Што е мотор без рамка

Многу менаџери и инженери за набавки имаат тенденција да ги мешаат моторите без рамка со конвенционалните серво мотори со вртежен момент , или дури да претпостават дека моторот без рамка е едноставно стандарден мотор со отстрането куќиште.

Всушност, моторот без рамка не е целосен мотор што може директно да се инсталира и ракува . Наместо тоа, тоа е збир на основни електромагнетни моторни компоненти кои се состојат првенствено од статор и ротор. Не ги вклучува куќиштето, лежиштата, излезната осовина, крајните капаци или други механички структури. Инженерите треба да го интегрираат моторот директно во самата опрема.

Основна дефиниција и основна структура

Што е мотор без рамка?

Конвенционалниот серво мотор е комплетен, самостоен мотор. Неговото куќиште, лежиштата, вратилото и намотките се целосно интегрирани. Корисниците едноставно го монтираат моторот и го поврзуваат товарот преку спојка пред работа.

Моторот без рамка, напротив, се испорачува како две основни компоненти:

Статор (ламинирано јадро со намотки) + Ротор (со постојани магнети)

Не вклучува куќиште, лежишта, излезна осовина или крајни капаци.

Самото куќиште на опремата служи како куќиште на моторот, додека сопствените лежишта на опремата го поддржуваат роторот. Главното вратило на машината минува директно низ отворот на роторот, дозволувајќи му на моторот да стане интегриран дел од комплетната машина.

Анализа на двете основни компоненти

Статор:
Статорот се состои од ламинирани лимови од силикон челик и бакарни намотки. Тој е безбедно монтиран во куќиштето на опремата и генерира ротирачко магнетно поле кога е под напон.

Некои модели вклучуваат вградени сензори за температура за заштита од прегревање. Сензорите на сала и основите за монтирање на енкодер исто така може да се конфигурираат според барањата на клиентите.

Ротор:
Роторот содржи или е поврзан со постојани магнети со високи перформанси и е директно монтиран на ротирачкото главно вратило на машината, ротирајќи заедно со товарот.

Моторите без рамка обично се достапни во две структурни конфигурации: дизајни со внатрешен ротор и надворешен ротор.

• Моторите со внатрешен ротор имаат помала инерција и побрз одговор.

• Моторите со надворешен ротор имаат поголем дијаметар на роторот и обезбедуваат поголем вртежен момент при мали брзини, што ги прави погодни за тешки споеви.

Како работи мотор без рамка?

Принципот на работа е во суштина ист како оној на серво моторот без четкички.

Серво погонот испорачува трифазна струја на намотките на статорот, генерирајќи ротирачко магнетно поле. Ова магнетно поле го поттикнува роторот со постојан магнет да ротира синхроно.

Надворешен енкодер обично се користи за да се постигне контрола на во затворена јамка позицијата, брзината и вртежниот момент .

Клучната разлика е во тоа што сите механички структури за поддршка се обезбедени од самата машина , додека компонентите на моторот се првенствено одговорни за генерирање на вртежен момент и брзина на вртење.

Мотор без рамка наспроти конвенционален затворен серво мотор

Главните предности на моторите без рамка

Екстремно висока густина на вртежен момент, помала големина и помала тежина

Со елиминирање на куќиштето на моторот и непотребните механички структури, моторите без рамка можат значително да ја намалат аксијалната должина додека го одржуваат истиот излез на вртежен момент.

Целокупната тежина на опремата може да се намали за приближно 20–40% , што ги прави моторите без рамка особено погодни за апликации со ограничен простор и чувствителни на тежина, како што се роботски зглобови, рачни медицински уреди и опрема за воздух.

Елиминира средно пренос, нулта реакција и поголема точност на позиционирање

Роторот може директно да се монтира на товарното вратило, со што се елиминираат средните компоненти на преносот, како што се спојките, временските ремени и запчаниците.

Ова помага да се елиминираат реакциите на преносот, да се зголеми вкочанетоста на системот, да се подобри брзината на одговорот и да се постигне исклучително висока прецизност на позиционирањето на повторувањата.

Како резултат на тоа, моторите без рамка се особено погодни за апликации со прецизни движења.

Висока интеграција и поголема флексибилност на дизајнот

Многу мотори без рамка имаат дизајн со голем шуплив прстен. Каблите, цевките и другите компоненти можат да минуваат директно низ централната шуплива дупка на моторот.

Ова во голема мера го поедноставува внатрешното насочување на каблите и е особено корисно во апликации како што се роботски спојници и ротациони маси.

