Humanoidné roboty sa stali žiarivou perlom v oblasti umelej inteligencie.
V posledných rokoch sa humanoidné roboty stali žiarivou perlou v oblasti umelej inteligencie s ich širokou aplikáciou v mnohých oblastiach, ako je lekárska starostlivosť a služba. S cieľom ďalej podporovať rozvoj tohto odvetvia miestne samosprávy zaviedli politiky na zvýšenie podpory humanoidných robotov a ich kľúčových zložiek. V priemyselnom reťazci humanoidných robotov hrá motor s dutým pohárom dôležitú úlohu v systéme riadenia pohybu humanoidného robota, ako je základná zložka Tesla Humanoid Robot Dexterous Hand je motor s dutým pohárom, jediná robotická zostava 12 (6 každej pravej ruky). Cieľom tohto dokumentu je diskutovať o technických charakteristikách, stave trhu a budúcich vyhliadkach motora s dutým pohárom prostredníctvom výskumu.
Čo je motor
1. Koncept a klasifikácia motora
Elektrický motor je zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu. Používa pod napájanú cievku (tj vinutie statora) na generovanie rotačného magnetického poľa a používa sa pre rotor (ako je napríklad veveričkový uzavretý hliníkový rámec) za vzniku magnetoelektrického rotačného krútiaceho momentu, ktorý má previesť silu generovanú prúdom v magnetickom poli na rotujúcu akciu. Princíp je použiť magnetické pole na vynútenie prúdu, aby sa motor otočil.
Základný princíp rotácie motora: Okolo permanentného magnetu s rotujúcou osou 1 otáča magnet (tak, aby sa generovalo rotujúce magnetické pole), 2 podľa princípu N -pólu a pólovej atrakcie heteropolu, rovnaké pólové odpudenie, 3 magnet s rotujúcou osou sa otočí.
V motore je to vlastne prúd pretekajúci drôtom, ktorý okolo neho vytvára rotujúce magnetické pole (magnetickú silu), ktorá spôsobuje otáčanie magnetu. Keď je drôt vinutý do cievky, syntetizuje sa magnetická sila za vzniku veľkého toku magnetického poľa (magnetický tok), čo vedie k pólom N a S. Vložením železného jadra do cievky drôtu sa magnetické línie poľa ľahšie prechádzajú a môžu produkovať silnejšiu magnetickú silu.
Štruktúra motora sa skladá hlavne z dvoch častí: statora a rotora.
Stator: Stacionárna časť motora, ktorej hlavná štruktúra zahŕňa magnetický stĺp, vinutie a konzolu. Magnetický pól je časť motora, ktorý generuje magnetické pole, ktoré sa zvyčajne skladá zo železného jadra a cievok. Vinutie je cievka v statore, zvyčajne zložená z vodičov a izolácie, ktorých úlohou je generovať magnetické pole, keď cez ňu prechádza elektrický prúd. Držiak je podporná štruktúra statora, zvyčajne vyrobená z zliatiny hliníka a iných materiálov, s dobrým odporom korózie a pevnosťou.
Rotor: Rotačná časť motora, ktorej hlavná konštrukcia obsahuje kotvu, ložiská a koncové uzávery. Kresiel je cievka v rotore, zvyčajne zložená z vodičov a izolácie, ktorých úlohou je generovať magnetické pole, keď cez ňu prechádza elektrický prúd. Ložiská sú opornou štruktúrou rotora, zvyčajne vyrobenej z ocele alebo keramiky, s dobrým opotrebením a odporom korózie. Konečný kryt je koncová štruktúra motora, zvyčajne vyrobená z zliatiny hliníka a iných materiálov, s dobrým tesnením a pevnosťou.
