Гуманоидные роботы стали сияющей жемчужиной в области искусственного интеллекта.
В последние годы гуманоидные роботы стали яркой жемчужином в области искусственного интеллекта с их широким применением во многих областях, таких как медицинская помощь и обслуживание. Чтобы дополнительно продвигать развитие отрасли, местные органы власти ввели политику для повышения поддержки гуманоидных роботов и их ключевых компонентов. В цепочке гуманоидной индустрии робота мотор Hollow Cup играет важную роль в системе управления движением гуманоидного робота, такой как основной компонент гуманоидной ловковой руки Tesla Humanoid, - это мотор Hollow Cup, одно робот -сборка 12 (6 каждая правая рука). Эта статья направлена на обсуждение технических характеристик, состояния рынка и будущих перспектив Hollow Cup Motor в рамках исследования.
Что такое Полый мотор
1. Концепция и классификация моторики
Электродвигатель - это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию. Он использует под напряжением катушку (то есть обмотку статора) для генерирования вращающегося магнитного поля и используется для ротора (например, с закрытой алюминиевой рамой белки-клетки) для образования магнитоэлектрического вращательного момента, который предназначен для преобразования силы, генерируемой потоком тока в магнитном поле в действие вращающегося. Принцип состоит в том, чтобы использовать магнитное поле, чтобы заставить ток, чтобы двигатель вращался.
Основной принцип вращения двигателя: вокруг постоянного магнита с вращающейся осью 1 вращайте магнит (так что генерируется вращающее магнитное поле), 2 в соответствии с принципом N -полюса и притяжением полюса S, то же самое отталкивание полюса, 3 будет вращается вращающаяся ось.
В двигателе на самом деле ток, протекающий через проволоку, который создает вращающееся магнитное поле (магнитная сила) вокруг него, что заставляет магнит вращаться. Когда проволока намотана в катушку, магнитная сила синтезируется, образуя большой поток магнитного поля (магнитный поток), что приводит к полюсам N и S. Вставив железное ядро в катушку с проволокой, линии магнитного поля становятся легче пройти через и могут привести к более сильной магнитной силе.
Структура двигателя в основном состоит из двух частей: статор и ротор.
Статор: стационарная часть двигателя, основная структура которого включает магнитный полюс, обмоток и кронштейн. Магнитный полюс является той частью двигателя, которая генерирует магнитное поле, которое обычно состоит из железного ядра и катушек. Обмотка - это катушка в статоре, обычно состоит из проводников и изоляции, роль которого состоит в том, чтобы генерировать магнитное поле, когда через него проходит электрический ток. Кронштейн - это опорная структура статора, обычно изготовленная из алюминиевого сплава и других материалов, с хорошей коррозионной стойкостью и прочностью.
Ротор: вращающаяся часть двигателя, основная структура которого включает якорь, подшипники и конечные крышки. Арматура - это катушка в роторе, обычно состоит из проводников и изоляции, роль которого состоит в том, чтобы генерировать магнитное поле, когда через него проходит электрический ток. Подшипники представляют собой опорную структуру ротора, обычно из стали или керамики, с хорошим износом и коррозионной стойкостью. Конечная крышка - это конечная структура двигателя, обычно изготовленная из алюминиевого сплава и других материалов, с хорошей герметизацией и прочностью.
2, Определение и классификация моторного моторного чашки
В 1958 году доктор Аулхабер разработал технологию наклонной обмотки и получил соответствующий патент на мотор Hollow Cup в 1965 году, отмечая появление моторного мотора Hollow Cup, и его творческий конструктивный дизайн позволяет мотору быть как меньшим размером, так и большей эффективностью. Двигатель полого чашки принадлежит сервоприводу постоянного магнита постоянного тока, структура двигателя показана на следующем рисунке, в основном состоит из статора и ротора. Статор состоит из кремниевого стального листа и обмотки катушки, а кремниевая стальная лист без зубной канавки может избежать эффекта зубного канализации и уменьшить потерю железа и потерю вихревого тока. Ротор состоит из постоянного магнита, вращающегося вала и его фиксированных деталей, а двигатель использует постоянный магнит кольца, который легко обрабатывать и установить.
