Выбор типа двигателя для силового сервопривода

По мере развития современных систем промышленной автоматизации и робототехники перед конструкторами всё более остро встаёт проблема выбора подходящего силового сервопривода. Системные требования к величине крутящего момента, быстродействию, точности позиционирования, компактности, надёжности и энерго-эффективности сервоприводов неуклонно растут, но традиционные электроприводы уже не в состоянии обеспечить в полной мере необходимые технические характеристики. К таким быстро устаревающим традиционным компонентам сервоприводов можно отнести системы типа «электромотор с редуктором» и шаговые двигатели.

С основными недостатками и ограничениями систем «электромотор с редуктором» в составе сервоприводов, особенно в варианте с асинхронными электродвигателями, многие уже хорошо знакомы. Напомним лишь о самой неприятной проблеме механического редуктора в составе сервопривода — это кинематический мёртвый ход из-за неизбежных зазоров между шестернями.

Поэтому, мы далее сосредоточимся на проблеме выбора подходящего типа электродвигателя для безредукторного силового сервопривода.

Шаговый двигатель.

Несмотря на необычность конструкции и способа управления, шаговые электродвигатели обычно относят к классу синхронных электрических машин. При этом, высокую популярность и распространённость шаговых двигателей в некоторых отраслях (например, 3D-печать) можно объяснить такими неоспоримыми преимуществами, как низкая цена, простота конструкции и управления, а также приемлемая угловая точность для большинства применений.

Однако, диапазон применимости «шаговиков» ограничивается целым рядом существенных недостатков:

  • мизерный крутящий момент: как правило, всего несколько Н*м. Самые мощные шаговые двигатели едва дотягивают до 20 Н*м.
  • при увеличении скорости вращения крутящий момент ощутимо падает;
  • катастрофически низкий КПД;
  • отсутствие обратной связи приводит к неконтролируемым перескокам или пропускам шагов при перегрузке;
  • механическое ограничение угловой точности шага;
  • повышенный вибро-аккустический фон и резонансы.

Таким образом, «шаговики» хорошо подходят исключительно для маломощных систем автоматизации и мехатроники, в которых неважно энергосбережение, но ради низкой цены можно смириться с малым крутящим моментом и ограниченной скоростью вращения. В качестве прецизионного, быстродействующего или мощного силового сервопривода шаговый двигатель непригоден.

Современный синхронный силовой сервопривод.

Силовые сервоприводы iEM-xw Mk2 с жидкостным охлаждением

Силовые сервоприводы серий iEM-Iw Mk2, iEM-05w Mk2 и iEM-025w Mk2 модельного ряда 2020 с жидкостным охлаждением

Современный силовой сервопривод должен соответствовать требованиям 6-го Технологического Уклада и характеризуется, прежде всего, высокими удельным крутящим моментом, точностью и быстродействием. Он должен развивать крутящий момент от нескольких десятков до нескольких тысяч Н*м, обладая при этом минимальными масса-габаритами.Модуль iEM-05 с энкодером, вид сзадиМодуль iEM-05 с энкодером, вид спереди

 

 

 

 

 

Удельный крутящий момент синхронных электродвигателей серий iEM, находится в диапазоне от 10,9 до 35 Н*м/кг, что позволяет создавать на их базе компактные силовые безредукторные сервоприводы, развивающие крутящий момент от сотни до нескольких тысяч Н*м с заданными точностью и быстродействием!

Для достижения максимальных удельных силовых характеристик сервопривода используется воздушное, жидкостное или комбинированное принудительное охлаждение, обеспечивающее отвод избыточного тепла от корпуса электродвигателя.

Кроме специализированного синхронного электродвигателя iEM, в состав силового сервопривода обязательно входят:  частотный преобразователь с системой управления и энкодер, обеспечивающий требуемую угловую точность.

Силовой сервопривод серии iEM-Iw Mk2 с жидкостным охлаждением (вид сзади), обеспечивающий крутящий момент до 1'000 Н*м

Силовой сервопривод серии iEM-Iw Mk2 с жидкостным охлаждением и фланцевым креплением (вид сзади), обеспечивающий крутящий момент до 1’000 Н*м

Силовой сервопривод серии iEM-Iw Mk2 с жидкостным охлаждением (вид спереди), обеспечивающий крутящий момент до 1'000 Н*м

Силовой сервопривод серии iEM-Iw Mk2 с жидкостным охлаждением и фланцевым креплением (вид спереди), обеспечивающий крутящий момент до 1’000 Н*м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модульная конструкция электродвигателей iEM с принудительным воздушным или жидкостным охлаждением позволяет не только легко масштабировать крутящий момент и мощность сервопривода, но и обеспечивать дополнительную надёжность за счёт модульного дублирования.

2-модульный силовой сервопривод серии iEM-I Mk2 с воздушным охлаждением (вид спереди)

2-модульный силовой сервопривод обновлённой серии iEM-I Mk2 с воздушным охлаждением и кронштейном крепления (вид спереди)

2-модульный силовой сервопривод серии iEM-I Mk2 с воздушным охлаждением (вид сзади)

2-модульный силовой сервопривод обновлённой серии iEM-I Mk2 с воздушным охлаждением и кронштейном крепления (вид сзади)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Силовой сервопривод в виде сборки из трёх модулей iEM-05

Силовой сервопривод в виде сборки из трёх модулей iEM-05 с энкодером

Силовой сервопривод на базе сдвоенного iEM-05 с энкодером

Силовой сервопривод на базе сдвоенного iEM-05 с энкодером

 

 

Временный недостаток силовых сервоприводов на основе модулей iEM – это более высокая цена относительно традиционных решений. Однако, благодаря высокому КПД, относительно малым затратам на монтаж и обслуживание, стоимость владения оказывается существенно ниже и за считанные месяцы окупит более высокую стоимость приобретения.

Технологичность композитной конструкции iEM позволяет достичь высокой степени автоматизации серийного производства, что в комбинации с малой материалоёмкостью гарантирует высокий конкурентный потенциал относительно аналогов и обеспечивает неуклонное снижение стоимости по мере увеличения объёмов серийного выпуска.

 

|

    Введите свою контактную информацию в форме ниже, и вскоре наши специалисты свяжутся с вами: