Mi az a keret nélküli motor

Sok beszerzési menedzser és mérnök hajlamos összekeverni a keret nélküli motorokat a hagyományos szervo nyomatékú motorokkal , vagy akár azt is feltételezi, hogy a keret nélküli motor egyszerűen szabványos motor, eltávolított házzal.

Valójában a keret nélküli motor nem egy teljes motor, amely közvetlenül telepíthető és működtethető . Ehelyett ez egy mag elektromágneses motorkomponensek halmaza , amely elsősorban állórészből és forgórészből áll. Nem tartalmazza a házat, a csapágyakat, a kimenő tengelyt, a végburkolatokat vagy más mechanikai szerkezeteket. A mérnököknek a motort közvetlenül magába a berendezésbe kell integrálniuk.

Alapvető definíció és alapstruktúra

Mi az a keret nélküli motor?

A hagyományos szervomotor egy komplett, önálló motor. Háza, csapágyai, tengelye és tekercsei teljesen integráltak. A felhasználók egyszerűen felszerelik a motort, és a terhelést egy tengelykapcsolón keresztül csatlakoztatják a használat előtt.

Ezzel szemben a keret nélküli motort két fő összetevőként szállítják:

Állórész (laminált mag tekercsekkel) + Rotor (állandó mágnesekkel)

Nem tartalmaz házat, csapágyakat, kimenő tengelyt vagy végburkolatokat.

Maga a berendezésház szolgál motorházként, míg a berendezés saját csapágyai támasztják a forgórészt. A gép főtengelye közvetlenül áthalad a rotor furatán, így a motor a teljes gép szerves részévé válik.

A két fő komponens elemzése

Állórész:
Az állórész rétegelt szilícium-acél lemezekből és réz tekercsekből áll. Biztonságosan rögzítve van a berendezés házába, és forgó mágneses mezőt generál, amikor áram alá helyezik.

Egyes modellek beépített hőmérséklet-érzékelőkkel rendelkeznek a túlmelegedés elleni védelem érdekében. A Hall-érzékelők és a jeladó-rögzítési alapok az ügyfelek igényei szerint is konfigurálhatók.

Rotor:
A forgórész nagy teljesítményű állandó mágneseket tartalmaz, vagy azokhoz van kötve, és közvetlenül a gép forgó főtengelyére van felszerelve, és a teherrel együtt forog.

A keret nélküli motorok általában két szerkezeti konfigurációban kaphatók: belső forgórészes és külső rotoros kivitelben.

• A belső forgórészes motorok kisebb tehetetlenséggel és gyorsabb reakcióval rendelkeznek.

• A külső forgórészes motorok nagyobb forgórész-átmérővel rendelkeznek, és nagyobb nyomatékot biztosítanak alacsony fordulatszámon, így alkalmasak nagy igénybevételű csuklós alkalmazásokhoz.

Hogyan működik a keret nélküli motor?

A működési elve lényegében megegyezik a kefe nélküli szervomotoréval.

A szervohajtás háromfázisú árammal látja el az állórész tekercseit, forgó mágneses teret hozva létre. Ez a mágneses mező készteti az állandó mágneses rotor szinkron forgását.

zárt hurkú szabályozására általában külső jeladót használnak A helyzet, a fordulatszám és a nyomaték .

A fő különbség az, hogy az összes mechanikai tartószerkezetet maga a gép biztosítja , míg a nyomaték és a forgási sebesség létrehozásáért elsősorban a motor alkatrészei felelősek.

Keret nélküli motor vs. hagyományos zárt szervomotor

A keret nélküli motorok fő előnyei

Rendkívül nagy nyomatéksűrűség, kisebb méret és kisebb súly

A motorház és a szükségtelen mechanikai szerkezetek kiiktatásával a keret nélküli motorok jelentősen csökkenthetik az axiális hosszt, miközben megőrzik ugyanazt a nyomatékkimenetet.

A teljes berendezés tömege körülbelül -kal csökkenthető 20-40% , így a keret nélküli motorok különösen alkalmasak helyszűke és súlyérzékeny alkalmazásokhoz, például robotcsuklókhoz, kézi orvosi eszközökhöz és levegőben szállított berendezésekhez.

Megszünteti a közbenső sebességváltót, a nulla holtjátékot és a nagyobb pozicionálási pontosságot

A forgórész közvetlenül a tehertengelyre szerelhető, kiküszöbölve az olyan közbenső erőátviteli alkatrészeket, mint a tengelykapcsolók, vezérműszíjak és fogaskerekek.