Флексибилно термичко управување

Бидејќи статорот може да се монтира директно на куќиштето на опремата, самото куќиште на машината може да служи како основа за дисипација на топлина.

Системот може да користи природно ладење или да вградува канали за ладење со вода или масло, што ги прави моторите без рамка погодни за континуирано работење со висок вртежен момент.

Погоден за специјални средини и приспособени апликации за извоз

Компонентите на моторот можат да бидат специјално заштитени за тешки работни средини, вклучувајќи вакуум, апликации со високи и ниски температури и со висока влажност.

Ова ги прави погодни за медицинска опрема, воздушни системи, полупроводничка опрема и други апликации кои бараат меѓународни сертификати за извозните пазари.

Вродени ограничувања на моторите без рамка

Барања за инженерско ниво на повисоко системско ниво

Моторот без рамка не е решение за приклучување и играње. Тимот за инженерство на опрема мора да се справи со дизајнот на механичката структура, изборот на лежиштата, концентричноста на статорот-роторот, интеграцијата на енкодерот и термичкото управување.

Затоа, обемот на работа во развојот е значително поголем од оној на конвенционалните серво мотори, што ги прави моторите без рамка помалку погодни за мали проекти или за брзи прототипови.

Термичкиот менаџмент станува одговорност на дизајнот на опремата

Моторот без рамка нема сопствена интегрирана структура за ладење.

Ако опремата не обезбедува доволно дисипација на топлина, континуираното работење може лесно да резултира со аларми за прегревање или демагнетизација со постојан магнет.

Ова е една од најчестите точки на неуспех во проектите за опрема во странство.

Строги барања за собрание

Воздушниот јаз помеѓу статорот и роторот е многу мал. Неусогласеноста или ексцентричното склопување може да предизвика абнормална струја, прекумерни вибрации и триење или оштетување на постојан магнет.

Затоа, се поставуваат строги барања за фабричките процеси на склопување, тела и алатки.

Вкупниот трошок не може да биде помал за проекти со мали групи

Самиот моторен комплет може да понуди предност во трошоците. Меѓутоа, штом ќе се вклучат механичкиот развој, алатките, енкодерите, лежиштата и другите компоненти, вкупните трошоци за проект со мала серија всушност може да бидат повисоки од купување на целосен серво мотор.

Предностите на трошоците на моторите без рамка се генерално поочигледни во производството на OEM со голем волумен.

Кога треба да изберете конвенционален затворен серво мотор?

За стандардни линии за автоматизација, конвенционални машински алати, транспортни системи, проекти со ограничени инженерски ресурси, барања за брзо распоредување или прототипови со мали серии, целосниот серво мотор е генерално подобар избор.

Ја намалува сложеноста на развојот и севкупниот ризик на проектот.

Главни апликативни индустрии за мотори без рамка

Роботика - најголемиот пазар на апликации

Колаборативните роботи, хуманоидните роботски зглобови, четириножните роботи и роботите со егзоскелет се главните области на примена.

Шупливите мотори без рамка станаа главно решение за роботски спојници бидејќи можат да испорачаат висок вртежен момент во ограничен простор за инсталација, а истовремено обезбедуваат практично внатрешно рутирање на каблите.

Глобалната побарувачка за OEM продолжува да расте.

Медицинска прецизна опрема

Апликациите вклучуваат хируршки роботи, опрема за рехабилитација и медицински ротациони маси.

Медицинската опрема поставува строги барања за големина, тежина, чистота и безбедност.

Моторите без рамка може да се интегрираат директно во опремата, минимизирајќи ги изложените компоненти на менувачот и помагајќи да се исполнат барањата за сертификација на медицинска опрема во странство.

Полупроводничка и прецизна автоматизација

Апликациите вклучуваат ротациони фази на нафора и ротациони механизми за прецизна инспекција.

Овие системи имаат приоритет на нулта реакција и висока вкочанетост. Директното возење на товарот ги намалува грешките што ги воведуваат конвенционалните системи за пренос.

Воздухопловна и опрема за специјални намени

Апликациите вклучуваат воздушни актуатори и електро-оптички или сензорски гимбали.

Овие апликации бараат строга контрола на тежината и сигурна работа при тешки услови на високи и ниски температури.

Врвни машински алати и ротирачки маси со директен погон

Моторите без рамка може да се интегрираат директно во ротациони маси за да обезбедат директна ротација на погонот.

Ова ги елиминира традиционалните механизми за пренос на црв и тркала додека ја подобрува брзината на ротација и точноста на позиционирањето.

