İnsansı robotlar yapay zeka alanında parlayan bir inci haline geldi.
Son yıllarda, insansı robotlar, tıbbi bakım ve hizmet gibi birçok alanda geniş uygulamaları ile yapay zeka alanında parlayan bir inci haline gelmiştir. Sektörün gelişimini daha da teşvik etmek için, yerel yönetimler insansı robotlara ve bunların temel bileşenlerine desteği artırmak için politikalar getirmiştir. İnsansı robot endüstri zincirinde, içi boş fincan motoru, insansı robotun hareket kontrol sisteminde önemli bir rol oynar, örneğin Tesla insansı robot el becerikli elinin çekirdek bileşeni, tek bir robot düzeneği 12 (her sağ el) içi boş fincan motordur. Bu makale, araştırma yoluyla Teknik Özellikleri, Pazar Durumunu ve İçi Boş Kupa Motorunun Gelecekteki Beklentilerini tartışmayı amaçlamaktadır.
Nedir içi boş fincan motor
1. Motorun kavramı ve sınıflandırılması
Elektrikli motor, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. Dönen bir manyetik alan üretmek için enerjili bir bobin (yani stator sargısı) kullanır ve manyetik alandaki akım akışı tarafından üretilen kuvveti dönen bir etkiye dönüştürmek için rotor için (sincap kafesli bir kapalı alüminyum çerçeve gibi) kullanılır. İlke, akımı motoru döndürmeye zorlamak için manyetik alanı kullanmaktır.
Motorun dönmesinin temel prensibi: Dönen bir eksenle kalıcı mıknatısın etrafında, 1 mıknatısı döndürür (dönen manyetik alan üretilir), 2 N direği ve S kutup heteropol cazibesi, aynı kutup itme, 3 dönen bir eksenli mıknatıs döner.
Bir motorda, aslında mıknatısın dönmesine neden olan dönen bir manyetik alan (manyetik kuvvet) oluşturan telden akan akımdır. Tel bir bobine sarıldığında, manyetik kuvvet, N ve S kutuplarına neden olan büyük bir manyetik alan akısı (manyetik akı) oluşturmak için sentezlenir. Bir demir çekirdeği bir tel bobine sokarak, manyetik alan çizgilerinin geçmesi daha kolay hale gelir ve daha güçlü bir manyetik kuvvet üretebilir.
Motorun yapısı esas olarak iki bölümden oluşur: stator ve rotor.
Stator: Ana yapısı manyetik kutup, sarma ve braketi içeren motorun sabit kısmı. Manyetik kutup, genellikle bir demir çekirdek ve bobinlerden oluşan manyetik alanı üreten motorun bir parçasıdır. Sargı, statordaki, genellikle bir elektrik akımı geçtiğinde manyetik bir alan üretmek olan iletkenler ve yalıtımdan oluşan bobindir. Braket, genellikle alüminyum alaşım ve diğer malzemelerden yapılmış, iyi korozyon direnci ve mukavemetle yapılmış statorun destek yapısıdır.
Rotor: Ana yapısı armatür, rulmanlar ve uç kapakları içeren bir motorun dönen kısmı. Armatür, rotordaki, genellikle bir elektrik akımı geçtiğinde manyetik bir alan üretmek olan iletkenler ve yalıtımdan oluşan bobindir. Rulmanlar, genellikle çelik veya seramikten yapılmış, iyi aşınma ve korozyon direnci ile rotorun destek yapısıdır. Son kapak, genellikle alüminyum alaşım ve diğer malzemelerden yapılmış, iyi sızdırmazlık ve mukavemetle yapılmış motorun uç yapısıdır.
2, içi boş fincan motor tanımı ve sınıflandırması
1958'de Dr.FF Aulhaber eğimli sarma bobin teknolojisini geliştirdi ve 1965'te içi boş fincan motoru için ilgili patenti elde etti ve içi boş bardak motorun ortaya çıkışını işaretledi ve yaratıcı yapısal tasarımı, motorun hem daha küçük boyutta hem de daha fazla verimlilik olmasını sağladı. İçi boş fincan motor DC kalıcı mıknatıs servo motoruna aittir, motor yapısı, esas olarak stator ve rotordan oluşan aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Stator silikon çelik sac ve bobin sargısından oluşur ve diş oluğu yapısı olmayan silikon çelik sac diş oluğu etkisini önleyebilir ve demir kaybını ve girdap akım kaybını azaltabilir. Rotor, kalıcı bir mıknatıs, dönen bir şaft ve sabit parçalarından oluşur ve motor, işlenmesi ve kurulması kolay olan bir halka kalıcı mıknatıs kullanır.
