步进电机,电池供电和集成运动设计的趋势

来源:未知日期:2018/04/02 21:52 浏览:
运控网技术研讨会汇总
 
近年来,从电动汽车中的感应电机到药物输送设备中的微型空心杯直流电机,电机的应用在持续增加。去年,我们看到消费类产品,植入式医疗设备以及以前手动任务的自动化进程大大刺激了电机设计的创新和应用。 今年这些趋势还在继续 - 现在我们看到机器人中伺服电机步进电机的使用正在持续不断的增加。

步进电机

maxon精密电机EC 4无刷直流电机(可安装GP 4行星减速机)直径4 mm,带无铁芯绕组; ISO 13485认证; 适用于实验室机器人,微型泵和诊断设备。两种长度可以提供0.5和1W的功率。

Maxon还希望提供更多增值服务,因为其美国的公司比以往任何时候都想要完成电机和运动系统 - 所谓的插入式设计,因此,他们不断扩张的美国工厂的能力来提供定制组装和印刷电路板。

事实上,无论是用于低成本定制驱动的电机还是具有伺服性能的集成电机,步进电机的整体使用率正在不断增长。 对于后者,P&S市场研究公司的一项研究表明,到2023年,全球闭环步进电机市场的复合年增长率为6.3%。P&S引用了闭环步进电机众所周知的好处是:控制反馈信号和功率调节电流控制,这是该技术的关键原因。

来自ISL Products Intl的低电流直流电机 有多种机械和电气配置。 有时减速电机的改变可以帮助直流电机满足严格的OEM应用规范。 在其他情况下,电机必须采用特殊结构以避免产生EMI和RFI干扰(这里,电机组件中的原材料是主要考虑因素)功耗降低的设计受益于具有专门内部结构的电机 和非传统的组件材料。

我们看到,步进电机市场(由独立的1.8°混合式步进电机驱动)正在逐渐减少,集成式步进电机也会出现这种趋势。因为技术正在向上移动(采取集成电机或智能电机的形式)或向下移动 - 成本较低的低成本步进电机。

 传统混合式步进电机的使用一直在产品集成中得到应用,而在低端应用中,我们发现更多使用不太精密的电机和客户提供的集成芯片(IC)来驱动它们。
 

分销商对运动控制趋势洞察
 

我们在设计世界上针对闭环步进电机制造商进行一些调查,包括美国施耐德电气动力公司,Applied Motion Products Inc.,Lin Engineering,Faulhaber的MICROMO,Oriental Motor Co.和Nippon Pulse America Inc.

在调查中所反映出的是, 所有细节都应该预先集成或应用程序特定的电机产品。 比如:石油和天然气行业的自动化为运动控制产品创造了许多机会,但大多数标准电机和驱动解决方案却被危险场所评级的严格要求排除在外。

锡罐(tin-can)步进电机的使用正在增加,现在一些新工具可让工程师更轻松地检查他们在小电机上的编程。 来自日本Pulse Pulse公司的Motion Checker 5控制器 - 一款带集成驱动电路的独立手持式控制器。 使用它就像将其插入普通插座并连接步进电机以贯穿运动序列一样简单。

 为了服务这个行业的工程师,Applied Motion已经发布了世界上唯一的适用于危险场所的ATEX级步进驱动器。今年,他们也将推出第一台防爆步进电机来配对。该驱动器已经被用于油田钻井平台,用于需要准确制动和控制钻柱速度的应用。”
 

电机应用中电池供电的设计


由电池供电的ATV,移动机器人(包括AGV),滑板车,电动自行车和无人机等给电池供电的设计带来了独特的运动系统挑战。 集成到这些设计中的电机可能需要接受48V,24V或12 V输入,并且几乎所有电机都必须满足苛刻的效率要求。

电池供电设备正在刺激对高效直流电机的更多需求。 maxon精密电机公司为导航零售商店的机器人提供电机,以检查库存并确认物品放置在适当位置的货架上 - 通常是在每天结束时的监控扫描期间。 maxon的一些电机的效率达到90% - 远远优于同类电机产品的60%。“

Portescap Ultra EC无刷直流电机采用U形线圈以最大限度地提高功率密度 - 并让设计工程师从多种选择中选择,以满足需要高速度,高转矩或两者兼而有之的应用。

无铁芯电机特别消除了铁组件的损耗;无铁芯电机也可避免层压板芯的杂散损耗。 无刷电机和有刷电机中的永磁体可以提供最大效率。

在某些情况下,软件可以预测电机系统的效率。 一个专用应用程序可以让工程师根据关键参数,来检查不同电机技术的性能;它还可以为工程师提供电池供电设备的不同电压选项,并帮助工程师了解这些不同电压下运动解决方案的效率。使用MotionCompass软件,设计工程师可以快速测试不同的电压,并查看设计效率(和功率)的变化 , 从而获取通常需要在实验室中进行测试的信息。这样达到最后的设计时,不仅缩短了工程时间,还减少了迭代次数。

Faulhaber通过增值服务与专用加工中心,洁净室装配,工程和定制设计,原型设计和测试以及项目管理,提供集成电机解决方案。

在自动导航车辆(AGV)和公用事业车辆的移动设计中,为嵌入式机器人使用的电机,通常是无框永磁电动机——在低电压下运行并直接集成到车轮驱动器中。 现在市场中,对电机的尺寸要求越来越具有挑战性 - 扭矩密度要求也越来越高......对低电压运行的电池供电系统的运动设计尤其如此。

 自动导航车辆(AGV)和其他电池供电设备必然需要紧凑,很多人也同意这个看法。 我们看到了采用集成驱动电子元件的高扭矩密度电机的趋势,而传统的BLDC电机则采用独立驱动器。

AGV的快速应用意味着更多的应用需求和更快的设计周期需求。集成式电机提供了模块化设计,让设计人员能够快速迭代设计,而高转矩密度电机设计可让小型电机提供必要的扭矩。

运控网的选型系统让设计工程师可以快速找到,配置和购买电机。工程师可以与制造商一起寻找集成组件(如此处所示的预先设计的解决方案)。

还有一些人提出,在这些类型的应用中,电机功率密度的重要性 - 以及一个设计如何不适合所有的应用。 考虑到这一点,具有专利U形线圈的Ultra EC无刷直流电机被研发,它可最大限度地提高功率密度,其线圈可让设计工程师根据应用需要的高速度,高转矩还是两者的组合,从多个选项中进行选择。

从电机获得更多的功率可以让工程师缩减最终产品的整体尺寸,.并且电机长度和底座选项的灵活性最终可以让设计工程师开发更小的产品,同时为最终用户提升价值。

东方马达的DRS2系列紧凑型线性执行器是一款精密滚珠丝杠执行器,配有AZ系列步进电机和绝对式机械编码器。这是日益集成步进电机设计的行业趋势之一。

当然,诸如AGV之类的移动运动设计只是使自动化仓库运作的众多技术之一。 在物流和配送中心看到的是使系统更智能化的持续趋势。 这意味着用更高精度的气动执行器替代老式的低智能执行器,并且可以在整个行程中保持多个位置的可编程机电执行器。

集成式电机(如集成式步进电机和伺服电机)在这一趋势中发挥了关键作用。 这是因为物流系统通常分布在一个很大的物理区域,并且消除控制柜来驱动电子设备可以显着降低成本如果使用集成电机。
 

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