Мотор без рамка за Гимбал

Во гимбали за оптоелектронска стабилизација, роботски универзални зглобови, опрема за откривање во воздухот и преносни егзоскелети, опремата често бара погонски единици способни за движење со повеќе агли, насочување на шупливи кабли, екстремно лесен дизајн и непречено работење без вибрации при мали брзини.

Многу странски инженери за истражување и развој често ги мешаат конвенционалните роботски мотори без рамка со моторите без рамка . Сепак, овие два типа мотори се оптимизирани за многу различни работни услови.

Што е мотор без рамка Гимбал?

Основна дефиниција

Мотор без рамка на гимбал, исто така познат како мотор со вртежен момент без рамка , е специјализиран тип на мотор без рамка без четка со постојан магнет, дизајниран специјално за платформи за стабилизација на гимбали и универзални зглобови со повеќе оски.

Како и стандардните мотори без рамка, моторот се испорачува само како склоп на намотување на статорот + ротор со постојан магнет . Не вклучува куќиште, лежишта или излезна осовина. Не може да работи како самостоен мотор и мора да се интегрира директно во механичката структура на гимбалот.

Најголемата разлика помеѓу моторот без рамка од гимбал и конвенционалниот мотор без рамка со роботски спој е неговиот тенок, рамно магнетно коло дизајн , кој е оптимизиран за вртежен момент на задржување со мала брзина и екстремно низок вртежен момент.

Примарната цел не е ротација со голема брзина, туку:

• Повратно движење со мал агол

• Прецизно задржување на ставот

• Непречено позиционирање со мала брзина

• Потиснување на вибрации

• Стабилна работа во механизмите на гимбал

Статорот е фиксиран на куќиштето на основата на гимбалот, додека роторот е директно монтиран на главното вратило на гимбалот. Сопствените вкрстени валчести лежишта на гимбалот или прецизните минијатурни лежишта обезбедуваат ротациона поддршка.

Голема централна шуплива дупка е резервирана за кабли за сигнал и напојување, спречувајќи повторено свиткување и абење на кабелот при движење со повеќе агли.

Кодерите, температурните сензори, сопирачките и двигателите на моторот вообичаено не се вклучени со самиот мотор . Овие компоненти се избрани и интегрирани од производителот на системот според барањата на комплетната опрема.

Два главни структурни типа на мотори без рамка Гимбал

Мотор без рамка со надворешен ротор Гимбал

Роторот ја опкружува надворешната страна на статорот, што ја прави најшироко користената конфигурација за системите за стабилизација на гимбалот.

Неговата рамна структура слична на палачинки обезбедува поголем вртежен момент при ист надворешен дијаметар, додека одржува умерена инерција на роторот и непречено движење со мала брзина.

Таа е погодна за:

• Гимбали за стабилизација на камерата

• Оптоелектронски платформи за откривање

• Мали роботски универзални зглобови

• Компактни системи за стабилизација

Повеќето од сериите на гимбал мотори на HOLRY користат конфигурација на надворешен ротор.

Мотор без рамка со внатрешен ротор Гимбал

Во конфигурација на внатрешен ротор, роторот е поставен внатре во статорот.

Овој дизајн обезбедува:

• Долна инерција на роторот

• Побрз динамичен одговор

• Помала аксијална дебелина

• Релативно помал излез на вртежен момент

Најчесто се користи во:

• Минијатурни гимбални механизми

• Вешти роботски зглобови

• Мала воздушна опрема

• Компактни прецизни системи за движење

Gimbal Frameless Motors наспроти конвенционалните роботски џоинт мотори без рамка

Многу инженери се обидуваат да користат конвенционални роботски мотори без рамка во платформите за гимбал. Ова често може да резултира со вибрации со мала брзина и нестабилно позиционирање.

Основната причина е што двата типа мотори се оптимизирани околу различни магнетни кола и работни барања.

Конвенционални роботски мотори за спојување без рамка

• Цел на дизајнот: Висок континуиран вртежен момент, континуирана ротација со голем агол, со умерена брзина на работа.

• Вртежен момент: Барањата за вртежен момент се релативно опуштени бидејќи моторот е првенствено наменет за континуирано роботско ротирање.

• Форма фактор: Генерално подебел, со силен фокус на висок излез на вртежен момент.