Sıradan motorlarla karşılaştırıldığında, rotorun en büyük özelliği, geleneksel motorun rotor yapısından yapıda kırılması ve içi boş bir bardak rotor olarak da bilinen çekirdeksiz bir rotor kullanmasıdır. Rotor, sargılar ve mıknatıslarla çevrili içi boş fincan şekilli bir yapıdır. Sıradan motorlarda, demir çekirdeğin rolü esas olarak: 1) manyetik alanı konsantre edin ve yönlendirin: Demir çekirdek, manyetik akıyı konsantre edebilen ve yönlendirebilen, böylece motorun manyetik alan mukavemetini ve verimliliğini artırabilen yüksek manyetik geçirgenliğe (silikon çelik sac gibi) bir malzemeden yapılmıştır; 2) Destek sargısı: Demir çekirdek sarma için güçlü bir destek yapısı sağlar ve sargının motorun çalışması sırasında sabit bir şekil ve konum tutmasını sağlar. İçi boş kabı motorunda, ince duvarlı içi boş silindir rotor olarak kullanılır ve içi boş silindir, ek çekirdek desteği olmadan doğrudan sarmanın içine sarılır. Kırılmaz tasarımın avantajları: 1) Eddy akımı ve histerezis kayıplarının ortadan kaldırılması: Ortak bir motordaki demir çekirdek, alternatif bir manyetik alanda girdap akımı ve histerezis kayıpları üretecek ve bu da motorun verimliliğini azaltacaktır. İçi boş fincan motoru, bu kayıpları tamamen ortadan kaldıran, böylece motorun enerji dönüşüm verimliliğini artıran bir kırılmaz rotor kullanır. 2) Ağırlık ve atalet momentini azaltın: Çekirdeksiz tasarım, rotorun ağırlığını önemli ölçüde azaltır ve tüm motoru daha hafif hale getirir. Aynı zamanda, atalet momentinin azaltılması, motorun daha hızlı bir tepki hızına ve daha yüksek ivmeye sahip olmasına izin verir, bu da hızlı başlatma ve durdurma gerektiren uygulama senaryoları için çok faydalıdır.
Aynı zamanda, içi boş silindir yapısının ve sarma düzeninin hassas tasarımı, içi boş bardak motorun içindeki manyetik alan dağılımını optimize edebilir, manyetik kaçağı ve enerji kaybını azaltabilir ve motorun verimliliğini ve performansını daha da artırabilir.
İçi boş fincan motor, komütasyon moduna göre iki türe ayrılabilir: biri, mekanik karbon fırça komütasyon modunu benimseyen içi boş bardak fırça motorudur; Diğeri, fırça komisyonunu elektronik komisyonla değiştiren, fırça motorunun çalışması sırasında üretilen elektrik kıvılcım ve toner parçacıklarından kaçınarak, gürültüyü azaltan ve motorun servis ömrünü artıran içi boş fincan fırçasız motordur. Aşağıdaki şekilde Mingzhi elektrikli aletlerinin farklı ürünlerinin karşılaştırılmasından, fırçasız içi boş bardak motorda bir fırçaya gerek olmadığı görülebilir, ancak salon sensörü rotor manyetik alan sinyalini tespit eder, mekanik tersine çevrilmeyi elektronik sinyal tersine çevirir ve içi boş kap motorunun fiziksel yapısını daha da basitleştirir.
