Гуманоїдні роботи стали сяючою перлиною в галузі штучного інтелекту.
В останні роки гуманоїдні роботи стали сяючою перлиною в галузі штучного інтелекту з їх широким застосуванням у багатьох галузях, таких як медична допомога та обслуговування. Для подальшого сприяння розвитку галузі місцеві органи влади запровадили політику щодо підвищення підтримки гуманоїдних роботів та їх ключових компонентів. У ланцюзі промисловості гуманоїдних роботів порожниста чашка мотор відіграє важливу роль у системі контролю руху гуманоїдного робота, такому як основна компонент руки Tesla Humanoid Robot, - це двигун порожнистої чашки, єдиний вузол роботів 12 (6 правої руки). Ця стаття має на меті обговорити технічні характеристики, стан ринку та майбутні перспективи двигуна порожнистого Кубка через дослідження.
Що є Порожня чашка мотор
1. Концепція та класифікація двигуна
Електричний двигун - це пристрій, який перетворює електричну енергію в механічну енергію. Він використовує напружену котушку (тобто намотування статора) для генерування обертового магнітного поля і використовується для ротора (наприклад, алюмінієвої рами, закритої алюмінієвої клітки) для утворення магнітоелектричного обертового моменту, який повинен перетворити силу, що генерується потоком у магнітному полі в обертаючу дію. Принцип полягає в тому, щоб використовувати магнітне поле для примусового струму, щоб змусити двигун обертатися.
Основний принцип обертання двигуна: навколо постійного магніту з обертовою осі, 1 обертайте магніт (так що генерується обертове магнітне поле), 2 відповідно до принципу N -полюса та гетеропольного полюса S, 3 -го полюсного відштовхування, 3 магніт з обертовою осі обертається.
У двигуні насправді струм, що протікає через дріт, створює навколо нього обертове магнітне поле (магнітна сила), що призводить до обертання магніту. Коли дріт накладається в котушку, магнітна сила синтезується, утворюючи великий потік магнітного поля (магнітний потік), в результаті чого полюси N і S. Вставляючи залізне ядро в котушку з дроту, лінії магнітних поля стають легшими в проходженні і можуть створити сильнішу магнітну силу.
Структура двигуна в основному складається з двох частин: статора та ротора.
СТАТОР: Стаціонарна частина двигуна, основна структура якої включає магнітний полюс, намотування та кронштейн. Магнітний полюс - це частина двигуна, яка генерує магнітне поле, яке зазвичай складається з залізного ядра та котушок. Намовідка - це котушка в статорі, зазвичай складається з провідників та ізоляції, роль якої полягає у створенні магнітного поля, коли електричний струм проходить через нього. Кронштейн - це опорна структура статора, зазвичай виготовлена з алюмінієвого сплаву та інших матеріалів, з хорошою стійкістю до корозії та міцністю.
Ротор: обертова частина двигуна, основна структура якої включає арматуру, підшипники та кінцеві ковпачки. Арматура - це котушка в роторі, як правило, складається з провідників та ізоляції, роль якої полягає у створенні магнітного поля, коли електричний струм проходить через нього. Підшипники - це опорна конструкція ротора, зазвичай виготовлена зі сталі або кераміки, з хорошим зносом та корозійною стійкістю. Кінцева кришка - це кінцева структура двигуна, зазвичай виготовлена з алюмінієвого сплаву та інших матеріалів, з хорошою герметизацією та міцністю.
2, порожниста чашка визначення та класифікація
У 1958 році докторфф Аулхабер розробив похилу технологію обмотки котушки та отримав відповідний патент на двигун порожнистої чашки в 1965 році, відзначаючи появу двигуна порожнистої чашки, а його творча конструкційна конструкція дозволяє двигун бути як меншим розміром, так і більшою ефективністю. Двигун порожнистої чашки належить до постійного сервомотору Magnet Magnet, конструкція двигуна показана на наступному малюнку, в основному складається з статора та ротора. Статор складається з кремнієвої сталевої листа та обмотки котушки, а кремнієва сталева листа без конструкції канавки зуба може уникнути ефекту канавки зуба та зменшити втрату заліза та втрату вихрового струму. Ротор складається з постійного магніту, обертового валу та його фіксованих деталей, а двигун використовує постійний магніт кільця, який легко обробляти та встановити.