Ez segít kiküszöbölni a sebességváltó holtjátékát, növeli a rendszer merevségét, javítja a reakciósebességet, és rendkívül nagy ismétlési pozicionálási pontosságot ér el.

Ennek eredményeként a keret nélküli motorok különösen alkalmasak precíziós mozgási alkalmazásokhoz.

Magas szintű integráció és nagyobb tervezési rugalmasság

Sok keret nélküli motor nagy üreges gyűrűs kialakítással rendelkezik. A kábelek, csövek és egyéb alkatrészek közvetlenül áthaladhatnak a motor központi üreges furatán.

Ez nagymértékben leegyszerűsíti a belső kábelvezetést, és különösen hasznos olyan alkalmazásokban, mint a robotcsuklók és a forgóasztalok.

Rugalmas hőkezelés

Mivel az állórész közvetlenül a berendezés házához rögzíthető, a gépház maga szolgálhat hőelvezető alapként.

A rendszer használhat természetes hűtést, vagy beépíthet víz- vagy olajhűtő csatornákat, így a keret nélküli motorok alkalmasak folyamatos, nagy nyomatékú működésre.

Speciális környezetekhez és testreszabott exportalkalmazásokhoz alkalmas

A motor alkatrészei speciálisan védhetők az igényes működési környezetekhez, beleértve a vákuumot, a magas és alacsony hőmérsékletű, valamint magas páratartalmú alkalmazásokat.

Ez alkalmassá teszi őket orvosi berendezésekhez, repülőgép-rendszerekhez, félvezető berendezésekhez és más alkalmazásokhoz, amelyekhez nemzetközi tanúsítványra van szükség az exportpiacokon.

A keret nélküli motorok belső korlátai

Magasabb rendszerszintű mérnöki követelmények

A keret nélküli motor nem plug-and-play megoldás. A berendezésmérnöki csapatnak kell kezelnie a mechanikai szerkezet tervezését, a csapágyválasztást, az állórész-rotor koncentrikusságát, a jeladó integrációját és a hőkezelést.

A fejlesztési munkaterhelés ezért lényegesen nagyobb, mint a hagyományos szervomotoroké, így a keret nélküli motorok kevésbé alkalmasak kis projektekre vagy gyors prototípuskészítésre.

A hőkezelés a berendezéstervezés felelősségévé válik

A keret nélküli motornak nincs saját integrált hűtőszerkezete.

Ha a berendezés nem biztosít megfelelő hőleadást, a folyamatos működés könnyen túlmelegedési riasztást vagy állandó mágneses lemágnesezést eredményezhet.

Ez az egyik leggyakoribb hibapont a tengerentúli berendezések projektjeiben.

Szigorú összeszerelési követelmények

Az állórész és a forgórész közötti légrés nagyon kicsi. A helytelen beállítás vagy az excenteres összeszerelés rendellenes áramot, túlzott vibrációt, valamint az állandó mágnes súrlódását vagy károsodását okozhatja.

Ezért szigorú követelményeket támasztanak a gyári összeszerelési folyamatokkal, szerelvényekkel és szerszámokkal szemben.

Kis tételes projektek esetén a teljes költség nem lehet alacsonyabb

Maga a motorkészlet költségelőnyt kínálhat. Ha azonban a mechanikai fejlesztést, a szerszámokat, a kódolókat, a csapágyakat és az egyéb alkatrészeket tartalmazza, egy kis tételes projekt teljes költsége valójában magasabb lehet, mint egy komplett szervomotor vásárlása.

A keret nélküli motorok költségelőnyei általában nyilvánvalóbbak a nagy volumenű OEM-gyártásban.

Mikor válasszon hagyományos, zárt szervomotort?

Szabványos automatizálási sorok, hagyományos szerszámgépek, szállítószalag-rendszerek, korlátozott mérnöki erőforrásokkal rendelkező projektek, gyors telepítési követelmények vagy kis szériás prototípusok esetében általában a komplett szervomotor a jobb választás.

Csökkenti a fejlesztés bonyolultságát és a projekt általános kockázatát.

A keret nélküli motorok főbb alkalmazási területei

Robotika – A legnagyobb alkalmazáspiac

A fő alkalmazási területek az együttműködő robotok, a humanoid robotcsuklók, a négylábú robotok és az exoskeleton robotok.