3, içi boş fincan motor avantajları
İçi boş bardak motor, geleneksel motorun rotor yapısından yapıda kırılır, demir çekirdeğinde girdap akımının oluşumunun neden olduğu güç kaybını azaltır ve kütlesi ve atalet momenti büyük ölçüde azalır, böylece rotorun mekanik enerji kaybını azaltır. Özetle, içi boş bardak motor, yüksek güç yoğunluğu, uzun servis ömrü, hızlı tepki, yüksek tepe torku, iyi ısı dağılımı vb. Avantajlarına sahiptir.
Yüksek Güç Yoğunluğu: İçi boş kupa motorunun güç yoğunluğu, çıkış gücünün ağırlık veya hacme oranıdır. Ağırlık açısından, çekirdek olmayan rotor sıradan çekirdek rotordan daha hafiftir; Verimlilik açısından, kırılmaz rotor, kırılmaz rotor tarafından üretilen girdap akımını ve histerezis kaybını ortadan kaldırır, mikromotorun verimliliğini artırır ve yüksek çıkış torku ve çıkış gücü sağlar. Çoğu içi boş kupa motorunun maksimum verimliliği%80'den fazladır, çoğu fırça DC motorunun maksimum verimliliği genellikle%50 civarındadır. Daha düşük ağırlık ve daha yüksek verimlilik, içi boş kupa motorlarının daha yüksek güç yoğunluğu elde etmesine izin verir. Bu nedenle, içi boş bardak motor, taşınabilir hava örnekleme pompaları, insansı robotlar, biyonik eller, el elektrik aletleri ve diğer uygulamalar gibi uzun süreli çalışma gerektiren pille çalışan uygulamalar için özellikle uygundur.
Yüksek tork yoğunluğu: Kırılmaz tasarım rotorun ağırlığını ve atalet momentini azaltır ve düşük atalet momenti, motorun daha hızlı hızlanabileceği ve yavaşlayabileceği, böylece kısa sürede daha fazla tork üretebileceği anlamına gelir; Aynı zamanda, bir demir çekirdeğin olmaması, içi boş bardak motoru daha kompakt, daha küçük ve sınırlı bir alanda daha yüksek tork çıkışı sağlayabilmesini sağlar.
Uzun Servis Ömrü: İçi boş fincan motorunun tersine dönen parçalarının sayısı, daha uzun bir ömre sahip olmak için tersine dönme işlemi sırasında tersine dönme sisteminin elektrik korozyonunu büyük ölçüde azaltırken, mevcut dalgalanmayı ve motorun endüktansını daha küçük hale getirir. 'Hollow Cup Motors 'nın özelleştirilmiş yönetiminin uygulama araştırmalarındaki verilere göre, fırçalanmış DC motorlarının ömrü genellikle sadece birkaç yüz saattir ve içi boş kupa motorlarının yaşam beklentisi genellikle 1000 ila 3000 saat arasındadır, bu da daha uzun güvenilir çalışma sağlayabilir.
Hızlı tepki hızı: Geleneksel motor, demir çekirdeğin varlığı nedeniyle nispeten büyük bir atalet momentine sahiptir, içi boş bardak motor kompakttır ve rotor, bardak şeklindeki kendi kendini destekleyen bir bobindir, bu nedenle ağırlık daha hafiftir ve daha küçük atalet momenti de içi boş kupa motorunun hassas başlangıç-stop ayar ayar özelliklerine sahip olmasını sağlar. 'İçi boş fincan mikro motor ve bobin' araştırma ilerlemesine göre, genel çekirdek motorun mekanik zaman sabiti yaklaşık 100 ms, içi boş bardak motorun mekanik zaman sabiti 28ms'den az ve bazı ürünler 10 ms'den daha az.
Yüksek tepe torku: içi boş bardak motorun tepe torku ve sürekli tork oranı çok büyüktür, çünkü akım pik tork sabitine yükselen işlem değişmez ve akım ve tork arasındaki doğrusal ilişki mikromotorun büyük bir tepe torku üretmesini sağlayabilir. Sıradan çekirdek DC motor doygunluğa ulaştıktan sonra, akım arttırılırsa arasındadır, DC motorunun torku artmaz.