• Услови за работа: Континуирано вртење со повратно или со голем агол, со оптоварување доминирана од инерција.

• Типични апликации: Рамо, лактот, колкот и коленото со една оска зглобовите кај хуманоидните роботи.

Gimbal Frameless Motors

• Цел на дизајнот: движење со мал агол со мала брзина, задржување на ставот, отфрлање на пречки и потиснување на вибрации.

• Оптимизација на магнетното коло: искривените магнети и намотките со фракционо отвори се користат за да се минимизира вртежниот момент на прицврстување и да се обезбеди непречено движење под микроагол.

• Форма фактор: Рамната и тенка конструкција ја намалува вкупната големина и тежина на гимбалот.

• Услови за работа: Често повратно движење со мал агол и задржување на статичка положба против надворешни пречки. Високата брзина на ротација е генерално непотребна.

• Типични апликации: оптоелектронски гимбали, роботски зглобови на рачниот зглоб, механизми за откривање и скенирање и преносни зглобови на егзоскелет.

Gimbal Frameless Motors наспроти конвенционалните целосно затворени Gimbal Motors

Многу комерцијално достапни гимбал мотори се испорачуваат како комплетни единици со куќишта и лежишта.

Нивната главна предност е практичноста при поврзување и играње . Сепак, нивните фиксни димензии и дебелина на куќиштето може да ја ограничат длабоката интеграција во шуплините на опремата. Нивната големина на шупливи отвори, исто така, може да биде ограничена, што го отежнува опширното прилагодување на ниво на системот.

Спротивно на тоа, моторот без рамка од гимбал е интегриран директно во механичката структура на финалната опрема.

Ова обезбедува поголема флексибилност на дизајнот и ги прави моторите без рамка особено погодни за OEM прилагодување и проекти за масовно производство.

Клучни предности на моторите без рамка Гимбал

Исклучително низок вртежен момент за непречено движење со мала брзина без вибрации

Еден од најголемите предизвици во платформите на гимбал се вибрациите со мала брзина и ненадејните промени на ставот.

Моторите без рамка Гимбал користат технологии како што се искривени трајни магнети и намотки со фракционо слот за значително да го намалат вртежниот момент на прицврстување.

Ова овозможува:

• Непречено движење со микро-агол

• Стабилно задржување на ставот

• Подобра отпорност на надворешни вибрации

• Стабилно оптичко снимање и детекција

Овие карактеристики се особено важни за оптоелектронските системи за стабилизација, каде што дури и малите пречки предизвикани од моторот може да влијаат на квалитетот на сликата.

Рамен и тенок дизајн за лесна, компактна опрема

Со елиминирање на непотребните компоненти како што се куќиштата и крајните капаци, моторот усвојува компактна структура во стилот на палачинки која значително ја намалува аксијалната дебелина.

Во споредба со целосно затворените гимбални мотори кои обезбедуваат сличен вртежен момент, моторите без рамка можат да постигнат значително помала тежина.

Ова ги прави особено погодни за апликации со ограничен простор како што се:

• Воздушна опрема

• Преносливи уреди

• Роботски зглобови

• Компактни платформи за стабилизација

Голема шуплива дупка за сигурно внатрешно рутирање на кабли

Големата централна шуплива дупка им овозможува на каблите за сигнал и напојување директно да минуваат низ моторот.

За време на повеќеаголното движење на гимбалот, каблите може да останат насочувани низ центарот наместо постојано да се наведнуваат околу механизмот.

Ова помага:

• Намалете го заморот на кабелот

• Минимизирајте го оштетувањето на кабелот

• Поедноставување на жици на системот

• Подобрете ја долгорочната доверливост на опремата

Директно возење со нула повратен удар за високопрецизно позиционирање

Роторот е директно монтиран на главното вратило на гимбалот, со што се елиминираат спојките и редуциските запчаници.

Ова ја отстранува реакцијата на преносот и овозможува:

• Брз одговор на позиционирање

• Висока повторливост

• Точна контрола на ставот

Овие карактеристики се особено вредни во опремата за прецизно откривање и оптичко следење.

Флексибилен термички менаџмент за статички апликации за задржување

Гимбалните механизми често поминуваат значителни периоди во статична состојба на задржување на позицијата. За тоа време, намотките може да останат постојано под напон и да генерираат топлина.