2, Definícia a klasifikácia motora dutého pohára
V roku 1958 Dr.ff Aulhaber vyvinul technológiu nakloneného vinutia a získal v roku 1965 príslušný patent pre motor s dutým pohárom, ktorý označil príchod motora s dutým pohárom a jeho kreatívny konštrukčný dizajn umožňuje, aby bol motor menší a vyššia účinnosť. Motor dutého pohára patrí do servo motora s permanentným magnetom DC, štruktúra motora je znázornená na nasledujúcom obrázku, najmä zložená zo statora a rotora. Stator sa skladá zo kremíkového oceľového plechu a vinutia cievok a kremíková oceľová plech bez zubnej drážkovej štruktúry sa môže vyhnúť efektu drážky zubov a znížiť stratu železa a stratu vírivého prúdu. Rotor sa skladá z permanentného magnetu, rotujúceho hriadeľa a jeho pevných častí a motor používa permanentný magnet krúžku, ktorý sa ľahko spracuje a inštaluje.
V porovnaní s bežnými motormi je najväčšou črtou rotora to, že prelomí štruktúru rotora tradičného motora v štruktúre a používa rotor bez jadra, známy tiež ako rotor s dutým pohárom. Rotor je dutá šálka v tvare šálky obklopená vinutiami a magnetmi. V bežných motoroch je úloha železného jadra hlavne: 1) koncentrát a vedenie magnetického poľa: Železné jadro je vyrobené z materiálu s vysokou magnetickou priepustnosťou (ako je napríklad kremíkový oceľový list), ktorý môže sústrediť a viesť magnetický tok, čím sa zlepšuje pevnosť a účinnosť magnetického poľa; 2) Podporné vinutie: Železné jadro poskytuje silnú podpornú štruktúru pre vinutie, čím zabezpečuje, aby vinutie udržalo stabilný tvar a polohu počas prevádzky motora. V motore s dutým pohárom sa ako rotor používa tenkostenný dutina valca a dutý valec je navinutý priamo vo vnútri vinutia bez ďalšej podpery jadra. Výhody dizajnu bez zákulisia: 1) Eliminácia straty vírivého prúdu a hysteréz: Železné jadro v spoločnom motore vytvorí straty vírivého prúdu a hysterézy v striedavom magnetickom poli, čo zníži účinnosť motora. Motor s dutím pohárikom používa rotor bez koňa, ktorý tieto straty úplne eliminuje, čím sa zlepšuje účinnosť konverzie energie motora. 2) Znížte hmotnosť a moment zotrvačnosti: Návrh bez jadra výrazne znižuje hmotnosť rotora, čím sa celý motor zapálil. Zníženie momentu zotrvačnosti zároveň umožňuje motoru mať rýchlejšiu rýchlosť odozvy a vyššie zrýchlenie, čo je veľmi prospešné pre aplikačné scenáre, ktoré vyžadujú rýchly štart a zastavenie.
Zároveň môže presný návrh štruktúry dutého valca a rozloženia vinutia optimalizovať distribúciu magnetického poľa vo vnútri motora s dutým pohárom, znížiť magnetický únik a stratu energie a ďalej zlepšiť účinnosť a výkon motora.
Motor dutého pohára možno rozdeliť na dva druhy podľa svojho režimu komutácie: jedným je motor s kefou s dutým pohárom, ktorý prijíma režim komunikačného kefového kefy; Druhým je motor bez kefy s dutím, ktorý nahrádza kefu kefou elektronickou komutáciou, vyhýba sa elektrickým iskram a častikám toneru generovaných počas prevádzky motora kefy, čím sa znižuje hluk a zvyšuje prevádzkovú životnosť motora. Z porovnania rôznych produktov elektrických spotrebičov Mingzhi na nasledujúcom obrázku je zrejmé, že v motore bez kefy bez dutého pohára nie je potrebné kefu, ale senzor haly detekuje signál magnetického poľa rotora, mechanický zvrat na elektronický zvrat signálu a ďalej zjednodušuje fyzikálnu štruktúru motora Hollow Cope Motor.
3, Výhody motora s dutým pohárom
Motor dutého pohára sa prelomí cez štruktúru rotora tradičného motora v štruktúre, znižuje stratu energie spôsobenú tvorbou vírivého prúdu v železnom jadre a jeho hmotnosť a moment zotrvačnosti sa výrazne znižujú, čím sa znižuje mechanická strata energie samotného rotora. Stručne povedané, motor s dutým pohárom má výhody vysokej hustoty výkonu, dlhej životnosti, rýchlej reakcie, vysokého špičkového krútiaceho momentu, dobrého rozptylu tepla atď.