Порівняно зі звичайними двигунами, найбільша особливість ротора полягає в тому, що він пробивається через структуру ротора традиційного двигуна в конструкції, і використовує неядерний ротор, також відомий як порожнистий ротор чашки. Ротор-це порожниста конструкція у формі чашки, оточена обмотками та магнітами. У звичайних двигунах роль залізного ядра в основному: 1) Концентрат і керування магнітним полем: залізне ядро виготовлене з матеріалу з високою магнітною проникністю (наприклад, кремнієвою сталевою листом), який може сконцентрувати та керувати магнітним потоком, тим самим покращуючи міцність магнітного поля та ефективність двигуна; 2) Підтримка обмотки: залізне ядро забезпечує сильну опорну структуру для обмотки, гарантуючи, що обмотка підтримує стабільну форму та положення під час роботи двигуна. У порожнистій чашці мотор тонкостінний порожнистий циліндр використовується як ротор, а порожнистий циліндр намотується безпосередньо всередині обмотки без додаткової опори для ядра. Переваги конструкції беззастережної роботи: 1) Викладання вихрових струму та гістерезису: залізне ядро у загальному двигуні призведе до втрати вихрового струму та гістерезису в змінному магнітному полі, що знизить ефективність двигуна. Двигун порожнистої чашки використовує беззасновник ротора, який повністю виключає ці втрати, тим самим покращуючи ефективність перетворення енергії двигуна. 2) Зменшіть вагу та момент інерції: конструкція без ядра значно знижує вагу ротора, роблячи весь мотор світлішим. У той же час, зменшення моменту інерції дозволяє двигун мати швидшу швидкість реагування та більш високе прискорення, що дуже корисно для сценаріїв застосування, які потребують швидкого запуску та зупинки.
У той же час точна конструкція порожнистої конструкції циліндрів та замикання обмотки може оптимізувати розподіл магнітного поля всередині двигуна порожнистої чашки, зменшити магнітну витоку та втрати енергії та ще більше підвищити ефективність та продуктивність двигуна.
Двигун порожнистої чашки можна розділити на два види відповідно до його комутаційного режиму: один - двигун щітки порожнистої чашки, який приймає механічний режим комутації вуглецевої щітки; Інший - це безчесний двигун порожнистої чашки, який замінює комутацію пензлика електронною комутацією, уникаючи електричних частинок іскри та тонера, що утворюються під час роботи двигуна пензля, зменшуючи шум і збільшуючи термін служби двигуна. Від порівняння різних продуктів електричних приладів Mingzhi на наступній фігурі видно, що в двигуні безщільної порожнистої чашки не потрібно, але датчик залу виявляє сигнал магнітного поля ротора, перетворює механічну реверсацію в електронний розворот сигналу, а далі спрощує фізичну структуру порожнистого чашки двигуна.
3, порожнисті переваги моторного чашки
Двигун порожнистої чашки проривається через роторну структуру традиційного двигуна в структурі, зменшує втрату потужності, спричинену утворенням вихрового струму в залізному ядрі, і його маса та момент інерції значно зменшуються, тим самим зменшуючи механічну втрату енергії самого ротора. Підсумовуючи, двигун порожнистої чашки має переваги високої щільності потужності, тривалого терміну служби, швидкої реакції, високого пікового крутного моменту, хорошого розсіювання тепла тощо.
Висока щільність потужності: щільність потужності двигуна порожнистої чашки - це відношення вихідної потужності до ваги або об'єму. З точки зору ваги, непрофільний ротор легший, ніж звичайний ротор ядра; З точки зору ефективності, безземний ротор усуває вихровий струм та гістерезис, що генерується ротором беззахистів, підвищує ефективність мікромоторів та забезпечує високу вихідну та вихідну потужність. Максимальна ефективність більшості порожнистих моторів чашок становить понад 80%, тоді як максимальна ефективність більшості двигунів DC Brush, як правило, становить близько 50%. Нижня вага та більш висока ефективність дозволяють порожнистим чашним двигунам досягти більшої щільності потужності. Тому двигун порожнистої чашки особливо підходить для додатків, що працюють на батареї, які потребують тривалих періодів роботи, таких як портативні насоси для відбору проб, гуманоїдних роботів, біонічні руки, ручні електроінструменти та інші програми.
Висока щільність крутного моменту: беззасновна конструкція зменшує вагу ротора та моменту інерції, а низький момент інерції означає, що двигун може прискорюватися і сповільнюватися швидше, тим самим здатним генерувати більше крутного моменту за короткий час; У той же час, відсутність залізного ядра робить порожнисту чашку двигун більш компактним, меншим та здатним забезпечити більш високий вихід крутний момент у обмеженому просторі.