Бидејќи статорот на моторот без рамка може директно да се монтира на основата на гимбалот од легура на алуминиум, топлината може да се пренесе директно во куќиштето.

Во зависност од работната средина, може да се применат и саксии и топлинска капсулација за да се подобри преносот на топлина.

Ова помага да се спречи прегревање при долготрајно задржување на ставот.

Високо прилагодување за глобални OEM проекти

Моторите без рамка HOLRY гимбал поддржуваат прилагодување на:

• Надворешен дијаметар

• Дебелина на моторот

• Дијаметар на шуплива дупка

• Напон на намотување

• Одделение за магнети

• Други електромагнетни параметри

Моторите може да се конфигурираат за нисконапонски DC системи од 24 V / 48 V и да се прилагодат на тешките средини во странство, вклучувајќи услови на висока температура, ниска температура и висока влажност.

HOLRY исто така може да обезбеди сеопфатна техничка документација на англиски јазик за поддршка на меѓународни OEM проекти.

Ограничувања на Gimbal Frameless Motors

И покрај нивните предности, моторите без рамка на гимбал имаат и неколку својствени ограничувања.

1. Повисоки барања за интеграција

Бидејќи моторот не вклучува лежишта или куќиште, тимот за системско инженерство мора да ја дизајнира механичката празнина, да избере прецизни минијатурни лежишта, да развие алатки за склопување и да одговара на енкодерот.

Затоа, овие мотори не се идеални за клиенти без доволно можности за електромеханичка интеграција.

2. Високо чувствителен на концентричноста на склопот

Гимбалните механизми се често компактни и имаат многу мали воздушни празнини ротор-статор.

Неусогласеноста на склопот може да предизвика контакт ротор-статор, зголемени вибрации, па дури и дефект на моторот.

За странските клиенти без прецизни способности за склопување, ризикот од дефект може значително да се зголеми.

3. Не е погоден за работа со голема брзина

Моторот е првенствено оптимизиран за движење со мала брзина и задржување на вртежниот момент наместо континуирано ротирање со голема брзина.

Главните апликации на Gimbal Frameless Motors

Гимбали за оптоелектронско откривање

Вообичаените апликации вклучуваат:

• Воздушни гимбали

• Платформи за стабилизација на копно за надзор

• Механизми за гимбал за ласерско скенирање

Овие системи мора да се спротивстават на надворешните вибрации и да одржуваат стабилна оптичка ориентација.

Тенката структура на моторот заштедува вреден простор за инсталација, додека шупливата дупка го поедноставува насочувањето на оптичките, сигналните и напојувачките кабли.

Роботски универзални зглобови на зглобот

Моторите без рамка Gimbal може да се користат во:

• Колаборативни роботи

• Хуманоидни роботи

• Вешти роботски зглобови

• Механизми за зглоб со повеќе оски

Тие обезбедуваат движење со повеќе степени на слобода додека ја намалуваат тежината на крајниот ефектор и овозможуваат непречено микро-приспособување за време на фаќање и манипулација.

Преносливи егзоскелети и опрема за рехабилитација

Апликациите вклучуваат:

• Егзоскелетни зглобови што се носат

• Механизми за обука за рехабилитација

• Компактни системи за помошно движење

Тежината е критична сметка за опремата што може да се носи. Лесниот дизајн на моторите без рамка, во комбинација со непречено движење со мала брзина, помага да се подобри удобноста и безбедноста на корисникот.

Специјализирани индустриски и медицински прецизни механизми на гимбал

Потенцијалните апликации вклучуваат:

• Модули за ротација на медицински слики

• Лабораториски прецизни платформи за позиционирање

• Специјализирана опрема за инспекција

• Системи за прецизно откривање

Овие апликации обично бараат:

• Ниски вибрации

• Низок шум

• Висока точност на позиционирање

• Компактна механичка интеграција

Не се препорачуваат апликации: механизми за континуирана ротација со голема брзина, брзи прототипови без доволно механички способности за интеграција и едноставни апликации со висок вртежен момент со една оска. Конвенционалните мотори за спојување без рамка се генерално посоодветни за овие апликации.

