pustym silniku kubka jako wirnik stosuje się cienkościenne puste cylinder, a pusty cylinder jest ranowany bezpośrednio w uzwojeniu bez dodatkowego podparcia rdzenia. Zalety projektowania bezzwrzewnego: 1) Eliminacja strat prądu wirowego i histerezy: żelazny rdzeń w wspólnym silniku spowoduje straty prądu wirowego i histerezy w naprzemiennym polu magnetycznym, co zmniejszy wydajność silnika. Silnik pustego kubka wykorzystuje bezzamowy wirnik, który całkowicie eliminuje te straty, poprawiając w ten sposób wydajność konwersji energii silnika. 2) Zmniejsz wagę i moment bezwładności: Bez rdzenia konstrukcja znacznie zmniejsza ciężar wirnika, co czyni całe silnik lżejszy. Jednocześnie zmniejszenie momentu bezwładności pozwala silnikowi mieć szybszą szybkość odpowiedzi i wyższe przyspieszenie, co jest bardzo korzystne dla scenariuszy aplikacji, które wymagają szybkiego startu i zatrzymania.
Jednocześnie precyzyjna konstrukcja pustej struktury cylindra i układu uzwojenia może zoptymalizować rozkład pola magnetycznego wewnątrz pustego silnika kubka, zmniejszyć wyciek magnetyczny i utratę energii oraz dodatkowo poprawić wydajność i wydajność silnika.
Silnik pustego kubka można podzielić na dwa rodzaje według trybu komutacji: jeden to motor szczotki pustej kubka, który przyjmuje tryb komunikacji mechanicznego pędzla węglowego; Drugim jest pusty miseczka bezszczotkowa, która zastępuje komutację pędzla elektroniczną komutacją, unikając elektrycznej iskierki i cząstek tonera wytwarzanych podczas działania silnika szczotki, zmniejszając hałas i zwiększając żywotność serwisową silnika. Z porównywania różnych produktów urządzeń elektrycznych Mingzhi na poniższej liczbie, można zauważyć, że nie ma potrzeby pędzla w bezszczotkowym silniku pustym kubka, ale czujnik hali wykrywa sygnał pola magnetycznego wirnika, zamienia mechaniczne odwrócenie w elektroniczne odwrócenie sygnału, a dodatkowo upraszcza fizyczną strukturę kubka kropli.
3, Pusty Motor Cupantages Motor
Pusty silnik Pucharu przebija strukturę wirnika tradycyjnego silnika w strukturze, zmniejsza utratę mocy spowodowaną utworzeniem prądu wirowego w żelaznym rdzeniu, a jego masa i moment bezwładności są znacznie zmniejszone, zmniejszając w ten sposób utratę energii mechanicznej samego wirnika. Podsumowując, Hollow Cup Silnik ma zalety dużej gęstości mocy, długiej żywotności serwisowej, szybkiej reakcji, wysokiego szczytowego momentu obrotowego, dobrego rozpraszania ciepła i tak dalej.
Wysoka gęstość mocy: gęstość mocy silnika pustego kubka to stosunek mocy wyjściowej do masy lub objętości. Pod względem masy nie rdzeni wirnik jest lżejszy niż zwykły wirnik rdzenia; Pod względem wydajności wirnik pozbawiony ciesza eliminuje stratę prądu wirowego i histerezy generowaną przez wirnik pozbawiony współczynnika, poprawia wydajność mikromotora i zapewnia wysoki moment wyjściowy i moc wyjściową. Maksymalna wydajność większości pustych silników kubka wynosi ponad 80%, podczas gdy maksymalna wydajność większości silników prądu strzałowego wynosi na ogół około 50%. Niższa waga i wyższa wydajność umożliwiają puste silniki kubka na osiągnięcie większej gęstości mocy. Dlatego silnik pustego kubka jest szczególnie odpowiedni do zastosowań zasilanych baterią, które wymagają długich okresów pracy, takich jak przenośne pompy próbkowania powietrza, roboty humanoidalne, bioniczne ręce, ręczne elektrownie i inne aplikacje.
Wysoki gęstość momentu obrotowego: Niezwykła konstrukcja zmniejsza ciężar wirnika i moment bezwładności, a niski moment bezwładności oznacza, że silnik może przyspieszyć i zmniejszać szybciej, w ten sposób w krótkim czasie; Jednocześnie brak żelaznego rdzenia sprawia, że silnik pustego kubka jest bardziej kompaktowy, mniejszy i jest w stanie zapewnić wyższy moment obrotowy w ograniczonej przestrzeni.
Długa żywotność: liczba odwracania kawałków pustego silnika kubka sprawia, że obecna fluktuacja i indukcyjność silnika jest mniejsza podczas odwracania, znacznie zmniejszając korozję elektryczną systemu odwracania podczas procesu odwracania, aby mieć dłuższą żywotność. Zgodnie z danymi w badaniach aplikacji niestandardowego zarządzania silnikami Hollow Cup ”, żywotność silników DC szczotkowanych wynosi na ogół zaledwie kilkaset godzin, a długość życia silników Hollow Cup wynosi zwykle od 1000 do 3000 godzin, co może zapewnić dłuższą niezawodną operację.