Az üreges keret nélküli motorok a robotcsuklók egyik fő megoldásává váltak, mivel korlátozott beépítési helyen nagy nyomatékot képesek leadni, miközben kényelmes belső kábelvezetést biztosítanak.

A globális OEM-kereslet folyamatosan növekszik.

Precíziós orvosi berendezések

Az alkalmazások közé tartoznak a sebészeti robotok, a rehabilitációs berendezések és az orvosi forgóasztalok.

Az orvosi berendezések szigorú követelményeket támasztanak a méretre, súlyra, tisztaságra és biztonságra vonatkozóan.

A keret nélküli motorok közvetlenül a berendezésbe integrálhatók, minimálisra csökkentve a kitett erőátviteli alkatrészeket, és elősegítve a tengerentúli orvosi berendezések tanúsítási követelményeinek teljesítését.

Félvezető és precíziós automatizálás

Az alkalmazások közé tartoznak a lapka forgó fokozatai és a precíziós ellenőrző forgó mechanizmusok.

Ezek a rendszerek előnyben részesítik a nulla holtjátékot és a nagy merevséget. A terhelés közvetlen meghajtása csökkenti a hagyományos átviteli rendszerek által okozott hibákat.

Repülési és speciális célú berendezések

Az alkalmazások közé tartoznak a levegős működtetők és az elektrooptikai vagy szenzoros gimbalok.

Ezek az alkalmazások szigorú súlyszabályozást és megbízható működést igényelnek magas és alacsony hőmérsékleti körülmények között is.

Csúcskategóriás szerszámgépek és közvetlen meghajtású forgóasztalok

A keret nélküli motorok közvetlenül a forgóasztalokba integrálhatók, hogy közvetlen hajtású forgást biztosítsanak.

Ez kiküszöböli a hagyományos csiga-kerekes átviteli mechanizmusokat, miközben javítja a forgási sebességet és a pozicionálási pontosságot.

Nem javasolt alkalmazások:
Hagyományos gyártósorok, szabványos gravírozóberendezések és egyszerű átviteli mechanizmusok esetén a keret nélküli motor használata csak növelheti a fejlesztés bonyolultságát anélkül, hogy jelentős teljesítményelőnyöket biztosítana.

Öt kulcsfontosságú pont a keret nélküli motor kiválasztásához és integrálásához

Különböztesse meg a folyamatos nyomatékot a csúcsnyomatéktól

A motor kiválasztását a berendezés tényleges működési feltételein kell alapulnia.

A mérnököknek különbséget kell tenniük a folyamatos RMS nyomaték és a rövid távú csúcsnyomaték között.

Sok vásárló csak a csúcsnyomaték alapján választja ki a motorokat, miközben figyelmen kívül hagyja a hosszú távú működés során a folyamatos nyomatékkövetelményeket. Ez túlmelegedést és motorhibát okozhat.

A különböző tengerentúli piacokra és működési környezetekre exportált berendezések esetében mindig elegendő nyomaték biztonsági tartalékot kell fenntartani.

Mechanikai szerkezet és koncentrikusság szabályozás

Az állórészt biztonságosan a gépvázhoz kell rögzíteni, míg a forgórészt szilárdan a főtengelyhez kell csatlakoztatni.

Az állórész-rotor légrést szigorúan be kell tartani.

A nem megfelelő koncentrikusság rezgést, zajt és az állandó mágnes kopását okozhatja.

Az exportra szánt berendezéseknél figyelembe kell venni a szállítási vibrációt is az óceáni áruszállítás során, és megfelelő kilazulásgátló szerkezeti terveket kell megvalósítani.

A hőkezelés kritikus fontosságú

A keret nélküli motorok nem rendelkeznek integrált hűtőrendszerrel.

Folyamatos nagy terhelés mellett a hőleadás jellemzően az alumínium házon vagy más gépszerkezeteken múlik. Szükség esetén vízhűtésre lehet szükség.

A tengerentúli ügyfelek körében gyakori probléma, hogy a motort közvetlenül, teljes terhelésen táplálják anélkül, hogy megfelelő hőpályát terveznének. A motor rövid időn belül túlmelegedhet.

A trópusi és magas hőmérsékletű piacokra exportált berendezések esetében további hőtartalékot kell figyelembe venni.