Vysoká hustota výkonu: Hustota výkonu motora dutého pohára je pomer výstupného výkonu k hmotnosti alebo objemu. Pokiaľ ide o hmotnosť, rotor bez jadra je ľahší ako obyčajný rotor jadra; Pokiaľ ide o efektívnosť, bez korešpondencie rotora eliminuje stratu vírivého prúdu a hysterézie generovanej bez korešpondentov, zlepšuje účinnosť mikrometora a zaisťuje vysoký výstupný krútiaci moment a výstupný výkon. Maximálna účinnosť väčšiny motorov s dutím pohárom je viac ako 80%, zatiaľ čo maximálna účinnosť väčšiny motorov DC kefy je vo všeobecnosti okolo 50%. Nižšia hmotnosť a vyššia účinnosť umožňujú motory s dutím pohárom dosiahnuť vyššiu hustotu energie. Preto je motor s dutým pohárom obzvlášť vhodný pre aplikácie napájané z batérie, ktoré si vyžadujú dlhé prevádzkové obdobia, ako sú prenosné čerpadlá na odber vzoriek vzduchu, humanoidné roboty, bionické ruky, ručné elektrické náradie a ďalšie aplikácie.
Vysoká hustota krútiaceho momentu: Návrh bez zákruty znižuje hmotnosť rotora a moment zotrvačnosti a nízky moment zotrvačnosti znamená, že motor môže zrýchliť a spomaliť rýchlejšie, a tak schopný generovať väčší krútiaci moment v krátkom čase; Zároveň neprítomnosť železného jadra spôsobuje, že motor s dutým pohárom je kompaktnejší, menší a schopný poskytnúť vyšší výkon krútiaceho momentu v obmedzenom priestore.
Dlhá životnosť: Počet reverzných kusov motora s dutím pohárom robí kolísanie prúdu a indukčnosť motora pri obrátení, čo výrazne znižuje elektrickú koróziu reverzačného systému počas procesu obrátenia, aby sa dosiahla dlhšia životnosť. Podľa údajov v 'Aplikačnom výskume prispôsobeného riadenia motorov s dutým pohárom ' je životnosť brúsených jednosmerných motorov vo všeobecnosti iba niekoľko stoviek hodín a dĺžka životnosti motorov s dutým pohárom je zvyčajne medzi 1 000 a 3 000 hodinami, čo môže poskytnúť dlhšiu spoľahlivú prevádzku.
Rýchla rýchlosť odozvy: Tradičný motor má relatívne veľký moment zotrvačnosti v dôsledku existencie železného jadra, zatiaľ čo motor s dutým pohárom je kompaktný a rotor je pohárom v tvare poháňa, ktorá podporuje samohutá, takže hmotnosť je ľahšia a jeho menší moment zotrvačnosti má tiež citlivé charakteristiky nastavenia počtu stop-stop. Podľa 'Výskumný pokrok mikro motora a cievok s dutím pohárikom, mechanická časová konštanta všeobecného jadrového motora je asi 100 ms, zatiaľ čo mechanická časová konštanta motora s dutým pohárom je menšia ako 28 ms a niektoré výrobky sú dokonca menej ako 10 ms.
Vysoký vrcholový krútiaci moment: Pomer špičkového krútiaceho momentu a nepretržitého krútiaceho momentu motora s dutým pohárom je veľmi veľký, pretože proces prúdu stúpajúceho k konštantnej konštante krútiaceho momentu sa nezmení a lineárny vzťah medzi prúdom a krútiacim momentom môže spôsobiť, že mikromotor vytvára veľký vrcholový krútiaci moment. Po tom, čo obyčajný motor jednosmerného prúdu dosiahne saturáciu, bez ohľadu na zvýšenie prúdu, krútiaci moment jednosmerného motora sa nezvýši.