Szybka prędkość reakcji: Tradycyjny silnik ma stosunkowo duży moment bezwładności ze względu na istnienie żelaznego rdzenia, podczas gdy silnik pustego kubka jest kompaktowy, a wirnik jest samowystarczającą cewką w kształcie kubka, więc waga jest lżejsza, a jego mniejszy moment bezwładności sprawia, że prądowy silnik kubka ma wrażliwe charakterystyki regulacji start. Zgodnie z postępem badawczym Hollow Cup Micro Silnik i cewki ”mechaniczna stała czasowa silnika rdzenia wynosi około 100 ms, podczas gdy mechaniczna stała czasowa silnika pustego kubka jest mniejsza niż 28 ms, a niektóre produkty są nawet mniejsze niż 10 ms.
Wysoki maksymalny moment obrotowy: Stosunek szczytowego momentu obrotowego i ciągły moment obrotowy pustej miseczki jest bardzo duży, ponieważ proces prądu podnoszącego się do stałej momentu obrotowego szczytowego jest niezmieniony, a liniowa zależność między prądem a momentem obrotowym może sprawić, że mikromotor wytwarza duży szczytowy moment obrotowy. Po tym, jak zwykły silnik DC rdzenia osiągnie nasycenie, bez względu na zwiększenie prądu, moment obrotowy silnika DC nie wzrośnie.
Dobre rozpraszanie ciepła: powierzchnia pustego wirnika kubka ma przepływ powietrza, lepszy niż wydajność rozpraszania ciepła wirnika rdzenia, emaliowany drut wirnika rdzenia jest osadzony w krzemowym rowku blachy stalowej, przepływ powietrza na powierzchni cewki jest mniejszy, wzrost temperatury jest większy, pod tym samym warunkiem wyjściowym mocy jest mniejszy.
4, techniczna ścieżka silnika pustego kubka
Kluczowym krokiem w produkcji silnika Hollow Cup jest produkcja cewki, więc projektowanie cewki i proces uzwojenia stają się jej podstawowymi barierami. Średnica, liczba zakrętów i liniowość drutu bezpośrednio wpływają na parametry rdzenia silnika. Podstawowa bariera uzwojenia cewki znajduje się bezpośrednio w projektowaniu cewek, ponieważ różne typy uzwojenia mają różnice w szybkości automatyzacji i zużyciu miedzi. Z drugiej strony znajduje to również odzwierciedlenie w metodzie uzwojenia i metodzie uzwojenia, a szybkość napełniania pustego rowka rowku przez różne maszyny do uzwojenia jest różne, co prowadzi do różnych rzadkich, bezpośrednio wpływających na utratę silnika, rozpraszanie ciepła, moc i tak dalej.
Kąt konstrukcji cewki: Uzwojenia konstrukcji pustego silnika kubka można podzielić na prosty typ uzwojenia, ukośny typ uzwojenia i typ siodła.
Proste uzwojenie: drut cewki jest równolegle do osi silnika, tworząc skoncentrowaną strukturę uzwojenia. Idea konstrukcyjna cewki prostej, polega na najpierw przekręceniu zwykłego okrągłego emaliowanego drutu na uzwojeniu, zgodnie z wymaganiem liczby zakrętów, a następnie podłączenie uzwojenia na wałku rdzenia drutu, a następnie użycie spoiwa na obu końcach, aby wyleczyć i uformować. Względnie mówiąc, koniec prostego uzwojenia nie powoduje momentu obrotowego i zwiększa ciężar stroju i odporność na strzępy.
Ukośne uzwojenie: Znana również jako uzwojenie plastra miodu, stosuje się metodę uzwojenia plastra miodu, pozostawiając kranu pośrodku, aby móc ciągle wirzeć, konieczne jest utworzenie skutecznej strony elementu i osi strzępy w określony kąt pochylenia. Końcowy rozmiar tej metody uzwojenia jest niewielki, ale ponieważ ukośne uzwojenie ciągłe uzwojenie wymaga pewnego kąta linii, emaliowanego drutu nakładania się, a szybkość napełniania szczeliny jest niska. W porównaniu z prostym typem rany, nachylona uzwojenia zwinna nie ma uzwojenia końcowego, zmniejszając masę twornika i ma zalety małego momentu bezwładności, niewielkiej stałej czasowej, dobrej właściwości oporu i dużego momentu wyjściowego. Faulhaber w Niemczech i Porescap w Szwajcarii używa głównie nachylonego uzwojenia.
Typ siodła: Znany również jako uzwojenie koncentryczne lub romboidowe, stosuje się metodę uzwojenia cewki w kształcie, a następnie okablowanie, to znaczy samoprzylepny drut emaliowany jest ranowany na specjalnej matrycy kształtującej, a kubek do strzały jest wykonany z wielu układów kształtowania. Podczas uzwojenia dwie warstwy cewek są starannie ułożone i ukształtowane, co jest wygodne do kontrolowania rozmiaru kubka zwłok po zmianie i poprawy szybkości napełniania szczeliny. Jednocześnie ta metoda ma wysoką wydajność produkcji i jest odpowiednia do masowej produkcji. Zakończenie uzwojenia siodła ma mniej nakładających się warstw, małą szczelinę powietrza i wysoką szybkość wykorzystania magnesu stałego, co poprawia gęstość mocy silnika. Niektóre produkty Maxona w Szwajcarii używają uzwojenia typu siodłowego.