Апликации не се препорачуваат:
за конвенционални производни линии, стандардна опрема за гравирање и едноставни механизми за пренос, користењето мотор без рамка може само да ја зголеми сложеноста на развојот без да обезбеди значајни придобивки од перформансите.

Пет клучни точки за избор и интеграција на мотор без рамка

Разликувајте го континуираниот вртежен момент од врвниот вртежен момент

Изборот на моторот мора да се заснова на реалните работни услови на опремата.

Инженерите треба да направат разлика помеѓу континуираниот RMS вртежен момент и краткорочниот врвен вртежен момент.

Многу клиенти избираат мотори засновани само на максималниот вртежен момент додека ги игнорираат барањата за континуиран вртежен момент при долгорочна работа. Ова може да предизвика прегревање и дефект на моторот.

За опрема што се извезува на различни странски пазари и работни средини, секогаш треба да се резервира доволна безбедносна маржа на вртежен момент.

Механичка структура и контрола на концентричност

Статорот мора да биде безбедно прицврстен на рамката на машината, додека роторот мора да биде цврсто поврзан со главното вратило.

Воздушниот јаз статор-ротор мора строго да се одржува.

Несоодветната концентричност може да резултира со вибрации, бучава и абење на постојан магнет.

За опремата наменета за извоз, треба да се разгледаат и транспортните вибрации за време на океанскиот товар, а треба да се имплементираат соодветни структурни дизајни против олабавување.

Термичкиот менаџмент е критичен

Моторите без рамка не доаѓаат со интегриран систем за ладење.

Во услови на континуирано големо оптоварување, дисипацијата на топлина обично се потпира на алуминиумското куќиште или други машински структури. Може да биде потребно водено ладење кога е потребно.

Вообичаен проблем кај клиентите во странство е директното напојување на моторот при целосно оптоварување без да се дизајнира соодветна термичка патека. Моторот може да се прегрее за краток временски период.

За опрема што се извезува на тропски пазари и пазари со висока температура, треба да се земе предвид дополнителна топлинска маржа.

Поврзете го кодерот за повратни информации со серво-диск

Самиот мотор без рамка обично не вклучува енкодер.

Производителот на опремата треба да избере и интегрира енкодер според апликацијата.

Точноста на енкодерот, протоколот за комуникација и димензиите на монтирање мора да бидат целосно компатибилни со серво-погонот.

Погонот треба да поддржува работа на мотор/серво со вртежен момент без четкички . Стандарден погон за општа намена можеби нема да може целосно да ги искористи перформансите на моторот без рамка.

Оценете ги инженерските способности на целниот клиент

Ако краен клиент во странство нема доволно механички способности за интеграција, генерално не се препорачува снабдување со мотор без рамка како лабави компоненти.

Неправилното склопување лесно може да доведе до дефект на опремата.

За клиентите OEM во странство, HOLRY може да обезбеди стандардизирани комплети за мотори без рамка заедно со целосни упатства за склопување и техничка документација , помагајќи да се намалат ризиците од интеграцијата за меѓународните клиенти.

Вообичаени недоразбирања за моторите без рамка

Заблуда 1: Мотор без рамка е едноставно конвенционален серво мотор без куќиште

Моторот без рамка во суштина е склоп на електромагнетни мотори.

Лежиштата, термичкиот менаџмент, системите за повратни информации и механичките структури за поддршка треба да бидат дизајнирани надворешно.

Не може едноставно да замени целосен серво мотор. Директната замена без редизајнирање на механичкиот систем неизбежно ќе создаде проблеми со интеграцијата.

Заблуда 2: Изборот на моторот треба да се заснова само на максималниот вртежен момент

Максималниот вртежен момент е достапен само за краткорочно работење.

За долгорочно работење, континуираниот вртежен момент и термичкото управување се многу поважни.

Дури и мотор со високи перформанси може да се прегрее и да претрпи демагнетизирање со постојан магнет ако системот за ладење е несоодветен.

Заблуда 3: Моторите без рамка секогаш ги намалуваат трошоците за прототипови со мала серија

За проекти со мала серија, развојот, алатките, енкодерите, лежиштата и другите придружни трошоци може значително да ја зголемат вкупната инвестиција.

Целосните трошковни предности на моторите без рамка генерално се реализираат во производството на OEM со голем волумен.

Заблуда 4: Концентричноста не треба строго да се контролира

Бидејќи воздушниот јаз статор-ротор е исклучително мал, неусогласеноста на склопот може да предизвика контакт ротор-статор, трајно оштетување на магнетот, прекумерни вибрации и ненормален шум.

За опремата во странство, трошоците за одржување и замена на лице место може да бидат исклучително високи.