Párosítsa a visszajelzési kódolót a szervo meghajtóval

Maga a keret nélküli motor általában nem tartalmaz kódolót.

A berendezés gyártójának ki kell választania és integrálnia kell egy kódolót az alkalmazásnak megfelelően.

A kódoló pontosságának, kommunikációs protokolljának és szerelési méreteinek teljes mértékben kompatibilisnek kell lenniük a szervohajtással.

A hajtásnak támogatnia kell a kefe nélküli nyomatékú motor / szervo működését . Előfordulhat, hogy egy szabványos általános célú hajtás nem tudja teljes mértékben kihasználni a keret nélküli motor teljesítményét.

Értékelje a megcélzott ügyfél mérnöki képességeit

Ha egy tengerentúli végfelhasználó nem rendelkezik elegendő mechanikai integrációs képességgel, általában nem ajánlott keret nélküli motort laza alkatrészekként szállítani.

A helytelen összeszerelés könnyen a berendezés meghibásodásához vezethet.

A tengerentúli OEM-ügyfelek számára a HOLRY szabványosított keret nélküli motorkészleteket kínál teljes összeszerelési utasításokkal és műszaki dokumentációval együtt , segítve a nemzetközi ügyfelek integrációs kockázatának csökkentését.

Gyakori félreértések a keret nélküli motorokkal kapcsolatban

1. tévhit: A keret nélküli motor egyszerűen egy hagyományos szervomotor a ház nélkül

A keret nélküli motor lényegében egy elektromágneses motoregység.

A csapágyakat, a hőkezelést, a visszacsatoló rendszereket és a mechanikai tartószerkezeteket kívülről kell megtervezni.

Nem helyettesítheti egyszerűen a teljes szervomotort. A mechanikai rendszer újratervezése nélküli közvetlen csere elkerülhetetlenül integrációs problémákat okoz.

2. tévhit: A motor kiválasztásának csak a csúcsnyomatékon kell alapulnia

A csúcsnyomaték csak rövid távú működés esetén érhető el.

A hosszú távú működéshez sokkal fontosabb a folyamatos nyomaték és a hőkezelés.

Még egy nagy teljesítményű motor is túlmelegedhet és állandó mágneses lemágnesezést szenvedhet, ha a hűtőrendszer nem megfelelő.

3. tévhit: A keret nélküli motorok mindig csökkentik a kis szériás prototípusok költségeit

Kis szériás projekteknél a fejlesztés, szerszámozás, kódoló, csapágy és egyéb támogató költségek jelentősen növelhetik a teljes beruházást.

A keret nélküli motorok teljes költségelőnyét általában a nagy mennyiségű OEM gyártás során realizálják.

4. tévhit: A koncentrikusságot nem kell szigorúan ellenőrizni

Mivel az állórész-rotor légrés rendkívül kicsi, a szerelvény hibája a forgórész és az állórész érintkezését, az állandó mágnes károsodását, túlzott vibrációt és abnormális zajt okozhat.

A tengerentúli berendezések esetében a helyszíni karbantartási és csereköltségek rendkívül magasak lehetnek.

5. tévhit: Az exportáló berendezések a környezettől függetlenül ugyanazt a kialakítást használhatják

A magas hőmérsékletű, magas páratartalmú vagy magas porszintű régiókba szállított berendezéseknél további figyelmet kell fordítani a tekercsszigetelésre és az állandó mágnes elleni védelemre.

Az alacsony hőmérsékletű piacokon az állandó mágnesek alacsony hőmérsékletű teljesítményét is értékelni kell.

A hazai prototípusterveket nem szabad egyszerűen átvinni a tengerentúli piacokra környezeti alkalmazkodás nélkül.

GYIK

1. kérdés: Használhatok keret nélküli motort közvetlenül a vásárlás után?

V: Nem.

A keret nélküli motort szállítjuk állórész + rotor készletben . A teljes gépnek biztosítania kell a házat, a csapágyakat, a főtengelyt, a jeladót és a szervohajtást.

A motor megfelelő működése előtt a mechanikai összeszerelést és az elektromos üzembe helyezést be kell fejezni.

2. kérdés: Mi a kapcsolat a keret nélküli motor és a közvetlen meghajtású nyomatékmotor között?

V: A keret nélküli motor a közvetlen meghajtású nyomatékmotor egyik formája.

A közvetlen meghajtású motorok házas komplett motorként és keret nélküli motorkészletként is kaphatók.