Punkt widzenia procesu uzwojenia: Z punktu widzenia technologii produkcji, zgodnie z metodą formowania cewki, jest głównie podzielony na trzy kategorie: ręczne uzwojenie, uzwojenie i jednorazowe produkcja formowania.
1) Ręczne uzwojenie. Poprzez serię złożonych procesów, w tym wstawianie pinu, ręczne uzwojenie, ręczne okablowanie i inne kroki do wytworzenia. Jest odpowiedni do produktów wymagających wysokiego stopnia dostosowywania, ale wydajność produkcji i stabilność produktu są ograniczone.
2) Technologia produkcji uzwojenia. Technologia produkcji uzwojenia jest półautomatyczna produkcja, emaliowany drut jest najpierw sekwencyjnie zwinięty do głównego wału z przekrojem w kształcie diamentu i jest usuwana po osiągnięciu wymaganej długości, a następnie spłaszczona w płycie drucianej, a wreszcie płyta druciana zostaje wrzucona do cewki w kształcie filiżanki. Zgodnie z procesem produkcji i wyposażenia w kształcie okręgu i wyposażenia okręgu ”, następną maszynę do uzwojenia można skonfigurować z 4 pracownikami, aby osiągnąć roczną wydajność 30 000 jednostek, ale ograniczenie uzwojenia jest to, że jest bardziej odpowiednia dla o średnicy 20–30 mm w pustej średniej miseczki, jest trudno przekrzeczyć mniejsze cewki z kranu w mniej niż 7mm, produkty o średnicy mniej niż 10 mm. Ogólnie rzecz biorąc, wydajność produkcji procesu uzwojenia jest stosunkowo wysoka i może spełniać wymagania produkcji na średnim skali. Jednak jego wysoki ręczny wskaźnik uczestnictwa prowadzi do spójności gotowego produktu może nie być tak dobra jak zautomatyzowana produkcja i trudno jest spełnić mniejszy rozmiar uzwojenia cewki z pustą kubkiem.
3) Jedna technologia produkcji formowania. Maszyna uzwojenia za pośrednictwem urządzeń automatycznych będzie emaliowanym drutem zgodnie z zasadą wrzeciona, wiązania cewki w kubku po usunięciu, jednej formowania, nie trzeba toczyć i spłaszczać wielu procesów, wysoki stopień automatyzacji, więc wydajność produkcji i spójność produktu gotowego są lepsze; Ale odpowiednie inwestycje w sprzęt z góry będzie wyższe.
Proces uzwojenia zagranicznego rozwinął się wcześnie, stopień automatyzacji jest wyższy niż krajowy. Proces ten przyjmuje głównie produkcję uzwojenia, proces jest bardziej skomplikowany, intensywność pracy pracowników jest duża, nie może uzupełnić cewki o grubszej średnicy drutu, a szybkość złomu jest wysoka. Kraje zagraniczne wykorzystują głównie jednorazową technologię produkcji ran, wysoki stopień automatyzacji, wysoką wydajność produkcji, zasięg średnicy cewki, dobrą jakość cewki, ciasne rozmieszczenie, typy motoryczne, dobra wydajność.
Linki łańcucha przemysłowego i aplikacje niższe
Upstrumem pustego silnika kubka to surowce i części, surowce obejmują miedź, stal, stal magnetyczną, plastik itp., Części obejmują łożyska, pędzle, komutatory itp. Środkowymi zasięgami łańcucha przemysłowego są producenci silników. Noważszy łańcucha przemysłowego jest koniec aplikacji, a Hollow Cup Silnik ma charakterystykę wysokiej czułości, stabilnej pracy i silnej kontroli, które spełniają ścisłe wymagania wysokiej klasy pola napędu elektrycznego, więc jest ono stosowane głównie w lotnisku, sprzęcie medycznym, automatyce przemysłowej i robotyce oraz innych wysokich polach. Jednocześnie silnik Hollow Cup jest również stopniowo stosowany w dziedzinie cywilnej, takiej jak automatyzacja biur, elektronarzędzia i tak dalej.
Obiecujący silnik pustego kubka
Hollow Cup Silnik z unikalnym projektem bez żelaznego rdzenia, wykazujący wysoką prędkość, wysoką wydajność, wysoką dynamiczną reakcję i inne znaczące zalety, powszechnie stosowane w lotnisku, sprzęcie medycznym i innych dziedzinach, w elastyczności rąk robota humanoidalnego również ma znaczący wpływ. Chociaż przedsiębiorstwa zagraniczne, takie jak Maxon i Faulhaber, mają obecnie przewagę pierwszej zmiany, z ciągłym doskonaleniem poziomu technicznego producentów krajowych i szybkim rozwojem rynku robotów humanoidalnych, krajowe silniki Hollow Cup wprowadzą nowe możliwości rozwoju.