Заблуда 5: Опремата за извоз може да користи ист дизајн без оглед на околината

Опремата што се испорачува во региони со висока температура, висока влажност или високо ниво на прашина бара дополнително разгледување на изолацијата на намотките и заштитата од постојан магнет.

За пазарите со ниски температури, мора да се проценат и перформансите на постојаните магнети при ниска температура.

Домашните дизајни на прототипови не треба едноставно да се префрлаат на прекуокеанските пазари без еколошка адаптација.

Најчесто поставувани прашања

П1: Може ли да користам мотор без рамка веднаш откако ќе го купам?

О: Не.

Мотор без рамка се испорачува како комплет за статор + ротор . Комплетната машина мора да обезбеди куќиште, лежишта, главно вратило, енкодер и серво погон.

Механичкото склопување и електричното пуштање во работа мора да бидат завршени пред моторот да може правилно да работи.

П2: Каква е врската помеѓу мотор без рамка и мотор со вртежен момент со директен погон?

О: Мотор без рамка е една форма на мотор со вртежен момент со директен погон.

Моторите со директен погон се достапни и како комплетни мотори со куќишта и како комплети за мотори без рамка.

Верзијата без рамка бара интеграција во опремата на купувачот.

П3: Кои видови проекти се погодни за мотори без рамка?

О: Моторите без рамка се особено погодни за апликации кои:

• Имајте строги ограничувања на просторот

• Потребен е лесен дизајн

• Барајте нулта реакција и висока точност на позиционирање

• Потребно е производство на OEM со голем волумен

• Имајте инженерски тимови способни за механичка и серво интеграција

За проекти со ограничени ресурси за истражување и развој или прототипови со мала серија, целосниот серво мотор е генерално подобра опција.

П4: Може ли да се извезуваат мотори без рамка? Кои придружни компоненти се потребни?

О: Да.

Моторите без рамка HOLRY ги поддржуваат извозните барања како што е CE сертификатот.

За клиентите во странство, добавувачите треба да обезбедат прирачници за склопување, криви на вртежен момент, параметри за заштита на температурата и технички упатства за системите за ладење, енкодерите и изборот на лежиштата.

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

О: Вообичаените причини за неуспех вклучуваат:

• Недоволно термичко управување што резултира со прегревање и демагнетизација со постојан магнет

• Неусогласеност статор-ротор што предизвикува контакт ротор-статор

• Некомпатибилност на енкодерот и серво-погонот

• Неправилен избор на лежиште

• Неточни пресметки на оптоварување и недоволна маргина на вртежен момент

Заклучок

Моторот без рамка не е 'верзија со повисоки перформанси на конвенционален комплетен серво мотор.'

Наместо тоа, тоа е јадро електромагнетно моторно склопување дизајнирано за високо интегрирана и приспособена опрема.

Неговите клучни предности доаѓаат од високото ниво на интеграција, но тоа создава и повисоки барања за машинско и електротехничко инженерство на ниво на системот.

Изборот на мотор не треба да се заснова само на спецификациите за вртежен момент и брзина наведени во каталогот на производи.

Инженерите треба да ја разгледаат целосната апликација, вклучувајќи:

• Достапен простор за инсталација

• Барања за намалување на тежината

• Обем на производство

• R&D и инженерски способности

• Целен извозен пазар

• Работна температура и услови на животната средина

• Барања за термичко управување

• Компатибилност со енкодер и серво погон

За правилна примена, моторот без рамка може да помогне да се постигне помала големина на опремата, поголема прецизност, помала тежина и подобра системска интеграција.

Сепак, изборот на мотор без рамка без доволна инженерска подготовка може да резултира со доцнење во развојот, повисоки стапки на дефекти и значително зголемени трошоци за постпродажба во странство.

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

Со 15-годишно практично искуство во инженерството за контрола на движење и 10-годишно искуство во опслужување на глобални меѓународни трговски проекти , HOLRY обезбедува стандардизирани комплети за мотори без рамка, истовремено поддржувајќи приспособени намотки, димензии со шупливи отвори и опционални сензори.

Овие решенија се дизајнирани да ги задоволат барањата на роботиката, медицинската опрема, прецизната автоматизација и другите OEM апликации од високата класа.

Ако проценувате дали моторот без рамка е соодветен за вашиот проект, контактирајте со техничкиот тим на HOLRY и обезбедете ги вашите услови за оптоварување, достапниот простор за инсталација и целниот пазар.

HOLRY може да обезбеди бесплатна евалуација на изборот на мотор и техничка поддршка за да ви помогне да го идентификувате вистинското решение за мотор без рамка за вашата апликација.