A keret nélküli változathoz a vevő berendezésébe kell integrálni.

3. kérdés: Milyen típusú projektek alkalmasak váz nélküli motorokhoz?

V: A keret nélküli motorok különösen alkalmasak az alábbi alkalmazásokhoz:

• Legyen szigorú helykorlátozás

• Könnyű kialakítást igényel

• Zéró holtjátékot és nagy pozicionálási pontosságot igényel

• Nagy mennyiségű OEM gyártást igényel

• Legyen olyan mérnöki csapata, amely képes mechanikai és szervointegrációra

Korlátozott K+F erőforrásokkal vagy kis szériás prototípusokkal rendelkező projektek esetén a komplett szervomotor általában jobb választás.

4. kérdés: Exportálhatók-e a keret nélküli motorok? Milyen támogató alkatrészekre van szükség?

V: Igen.

A HOLRY keret nélküli motorok támogatják az exportkövetelményeket, például a CE-tanúsítványt.

A tengerentúli ügyfelek számára a beszállítóknak összeszerelési kézikönyveket, nyomatékgörbéket, hőmérséklet-védelmi paramétereket és műszaki útmutatást kell biztosítaniuk a hűtőrendszerekhez, a jeladókhoz és a csapágyak kiválasztásához.

5. kérdés: Melyek a keret nélküli motor meghibásodásának leggyakoribb okai?

V: A hibák gyakori okai a következők:

• Nem megfelelő hőkezelés, ami túlmelegedést és állandó mágneses lemágnesezést eredményez

• Állórész-rotor eltolódás, ami a forgórész-állórész érintkezést okozza

• A kódoló és a szervohajtás inkompatibilitása

• Nem megfelelő csapágyválasztás

• Helytelen terhelési számítások és nem megfelelő nyomatékhatár

Következtetés

A keret nélküli motor nem 'nagyobb teljesítményű változata egy hagyományos komplett szervomotornak.'

Ehelyett ez egy mag elektromágneses motoregység, amelyet nagymértékben integrált és testreszabott berendezésekhez terveztek.

Legfontosabb előnyei a magas szintű integráltságból fakadnak, de ez magasabb követelményeket támaszt a rendszerszintű gépészet és elektrotechnika számára.

A motor kiválasztását nem szabad kizárólag a termékkatalógusban szereplő nyomaték- és fordulatszám-specifikációk alapján választani.

A mérnököknek figyelembe kell venniük a teljes alkalmazást, beleértve:

• Rendelkezésre álló beépítési hely

• Súlycsökkentési követelmények

• Gyártási mennyiség

• K+F és mérnöki képességek

• Cél exportpiac

• Üzemi hőmérséklet és környezeti feltételek

• Hőgazdálkodási követelmények

• Kódoló és szervo meghajtó kompatibilitás

A megfelelő alkalmazáshoz a keret nélküli motor segítségével kisebb berendezésméretet, nagyobb pontosságot, kisebb súlyt és jobb rendszerintegrációt érhet el..

A keret nélküli motor megfelelő műszaki előkészítés nélkül történő kiválasztása azonban fejlesztési késéseket, magasabb meghibásodási arányt és jelentősen megnövekedett tengerentúli értékesítés utáni költségeket eredményezhet.

A HOLRY kutatás-fejlesztésére és gyártására szakosodott keret nélküli motorok és szervonyomatékú motorok .

15 éves gyakorlati tapasztalattal a mozgásvezérlés területén és 10 éves tapasztalattal a globális nemzetközi kereskedelmi projektek kiszolgálásában , a HOLRY szabványosított keret nélküli motorkészleteket kínál, miközben támogatja a testreszabott tekercseléseket, az üreges furatméreteket és az opcionális érzékelőket.

Ezeket a megoldásokat úgy tervezték, hogy megfeleljenek követelményeinek. a robotika, az orvosi berendezések, a precíziós automatizálás és más csúcskategóriás OEM-alkalmazások .

Ha értékeli, hogy a keret nélküli motor megfelelő-e az Ön projektjéhez, lépjen kapcsolatba a HOLRY műszaki csapatával , és adja meg terhelési feltételeit, rendelkezésre álló beépítési területét és célpiacát.

A HOLRY tud nyújtani ingyenes motorválasztási értékelést és műszaki támogatást , hogy segítsen azonosítani az alkalmazásához megfelelő keret nélküli motormegoldást.