İyi ısı yayılması: İçi boş kupa rotorunun yüzeyi hava akışına sahiptir, çekirdek rotorun ısı yayılma performansından daha iyi, çekirdek rotorun emaye telleri silikon çelik sac oluğuna gömülür, bobin yüzeyi hava akışı daha azdır, sıcaklık artışı daha büyüktür, aynı güç çıkışı koşulları altında, içi boş bardak DC motorunun sıcaklık artışı daha küçüktür.
4, içi boş bardak motorun teknik yolu
İçi boş kupa motorunun üretiminde anahtar adım bobin üretimidir, bu nedenle bobin tasarımı ve sarma işlemi temel bariyerleri haline gelir. Telin çapı, dönüş sayısı ve doğrusallığı, motorun çekirdek parametrelerini doğrudan etkiler. Bobin sargısının temel bariyeri doğrudan bobin tasarımına yansır, çünkü farklı sarma tipleri otomasyon oranı ve bakır tüketiminde farklılıklar vardır. Öte yandan, sarma ekipmanına ve sarma yöntemine de yansır ve farklı sarma makineleri tarafından içi boş bardak oluk yarısının doldurma oranı farklıdır, bu da farklı seyreklere yol açar, motor kaybını, ısı dağılmasını, gücü vb.
Bobin Tasarım Açısı: İçi boş fincan motorunun sarma tasarımı düz sarma tipine, eğik sarma tipine ve eyer tipine bölünebilir.
Düz sargı: Bobinin teli, konsantre bir sarma yapısı oluşturan motorun eksenine paraleldir. Düz yaralı bobinin tasarım fikri, önce sıradan dairesel emaye kablosunu sarma kalıbı üzerindeki dönüş sayısının gereksinimine göre sarmak ve daha sonra sarmayı telin çekirdek şaftına bağlamak ve daha sonra her iki uçtaki bağlayıcıyı iyileştirmek ve formda kullanmaktır. Nispeten konuşursak, düz sargının sonu tork üretmez ve armatür ağırlığını ve armatür direncini arttırır.
Eğik sarma: petek sarısı olarak da bilinen petek sarma yöntemi kullanılır, muslukları ortada bırakır, sürekli rüzgar yapabilmek için elemanın ve armatür ekseninin etkili tarafını belirli bir eğim açısına dönüştürmek gerekir. Bu sarma yönteminin uç boyutu küçüktür, ancak eğik sargı sürekli sarma belirli bir çizgi açısı gerektirdiğinden, emaye tel örtüşür ve yuva doldurma hızı düşüktür. Düz yara tipi ile karşılaştırıldığında, eğimli sarma armatürü, armatür ağırlığını azaltarak uç sargısı yoktur ve küçük atalet moment, küçük zaman sabiti, iyi sürükleme özellikleri ve büyük çıkış torku avantajlarına sahiptir. Almanya'da Faulhaber ve İsviçre'de Portescap çoğunlukla eğimli sargı kullanıyor.
Eyer Tipi: Konsantrik veya Rhomboid sargısı olarak da bilinir, şekilli bir bobin sarma yöntemi ve daha sonra kablolama kullanılır, yani kendi kendine yapışkanlı tel özel bir şekillendirme sarma kalıbına sarılır ve armatür kupası çoklu şekillendirme düzenlemelerinden yapılmıştır. Sargı sırasında, iki bobin katmanı düzgün bir şekilde ve şekillendirilmiş, bu da yeniden şekillendirildikten sonra armatür kabının boyutunu kontrol etmek ve yuva doldurma hızını iyileştirmek için uygundur. Aynı zamanda, bu yöntem yüksek üretim verimliliğine sahiptir ve seri üretim için uygundur. Eyer sarma armatür ucu, daha az üst üste binen katmanlara, küçük hava boşluğuna ve kalıcı mıknatısın yüksek kullanım oranına sahiptir, bu da motorun güç yoğunluğunu artırır. İsviçre'deki bazı Maxon ürünleri eyer tipi sargı kullanır.
Sarma işlemi bakış açısı: Üretim teknolojisi bakış açısından, bobinin biçimlendirme yöntemine göre esas olarak üç kategoriye ayrılmıştır: manuel sarma, sarma ve bir kerelik oluşturma üretimi.