Пет клучни фактори при изборот на мотор без рамка Гимбал

Многу странски клиенти избираат мотори врз основа на рејтингот на вртежниот момент, притоа гледајќи ги специфичните параметри за гимбал, како што се вртежниот момент, вртежниот момент на задржување, дебелината на моторот и инерцијата на роторот.

Ова може да резултира со потешкотии за време на системската интеграција и пуштање во работа.

Разликувајте го вртежниот момент на задржување од врвниот вртежен момент

Повеќето апликации за гимбал вклучуваат статичко држење на ставот и повратно движење со мал агол.

Затоа, клучниот параметар е континуиран вртежен момент , кој ја одредува способноста на моторот да се спротивстави на надворешните пречки.

Максималниот вртежен момент е главно релевантен за краткотрајното забрзување и брзото движење.

За средини со висока температура во странство, се препорачува да се одржи безбедносна маргина на вртежен момент од 20–30% , наместо да се избере мотор само врз основа на неговиот врвен вртежен момент.

Обрнете големо внимание на вртежниот момент

Вртежниот момент на запирање е еден од најважните параметри за моторите на гимбал бидејќи директно влијае на мазноста и вибрациите при мала брзина.

За оптоелектронски и прецизни апликации на гимбал, се препорачува да се даде приоритет на моторите со:

Вртежен момент на прицврстување ≤ 2% од номиналниот вртежен момент

Конвенционалните роботски мотори без рамка генерално имаат помалку строги барања за вртежен момент. Користењето на нив директно во платформите за гимбал лесно може да резултира со вибрации и позиционирање наноси.

Потврдете ја дебелината на моторот, надворешниот дијаметар и шупливиот отвор

Внатрешниот простор во механизмите на гимбал е често екстремно ограничен.

Затоа, аксијалната дебелина е критично ограничување на дизајнот.

Дијаметарот на шупливата дупка, исто така, мора да се провери за да се обезбеди доволен простор за каблите за сигнал и напојување.

HOLRY поддржува прилагодени рамни и тенки моторни дизајни за компактни механички шуплини.

Натпревар на инерција на роторот

Гимбалните системи треба брзо да реагираат на надворешни нарушувања.

Затоа, инерцијата на роторот треба внимателно да се усогласи со механичкиот систем.

Ако инерцијата е превисока или слабо усогласена, платформата може да осцилира и PID подесувањето може да стане тешко.

При изборот на мотор, добавувачот треба да ја обезбеди вредноста на инерцијата на роторот за да може производителот на системот да врши динамички симулации и пресметки за контрола на движењето.

Размислете за еколошките и електричните барања во странство

За региони со висока температура, може да се бара ликвидација на саксии за да се подобри топлинската спроводливост.

За средини со ниски температури, треба да се изберат магнети отпорни на ниски температури за да се намали ризикот од демагнетизација.

Напонот на магистралата на моторот исто така мора да биде компатибилен со напојувањето на системот.

За меѓународни OEM проекти, добавувачите идеално треба да обезбедат:

• Англиски листови со податоци

• Инструкции за склопување

• Електрични спецификации

• Криви на перформансите на моторот

• Техничка документација поврзана со извозот

Вообичаени грешки при интеграцијата

Грешка 1: Замена на мотор без рамка Гимбал со конвенционален роботски мотор без рамка

Конвенционалните мотори без рамка генерално се оптимизирани за ротација под голем агол.

Нивниот вртежен момент може да биде превисок за движење на гимбалот со мал агол, што резултира со континуирани вибрации и нестабилно задржување на ставот.

Дури и ако се чини дека рејтингот на вртежниот момент се совпаѓа, директна замена генерално не се препорачува.

Грешка 2: Третирај го како целосен мотор на Гимбал

Моторот без рамка на гимбал обично се состои само од статорот и роторот.

Не ги вклучува лежиштата, механичката поддршка или енкодерот потребни за комплетен систем на гимбал.

Не може едноставно да се напојува како самостоен готов гимбал мотор.

Директното напојување без соодветна механичка интеграција може да предизвика контакт ротор-статор и трајно оштетување на магнетот.

Грешка 3: Игнорирање на барањата за концентричност и јаз на воздух

Гимбалните механизми се компактни и често имаат многу мали воздушни празнини ротор-статор.