По сравнению с обычными двигателями, самой большой особенностью ротора является то, что он прорывается через структуру ротора традиционного двигателя в структуре и использует неточный ротор, также известный как ротор полой чашки. Ротор представляет собой полая чашечная структура, окруженная обмотками и магнитами. В обычных двигателях роль железного ядра в основном: 1) концентрируйте и направляйте магнитное поле: ядро железа сделана из материала с высокой магнитной проницаемостью (такой как кремниевая стальная лист), который может концентрировать и направлять магнитный поток, тем самым повышая прочность и эффективность мотор; 2) Поддержка обмотки: железное ядро обеспечивает сильную опорную структуру для обмотки, гарантируя, что обмотка сохраняет стабильную форму и положение во время работы двигателя. В полом, в качестве ротора используется полый полой цилиндр, а полой цилиндр намотает непосредственно внутри обмотки без дополнительной опоры ядра. Преимущества конструкции бесконечности: 1) Устранение потерь вихревого тока и гистерезиса: ядро железа в общем двигателе будет производить потери вихревого тока и гистерезиса в чередующемся магнитном поле, что снизит эффективность двигателя. Мотор Hollow Cup использует бесконечный ротор, который полностью устраняет эти потери, тем самым повышая эффективность преобразования энергии двигателя. 2) Уменьшить вес и момент инерции: конструкция без сердечника значительно снижает вес ротора, что делает весь двигатель легче. В то же время сокращение момента инерции позволяет мотору, чтобы иметь более высокую скорость отклика и более высокое ускорение, что очень полезно для сценариев применения, которые требуют быстрого запуска и остановки.
В то же время, точная конструкция структуры полого цилиндра и компоновки обмотки может оптимизировать распределение магнитного поля внутри пологоогоночного двигателя, уменьшить магнитную утечку и потерю энергии и еще больше повысить эффективность и характеристики двигателя.
Полый мотор с чашкой можно разделить на два вида в соответствии с режимом коммутации: один из них - мотор с пустой чашкой, который принимает режим коммутации механической углеродной кисти; Другой - это безмолковой мотор с пустой чашкой, который заменяет коммутацию щетки электронными коммутациями, избегая электрических частиц искры и тонера, генерируемых во время работы двигателя щетки, уменьшая шум и увеличивая срок службы двигателя. Из сравнения различных продуктов электрических приборов Mingzhi на следующем рисунке можно видеть, что нет необходимости в щетке в бесщеточном поломном моторном двигателе, но датчик зала обнаруживает сигнал магнитного поля ротора, превращает механическое изменение в реверс электронного сигнала и еще больше упрощает физическую структуру мотового моторного чашки.
3, Hollow Cup Motor Treates
Полый мотор чашки прорывается через структуру ротора традиционного двигателя в структуре, уменьшает потерю мощности, вызванную образованием вихревого тока в ядре железа, а его масса и момент инерции значительно снижаются, тем самым уменьшая потерю механической энергии самого ротора. Таким образом, мотор Hollow Cup имеет преимущества высокой плотности мощности, длительного срока службы, быстрой реакции, высокого пикового крутящего момента, хорошего рассеяния тепла и так далее.
Высокая плотность мощности. Плотность мощности пологоо двигателя для чашки является соотношением выходной мощности к весу или объему. С точки зрения веса, неточный ротор легче, чем обычный ядерный ротор; С точки зрения эффективности, ротор бесконечности устраняет потери вихревого тока и гистерезиса, генерируемые ротором без кот, повышает эффективность микромотора и обеспечивает высокий выходной момент и выходную мощность. Максимальная эффективность большинства полых моторов чашки составляет более 80%, в то время как максимальная эффективность большинства двигателей кисти DC, как правило, составляет около 50%. Более низкий вес и более высокая эффективность позволяют пустым чашкам для достижения более высокой плотности мощности. Следовательно, мотор седенной стаканки особенно подходит для применений с батарейным питанием, которые требуют длительных периодов работы, таких как портативные насосы отбора проб воздуха, гуманоидные роботы, бионические руки, ручные электроинструменты и другие приложения.
Высокая плотность крутящего момента: конструкция без бесконечности уменьшает вес ротора и момент инерции, а низкий момент инерции означает, что двигатель может ускоряться и замедляться быстрее, тем самым способный генерировать больше крутящего момента за короткое время; В то же время отсутствие железного сердечника делает мотор полого чашки более компактным, меньшим и способным обеспечить более высокий крутящий момент в ограниченном пространстве.