1) Manuel sarma. Pim yerleştirme, manuel sarma, manuel kablolama ve üretilecek diğer adımlar dahil olmak üzere bir dizi karmaşık işlemle. Yüksek derecede özelleştirme gerektiren ürünler için uygundur, ancak üretim verimliliği ve ürün istikrarı sınırlıdır.
2) Sargı Üretim Teknolojisi. Sargı üretim teknolojisi yarı otomatik üretimdir, emaye tel, önce elmas şeklindeki bir kesit ile ana şafta sırayla sarılır ve gerekli uzunluğa ulaştıktan sonra çıkarılır ve daha sonra bir tel plakaya düzleştirilir ve son olarak tel plaka bardak şekilli bir bobine sarılır. 'Sarma içi boş fincan armatür üretim süreci ve ekipmanı ' sarma işlemine göre, bir sonraki sarma makinesi, yıllık 30.000 birim çıkış elde etmek için 4 işçi ile yapılandırılabilir, ancak sarma sınırlaması, 7mm'den daha az, daha az 12mm'den daha az ürün ile daha küçük kurbanları sarmak zordur. Genel olarak, sarma işleminin üretim verimliliği nispeten yüksektir ve orta ölçekli üretim gereksinimlerini karşılayabilir. Bununla birlikte, yüksek manuel katılım oranı, bitmiş ürünün tutarlılığına yol açar, otomatik üretim kadar iyi olmayabilir ve içi boş bardak bobin sarısının daha küçük boyutunu karşılamak zordur.
3) Bir kalıplama üretim teknolojisi. Otomasyon ekipmanı aracılığıyla sarma makinesi, bir iş mili kuralına göre emaye bir tel olacaktır, kaldırıldıktan sonra bir bardağa sarılma, bir kalıplama, çoklu işlemleri yuvarlamaya ve düzleştirmeye gerek yok, yüksek derecede otomasyon, böylece üretim verimliliği ve bitmiş ürün tutarlılığı daha iyidir; Ancak karşılık gelen açık ekipman yatırımı daha yüksek olacaktır.
Yurtdışı sarma süreci erken gelişti, otomasyon derecesi yerliden daha yüksek. Yerli esas olarak sarma üretimini benimser, süreç daha karmaşıktır, işçilerin emek yoğunluğu büyüktür, bobini daha kalın tel çapı ile tamamlayamaz ve hurda oranı yüksektir. Yabancı ülkeler esas olarak bir kerelik yara üretim teknolojisi, yüksek derecede otomasyon, yüksek üretim verimliliği, bobin çapı aralığı, iyi bobin kalitesi, sıkı düzenleme, motor tipleri, iyi performans kullanıyor.
Endüstriyel zincir bağlantıları ve aşağı akış uygulamaları
İçi boş fincan motorun yukarı akışı hammaddeler ve parçalardır, hammaddeler arasında bakır, çelik, manyetik çelik, plastik vb. Endüstriyel zincirin aşağı akışı uygulama sonudur ve içi boş bardak motor, yüksek hassasiyet, sabit çalışma ve güçlü kontrol özelliklerine sahiptir, bu da yüksek uçlu elektrik tahrik alanının katı gereksinimlerini karşılamaktadır, bu nedenle esas olarak havacılık, tıbbi ekipman, endüstriyel otomasyon ve robotik ve diğer üst düzey alanlarda kullanılır. Aynı zamanda, içi boş fincan motor, ofis otomasyonu, elektrikli aletler vb. Gibi sivil alanda kademeli olarak uygulanır.
Umut verici bir içi boş fincan motor
Demir çekirdeği olmayan benzersiz tasarımına sahip, yüksek hız, yüksek verimlilik, yüksek dinamik tepki ve havacılık, tıbbi ekipman ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan diğer önemli avantajlar gösteren içi boş fincan motor, insansı robot el esnekliğinde de önemli bir etkiye sahiptir. Maxon ve Faulhaber gibi denizaşırı işletmeler şu anda ilk hareket avantajına sahip olsa da, yerli üreticilerin teknik seviyesinin sürekli iyileştirilmesi ve insansı robot pazarının hızlı gelişimi ile yerli içi boş kupa motorları yeni kalkınma fırsatlarını başlatacak.