Лошата концентричност може да доведе до:

• Вибрации

• Бучава

• Контакт ротор-статор

• Зголемено абење

• Дефект на моторот

Добавувачот треба да обезбеди јасна англиска монтажна документација која ги специфицира потребните толеранции на воздушниот јаз и концентричноста.

Грешка 4: фокусирање само на вртежниот момент и игнорирање на вртежниот момент

Моторот може да обезбеди доволен вртежен момент додека сеуште има прекумерен вртежен момент.

Ова може да предизвика вибрации со мала брзина, нестабилно движење на гимбалот и тресење на сликата во оптичките системи.

Кога купуваат мотор без рамка на гимбал, купувачите треба да побараат вистински податоци за тестот на вртежниот момент на прицврстување . од добавувачот

Грешка 5: Игнорирање на термичко управување за време на статичко задржување

Системите за гимбал може да останат заклучени во специфичен став подолги периоди, предизвикувајќи намотките да останат под напон и да генерираат топлина.

Бидејќи моторот без рамка нема сопствена целосна структура за ладење, дисипацијата на топлина мора во голема мера да се потпира на куќиштето на гимбалот.

За апликации во топла клима, термичкиот дизајн треба да се оцени на почетокот на проектот.

Во спротивно, може да дојде до прегревање и демагнетизација со постојан магнет.

Најчесто поставувани прашања

П1: Дали за мотор без рамка на гимбал е потребен менувач?

О: Повеќето платформи за гимбал користат конфигурација со директен погон и не бараат менувач.

Минијатурен прецизен менувач може да биде неопходен само за тешки механизми или механизми со големо оптоварување.

П2: Дали моторот без рамка на гимбал вклучува енкодер и кочница?

О: Стандардните производи генерално не вклучуваат енкодер или сопирачка.

Ова се компоненти на системско ниво избрани според барањата на комплетната опрема.

HOLRY може да резервира интерфејси за монтирање на сензори за да ја олесни интеграцијата на енкодерот од производителот на опремата.

П3: Кои технички документи треба да ги побараат странските купувачи од добавувачот?

О: Препорачаната документација вклучува:

• Лист со податоци за моторот

• Вртежен момент и криви на задржување на вртежниот момент

• Извештај за тестирање на вртежен момент

• Податоци за инерција на роторот

• Барања за воздушен јаз на ротор-статор

• Концентричност и толеранции на склопување

• Отпорност на намотување и параметри на индуктивност

• Англиски прирачник за склопување

• Релевантна документација за извоз и сертификација

П4: Како да изберам помеѓу мотор без рамка со надворешен и внатрешен ротор гимбал?

О: За апликации кои бараат поголем вртежен момент и рамна, тенка структура на гимбал, дизајн со надворешен ротор . генерално се претпочита

За минијатурни механизми каде приоритети се исклучително ниската инерција и брзиот динамичен одговор, дизајнот на внатрешен ротор може да биде посоодветен.

П5: Кои се најчестите причини за дефект на моторите без рамка на гимбал?

О: Вообичаените причини за неуспех вклучуваат:

• Прекумерен вртежен момент на запирање што предизвикува вибрации

• Лошата концентричност на склопот предизвикува контакт ротор-статор

• Недоволно термичко управување при статичко задржување

• Прегревање и демагнетизација со постојан магнет

• Неправилно усогласување на параметарот мотор-возач

• Неточни контролни параметри што предизвикуваат осцилација на ставот

Заклучок

HOLRY е специјализирана за истражување и развој и производство на мотори без рамка од гимбал и мотори со вртежен момент без рамка.

HOLRY обезбедува стандардни и приспособени мотори без рамка на гимбал, вклучително и серии на рамни мотори со внатрешен ротор и надворешен ротор , за апликации како што се оптоелектронски гимбали, роботски зглобови на зглобот, преносливи егзоскелети и опрема за прецизна стабилизација.

Со сеопфатна техничка документација на англиски јазик и инженерска поддршка за OEM, HOLRY ги поддржува глобалните клиенти во текот на целиот животен циклус на производот, од развој на прототип до масовно производство.

Ако моментално избирате мотор за систем за погон на гимбал, контактирајте го техничкиот тим на HOLRY со вашите услови за оптоварување, достапниот простор за инсталација и целниот извозен пазар за да добиете бесплатна евалуација за избор на мотор.