Довгий термін служби: Кількість обернених шматочків двигуна порожнистої чашки робить струм коливання та індуктивність двигуна меншим при зворотній ситуації, значно зменшуючи електричну корозію системи реверсування під час процесу реверсування, щоб мати довше життя. Згідно з даними 'Дослідження додатків щодо індивідуального управління двигунами Hollow Cup ', життя матових двигунів постійного струму, як правило, становить лише кілька сотень годин, а тривалість життя двигунів Hollow Cup зазвичай становить від 1000 до 3000 годин, що може забезпечити більш тривалу надійну роботу.
Швидка швидкість реакції: традиційний двигун має відносно великий момент інерції через існування залізного ядра, тоді як порожнистий мотор чашки компактний, а ротор-це котушка для самопідтримування у формі чашки, тому вага легша, а його менший момент інерції також робить двигун порожнистої чашки, чутливі характеристики коригування старту. Згідно з 'дослідницьким прогресом порожнистої чашки мікромотору та котушки ', механічна постійна часова моторна мотор становить близько 100 мс, тоді як механічна константа часу порожнистої чашки - менше 28 мс, а деякі продукти - навіть менше 10 мс.
Високий піковий крутний момент: співвідношення пікового крутного моменту та безперервного крутного моменту порожнистої чашки дуже великий, оскільки процес струму, що піднімається до пікової константи крутного моменту, не змінюється, а лінійна залежність між струмом і крутний момент може змусити мікромотор виробляти великий піковий крутний момент. Після того, як звичайний ядровий двигун постійного струму досягає насичення, незалежно від того, що струм збільшується, крутний момент двигуна постійного струму не збільшиться.
Хороший розсіювання тепла: поверхня порожнистого ротора чашки має потік повітря, краще, ніж показник теплового розсіювання ротора, емальований дріт ротора серцевини вбудований у кремній сталевий паз, поверхневий потік поверхні котушки менший, підвищення температури більший, при тих же умовах потужності, підйом температури порожнистого чашки двигуна DC менший.
4, технічний шлях порожнистого чашного мотора
Ключовим кроком у виробництві моторного мотора порожнистої чашки є виробництво котушки, тому процес дизайну котушки та обмотки стають його основними бар'єрами. Діаметр, кількість поворотів та лінійність дроту безпосередньо впливають на основні параметри двигуна. Основний бар'єр обмотки котушки безпосередньо відображається в конструкції котушки, оскільки різні типи обмотки мають відмінності в швидкості автоматизації та споживання міді. З іншого боку, він також відображається в спорядженні обмотки та методу обмотки, а швидкість наповнення порожнистої чашки, рани різної обмотки, відрізняється, що призводить до різних рідких, безпосередньо впливає на втрату двигуна, розсіювання тепла, потужність тощо.
Кут дизайну котушки: Намовна конструкція порожнистої чашки двигуна можна розділити на прямий тип обмотки, косу типу обмотки та тип сідла.
Пряма звивиста: дріт котушки паралельна осі двигуна, утворюючи концентровану звивисту структуру. Дизайнерська ідея прямолінійної котушки полягає в тому, щоб спочатку обмотати звичайний круговий емальований дріт на звивистій штампі відповідно до вимоги кількості поворотів, а потім з’єднати обмотку на вал ядра дроту, а потім використовувати в'яжуть на обох кінцях для вилікування та форми. Відносно кажучи, кінець прямої обмотки не виробляє крутний момент і збільшує вагу арматури та стійкість до арматури.
Коса намотування: Також відомий як обмотка стільника, застосовується метод обмотки соти, що залишає крани посередині, щоб мати можливість безперервно вітатися, необхідно зробити ефективну сторону елемента та вісь арматури в певний кут нахилу. Кінцевий розмір цього методу обмотки невеликий, але оскільки коса безперервна обмотка потребує певного кута лінії, емальованого дроту перекривається, а швидкість заповнення слотів низька. У порівнянні з прямим типом рани, похила обмотка арматури не має кінцевої обмотки, зменшуючи вагу арматури та має переваги невеликого моменту інерції, невеликої постійної часу, хороших характеристик перетягування та великого вихідного моменту. Фолхабер у Німеччині та Портескап у Швейцарії здебільшого використовує похилу звивисту.