Длительный срок службы: количество реверсирующих кусочков пустого моторного мотора делает колебания тока и индуктивность двигателя меньше при обращении, значительно уменьшая электрическую коррозию системы обратной формы во время процесса обращения, чтобы иметь более длительный срок службы. Согласно данным в исследовании применения применения индивидуального управления Hollow Cup Motors », срок службы мотовых двигателей DC, как правило, составляет всего несколько сотен часов, а ожидаемая продолжительность жизни Hollow Cup Motors обычно составляет от 1000 до 3000 часов, что может обеспечить более длительную надежную работу.
Быстрая скорость отклика: традиционный мотор имеет относительно большой момент инерции из-за существования железного ядра, в то время как мотор полой стаки компактен, а ротор является катушкой для самоподдерживания чашки, поэтому вес более легкий, а его меньший момент инерции также заставляет мотор Hollow Cup с чувствительными характеристиками. Согласно исследованию прогресса в области микромоторного и катушки Hollow Cup », механическая постоянная времени общего двигателя ядра составляет около 100 мс, в то время как механическая постоянная времени моторного мотора с полой стаканчиком составляет менее 28 мс, а некоторые продукты составляют менее 10 мс.
Высокий пик крутящий момент: отношение пикового крутящего момента и непрерывного крутящего момента моторного мотора с полой стаканчиком очень велик, потому что процесс, поднимающегося к константу пикового крутящего момента, не изменяется, а линейная взаимосвязь между током и крутящим моментом может заставить микромотор производить большой пиковый крутящий момент. После того, как обычный двигатель DC DC достигает насыщения, независимо от того, что ток увеличивается, крутящий момент двигателя постоянного тока не увеличится.
Хорошее рассеяние тепла: поверхность ротора полой чашки имеет воздушный поток, лучше, чем производительность рассеяния тепла в сердечнике, эмалированная проволока ротора сердечника встроена в канавку кремниевого стального листа, воздушный поток поверхности катушки меньше, повышение температуры больше, в той же условиях выходной сигнала, повышение температуры мотового мотового DC DC -Hollow Cul -Cup Stuck Share Sharder.
4, Технический путь моторного чашки
Ключевым шагом в производстве моторного мотора Hollow Cup является производство катушки, поэтому дизайн катушки и процесс обмотки становятся его основными барьерами. Диаметр, количество поворотов и линейность провода напрямую влияют на параметры ядра двигателя. Основной барьер обмотки катушки напрямую отражается в конструкции катушки, поскольку различные типы обмотки имеют различия в скорости автоматизации и потреблении меди. С другой стороны, это также отражается в оборудовании обмотки и методе обмотки, и скорость заполнения канавки полой чашки, намотанной различными обмотками, отличается, что приводит к различным разреженным, непосредственно влияющему на потери двигателя, рассеяние тепла, мощность и так далее.
Угол конструкции катушки: обмотка моторного моторного мотора можно разделить на тип прямой обмотки, косое тип обмотки и тип седла.
Прямая обмотка: проволока катушки параллельна оси двигателя, образуя концентрированную обмотку. Конструктивная идея прямой катушки состоит в том, чтобы сначала замолчать обычный круглый эмалированный проволоки на обмотке в соответствии с требованиями количества поворотов, а затем подключить обмотку на стержне провода, а затем используйте переплет на обоих концах, чтобы вылечить и форму. Относительно говоря, конец прямой обмотки не дает крутящего момента и увеличивает вес якоря и сопротивление якоря.
Наклонная обмотка: также известная как сотовая обмотка, используется метод обмотки сотовой обмотки, оставляя нажатия посередине, чтобы иметь возможность непрерывно ветрить, необходимо сделать эффективную сторону элемента и оси якоря в определенный угол наклона. Размер конца этого метода обмотки невелик, но поскольку наклонная обмотка непрерывная обмотка требует определенного угла линии, эмалированного провода перекрывает и скорость заполнения слота низкая. По сравнению с типом прямой раны наклонная обмотка не имеет конечной обмотки, уменьшая вес якоря, и имеет преимущества небольшого момента инерции, малых постоянных времен, хороших характеристик сопротивления и большого выходного момента. Faulhaber в Германии и Portescap в Швейцарии в основном используют наклонную обмотку.