Dobrý rozptyl tepla: Povrch rotora dutej pohára má prietok vzduchu, ktorý je lepší ako výkon rozptylu tepla z rotora jadra, sklovitý drôt rotora jadra je vložený do drážky oceľovej plechu kremíka, prietok povrchu cievok je menší, zvyšovanie teploty je väčšie, za rovnakých podmienok výstupu teploty, zvýšenie teploty dutého pohárového pohára DC je menší.
4, technická cesta motora s dutým pohárom
Kľúčovým krokom vo výrobe motora s dutým pohárom je výroba cievky, takže jeho základnými prekážkami sa stávajú procesmi konštrukcie cievok a vinutia. Priemer, počet zákrut a linearita drôtu priamo ovplyvňujú parametre jadra motora. Základná bariéra vinutia cievok sa priamo odráža v návrhu cievky, pretože rôzne typy vinutia majú rozdiely v miere automatizácie a spotreby meďnatého. Na druhej strane sa odráža aj v metóde vinutia a metódy vinutia a rýchlosť vyplňovania drážkovej drážky drážky pomocou rôznych vinutých strojov je odlišná, čo vedie k rôznym riedkom, priamo ovplyvňujúcim stratu motora, rozptyl tepla, energia atď.
Uhol konštrukcie cievok: Dizajn vinutia motora dutej pohára možno rozdeliť na typ priameho vinutia, šikmý typ vinutia a typ sedla.
Rovné vinutie: Drôt cievky je rovnobežný s osou motora a vytvára koncentrovanú vinutie. Myšlienka konštrukcie rovnej vŕtanej cievky je najprv navíjať obyčajný kruhový smaltovaný drôt na vinutí zomrieť podľa požiadavky na počet zákrut a potom pripojiť vinutie na jadrovom hriadeli drôtu a potom použite spojivo na oboch koncoch na vyliečenie a vytvorenie. Relatívne povedané, koniec priameho vinutia neprináša krútiaci moment a zvyšuje hmotnosť kotvy a odolnosť proti kotve.
Šikmá vinutie: Známy tiež ako voštinové vinutie, používa sa metóda voštinového vinutia, ktorá ponecháva kohútiky v strede, aby bolo možné nepretržite vŕtať, je potrebné urobiť účinnú stranu prvku a os kotvy do určitého uhla sklonu. Koncová veľkosť tejto metódy vinutia je malá, ale preto, že šikmé vinutie nepretržitého vinutia vyžaduje určitý uhol čiary, skľučený drôt sa prekrýva a rýchlosť výplne sloty je nízka. V porovnaní s priamym typom rany nemá naklonená vinutia armatúry žiadne koncové vinutie, znižuje hmotnosť kotvy a má výhody malého momentu zotrvačnosti, malej časovej konštanty, dobrých charakteristík odporu a veľkého výstupného krútiaceho momentu. Faulhaber v Nemecku a Portescap vo Švajčiarsku väčšinou používajú naklonené vinutie.
Typ sedla: Známy tiež ako koncentrické alebo rhomboidné vinutie, metóda vinutia tvarovanej cievky a potom sa používa zapojenie, to znamená, že samolepiaci smaltovaný drôt je zrušený pri špeciálnej formovacej vinutej matrici a pohár armatúry je vyrobený z viacerých tvarovacích usporiadaní. Pri vinutí sú dve vrstvy cievok usporiadané úhľadne a tvarované, čo je vhodné ovládať veľkosť pohára kotvy po pretvorení a zlepšiť rýchlosť výplne sloty. Zároveň má táto metóda vysokú účinnosť výroby a je vhodná na hromadnú výrobu. Koniec kotvy na vinutie sedla má menej prekrývajúcich sa vrstiev, malú vzduchovú medzeru a vysokú rýchlosť využívania permanentného magnetu, čo zlepšuje hustotu výkonu motora. Niektoré výrobky Maxona vo Švajčiarsku používajú vinutie sedlového typu.
Vinutie procesu procesu: Z hľadiska výrobnej technológie sa podľa metódy formovania cievky rozdelí hlavne do troch kategórií: manuálne vinutie, vinutie a jednorazová tvorba výroby.