Тип сідла: також відомий як концентрична або ромбоїдна обмотка, метод обмотки у формі котушки, а потім використовується електропроводка, тобто самостійний емальований дріт накладається на спеціальну форму, що утворює намотування, а чашка арматури виготовлена з декількох композицій формування. При звивисті два шари котушок розташовані акуратно і формуються, що зручно контролювати розмір чашки арматури після переробки та покращення швидкості наповнення слотів. У той же час цей метод має високу ефективність виробництва і підходить для масового виробництва. Кінець арматури сідла має менше шарів, що перекриваються, невеликий проміжок повітря та висока швидкість використання постійного магніту, що покращує щільність потужності двигуна. Деякі продукти Максона в Швейцарії використовують обмотку сідла.
Точка зору процесу звивистої: з точки зору виробничої технології, відповідно до методу формування котушки, в основному поділяється на три категорії: ручне намотування, обмотка та одноразове формування виробництва.
1) Ручна обмотка. Через низку складних процесів, включаючи вставку штифтів, ручну обмотку, ручну проводку та інші кроки для виробництва. Він підходить для продуктів, що потребує високого ступеня налаштування, але ефективність виробництва та стабільність продукції обмежені.
2) Технологія виробництва обмотки. Технологія виготовлення намотування є напівавтоматичним виробництвом, емальований дріт спочатку послідовно намотується в основний вал з діамантоподібним поперечним перерізом, і його видаляють після досягнення необхідної довжини, а потім сплющуються в дротяну пластину, і нарешті дротяна пластина передається в котушку у формі чашки. Відповідно до процесу виробництва арматури та обладнання для обмотки порожнистої чашки ', наступна машина для обмотки може бути налаштована з 4 працівниками для досягнення щорічного виходу 30 000 одиниць, але обмеженням обмотки є те, що він більш придатний для діаметра порожнистої чашки 20-30 мм, що складається з меншими котушками з 12 мм. Загалом, ефективність виробництва процесу обмотки відносно висока, і він може відповідати вимогам середнього виробництва. Однак високий рівень участі в посібниках призводить до узгодженості готового продукту може бути не таким хорошим, як автоматизоване виробництво, і важко зустріти менший розмір обмотки порожнистої чашки.
3) Одна технологія виробництва ліплення. Наглядна машина за допомогою обладнання для автоматизації буде емальованим дротом відповідно до правила шпинделя, обмоткою котушки в чашку після видалення, одне ліплення, не потрібно котитися та вирівняти кілька процесів, високий ступінь автоматизації, тому ефективність виробництва та узгодженість готової продукції краще; Але відповідна інвестиція вперед обладнання буде вищою.
Процес закордонного обмотки розвивався рано, ступінь автоматизації вищий, ніж побутовий. В основному вітчизняне виробництво звивистого, процес є більш складним, інтенсивність праці робітників велика, не може завершити котушку з більш товстим діаметром дроту, а швидкість брухту висока. Іноземні країни в основному використовують одноразову технологію виробництва ран, високий ступінь автоматизації, високу ефективність виробництва, діаметр котушки, хороша якість котушки, тісне розташування, типи моторів, хороші показники.
Посилання на промислові ланцюги та додатки нижче за течією
Вгорі двигуна порожнистої чашки - сировина, а деталі, сировина включає мідь, сталь, магнітну сталь, пластик тощо, деталі включають підшипники, пензлики, комутатори тощо. Середні досягнення промислового ланцюга - це виробники двигунів. Нижче за течією промислового ланцюга є кінець застосування, а двигун порожнистої чашки має характеристики високої чутливості, стабільної експлуатації та сильного контролю, що відповідає суворим вимогам високого класу електричного приводу, тому він в основному використовується в аерокосмічній, медичній техніці, промисловому автоматизації та робототехніці та інших полях високого класу. У той же час, двигун порожнистої чашки також поступово застосовується в цивільному полі, таких як автоматизація офісу, електроінструменти тощо.
Багатообіцяючий мотор порожнистої чашки
Мотор порожнистої чашки з його унікальною конструкцією без залізного ядра, що демонструє високу швидкість, високу ефективність, високу динамічну реакцію та інші значні переваги, широко використовувані в аерокосмічній, медичній техніці та інших галузях, в гнучкості руки гуманоїдного робота також має значний вплив. Хоча закордонні підприємства, такі як Maxon та Faulhaber, мають першу перевагу в даний час, з постійним вдосконаленням технічного рівня вітчизняних виробників та швидким розвитком ринку гуманоїдних роботів, вітчизняні двигуни для порожнистих кубків сприятимуть новим можливостям розвитку.