Тип седла: также известный как концентрическая или ромбоидная обмотка, метод обмотки катушки в форме, а затем используется проводка, то есть самоклеящая эмалированная проволока намотана на специальном формирующем обмоточном матрице, а чашка якоря сделана из множества композиций для формирования. При обмотке два слоя катушек расположены аккуратно и формируются, что удобно для управления размером чашки арматуры после изменений и улучшения скорости заполнения слотов. В то же время этот метод обладает высокой эффективностью производства и подходит для массового производства. Конец якоря с седлом имеет меньше перекрывающихся слоев, небольшого воздушного зазора и высокой скорости использования постоянного магнита, что улучшает плотность мощности двигателя. Некоторые продукты Максона в Швейцарии используют обмотку седло.
Точка зрения на обмотки точка зрения: с точки зрения технологии производства, в соответствии с методом формирования катушки в основном делится на три категории: ручное обмотка, обмотка и одноразовое производство.
1) ручная обмотка. Благодаря серии сложных процессов, включая вставку для булавок, ручную обмотку, ручную проводку и другие шаги для производства. Он подходит для продуктов, требующих высокой степени настройки, но эффективность производства и стабильность продукта ограничены.
2) Технология обмотки производства. Технология обмотки производства представляет собой полуавтоматическое производство, эмалированная проволока сначала последовательно намотана до главного вала с помощью поперечного сечения в форме алмаза, и он удаляется после достижения необходимой длины, а затем сплющивается в проволочную пластину, и, наконец, проволочная пластина намотана в катушку в форме чашки. Согласно процессу производства и оборудования и оборудования на обмотке ', следующая обмотка, можно настроить с 4 работниками для достижения годовой мощности в 30 000 единиц, но ограничение обмотки состоит в том, что она больше подходит для диаметром 20-30 мм пологом чашки, его трудно намочить меньшие катушки с интервалом на расстоянии менее 7 мм, то есть, то продукты, с диаметрами менее чем на 10 ~ 12 мм. В целом, эффективность производства процесса обмотки относительно высока, и она может соответствовать требованиям среднего производства. Тем не менее, его высокий уровень участия в ручном направлении приводит к согласованности готового продукта, может быть не таким хорошим, как автоматизированное производство, и трудно соответствовать меньшим размеру обмотки катушки с пустыми чашками.
3) Одна технология производства литья. Обмотка через автоматическое оборудование будет эмалированным проводом в соответствии с правилом шпинделя, обмотав катушки в чашку после снятия, одно из формования, отсутствие необходимости переворачивать и сгладить несколько процессов, высокая степень автоматизации, чтобы эффективность производства и консистенция готового продукта лучше; Но соответствующие авансовые инвестиции в оборудование будут выше.
Процесс зарубежного обмотки развивался рано, степень автоматизации выше, чем отечественная. Домашний, в основном, принимает обмотки, процесс более сложный, интенсивность труда работников большая, не может завершить катушку с более толстым диаметром проволоки, а скорость лома высока. Внешние страны в основном используют единовременную технологию производства раны, высокую степень автоматизации, высокую эффективность производства, диапазон диаметра катушки, хорошее качество катушки, жесткое расположение, типы двигателей, хорошая производительность.
Ссылки промышленной цепи и применение вниз по течению
Вверх по течению от поломки мотора - это сырье и детали, сырье включает в себя медь, сталь, магнитную сталь, пластик и т. Д., Части включают подшипники, щетки, коммутаторы и т. Д. Средние достижения промышленной цепи - производители двигателей. Нижняя часть промышленной цепи-это конец применения, а мотор Hollow Cup имеет характеристики высокой чувствительности, стабильной эксплуатации и сильного контроля, что соответствует строгим требованиям высококлассного поля электрического привода, поэтому он используется в основном в аэрокосмическом, медицинском оборудовании, промышленной автоматизации и робототехнике и других высоких полях. В то же время мотор Hollow Cup также постепенно применяется в гражданской области, такой как офисная автоматизация, электроинструменты и так далее.
Многообещающий полый мотор
Полый мотор с его уникальным дизайном без железного ядра, показывающий высокую скорость, высокую эффективность, высокую динамическую реакцию и другие значительные преимущества, широко используемые в аэрокосмической, медицинском оборудовании и других областях, в гуманоидном роботе гибкость рука также оказывает значительное влияние. Хотя зарубежные предприятия, такие как Maxon и Faulhaber, в настоящее время имеют преимущество первопроходца, благодаря постоянному улучшению технического уровня внутренних производителей и быстрого развития рынка гуманоидных роботов, моторы внутреннего поляного кубка приведут к новым возможностям развития.