1) Manuálne vinutie. Prostredníctvom série komplexných procesov vrátane vloženia kolíkov, manuálneho vinutia, manuálneho zapojenia a ďalších krokov na výrobu. Je vhodný pre výrobky, ktoré si vyžadujú vysoký stupeň prispôsobenia, ale efektívnosť výroby a stabilita produktu sú obmedzené.
2) Technológia výroby vinutia. Technológia výroby vinutia je poloautomatická výroba, smaltovaný drôt sa najprv postupne zavrie do hlavného hriadeľa s prierezom v tvare diamantu a po dosiahnutí požadovanej dĺžky sa odstráni a potom sa sploští do drôtenej dosky a nakoniec je drôtová doska zavretá do šálky. Podľa procesu výroby kotvy a vybavenia vinutia „vinutia dutej pohára “ je možné konfigurovať ďalší vinutý stroj so 4 pracovníkmi na dosiahnutie ročného výkonu 30 000 jednotiek, ale obmedzenie vinutia je to, že je vhodnejší pre 20-30 mm priemer s priemerom s priemerom 10 mm, je ťažké navŕtať menšie upevnenia s kohútikom menším ako 7 mm, tj produktov s priemerom menej ako 10 mm. Celkovo je výrobná efektívnosť procesu vinutia pomerne vysoká a môže spĺňať požiadavky strednej výroby. Jeho vysoká miera manuálnej účasti však vedie k konzistentnosti hotového produktu, nemusí byť taká dobrá ako automatizovaná výroba a je ťažké splniť menšiu veľkosť vinutia cievok s dutým pohárom.
3) Jedna technológia výroby formovania. Vinutie automatizačným zariadením bude smaltovaný drôt podľa pravidla vretena, vinutia cievok do šálky po odstránení, jedno formovanie, nie je potrebné valiť a vyrovnať viac procesov, vysoký stupeň automatizácie, takže účinnosť výroby a konzistentnosť hotových výrobkov sú lepšie; Zodpovedajúce investície do počiatočného zariadenia však budú vyššie.
Proces vinutia zámorského vinutia Vyvinutý včas, stupeň automatizácie je vyšší ako domáca. Domáci predovšetkým prijíma výrobu vinutia, proces je komplikovanejší, intenzita pracovných pracovníkov je veľká, nemôže dokončiť cievku s hrubším priemerom drôtu a rýchlosť šrotu je vysoká. Zahraničné krajiny používajú hlavne jednorazovú technológiu výroby rán, vysoký stupeň automatizácie, vysoká účinnosť výroby, rozsah priemeru cievok, kvalita dobrej cievky, prísne usporiadanie, typy motorov, dobrý výkon.
Odpojenia priemyselného reťazca a aplikácie po prúde
Od motora s dutím pohárom sú suroviny a diely, suroviny zahŕňajú meď, oceľ, magnetickú oceľ, plasty atď. Časti zahŕňajú ložiská, kefy, komutátory atď. Stredom priemyselného reťazca sú výrobcovia motorov. Po prúde priemyselného reťazca je koniec aplikácie a motor s dutým pohárom má charakteristiky vysokej citlivosti, stabilnej prevádzky a silnej kontroly, ktorá spĺňa prísne požiadavky špičkového poľa elektrického pohonu, takže sa používa hlavne v leteckom priestore, lekárskom vybavení, priemyselnej automatizácii a robotike a iných špičkových poliach. Zároveň sa v občianskom odbore postupne používa aj motor s dutým pohárom, ako je automatizácia kancelárie, elektrické náradie atď.
Sľubný motor s dutím pohárikom
Motor dutého pohára s jedinečným dizajnom bez železného jadra, ktorý vykazuje vysokú rýchlosť, vysokú účinnosť, vysokú dynamickú odozvu a ďalšie významné výhody, ktoré sa bežne používajú v leteckom, lekárskom vybavení a iných poliach, má tiež významný vplyv. Aj keď zámorské podniky, ako sú Maxon a Faulhaber, majú v súčasnosti výhodu v prvom pohybe, so neustálym zlepšovaním technickej úrovne domácich výrobcov a rýchlym rozvojom trhu s humanoidnými robotmi bude domáce motory Hollow Cupu Motors uvádzať nové vývojové príležitosti.
