Động cơ mô-men không khung là phần còn lại của một động cơ không chổi than sau khi bỏ vỏ, trục, vòng bi và nắp đầu: một stator với cuộn dây đồng và một rotor mang nam châm, được cung cấp thành hai phần để nhà chế tạo máy tích hợp vào kết cấu của mình. Với các khớp robot, quyết định này là có chủ đích chứ không phải một cách tiết kiệm chi phí - động cơ trở thành một phần của khớp thay vì một vật được bắt vít lên khớp, và cách bố trí vòng bi, đường tản nhiệt cùng việc đi cáp được thiết kế theo động học thay vì thừa hưởng từ vỏ của một động cơ thương mại sẵn có.
Hướng dẫn này trình bày cách động cơ không khung được cấu tạo, những thông số nào thực sự làm thay đổi một quyết định thiết kế, và cách mười hai mẫu hiện được giới thiệu trong nhóm Động cơ mô-men xoắn không vỏ trên ToBMS so sánh với nhau. Mọi con số dưới đây đều lấy từ dữ liệu sản phẩm trên ToBMS hoặc từ thông số đã công bố của nhà sản xuất - không có số liệu nào được ước lượng.
Trả lời nhanh
Động cơ mô-men không khung là một bộ stator và rotor không có vỏ, không có trục và không có vòng bi, được mua để chính nhà thiết kế máy cung cấp những phần đó. Sản phẩm được chọn vì ba lý do: nó loại bỏ khối lượng và chiều dài trục của một vỏ động cơ thông thường khỏi khớp, nó cho phép rotor chạy trên chính vòng bi của khớp nên không có cặp vòng bi thứ hai trong đường truyền tải, và nó mở ra một lỗ lớn để đi cáp. Đánh đổi là công việc tích hợp - gối đỡ vòng bi, đường tản nhiệt, giữ rotor và phản hồi đều trở thành một phần của thiết kế khớp thay vì một dòng đơn hàng.
Bên trong một động cơ mô-men không khung có gì
Hai thành phần, và không gì khác. Mọi thứ thường được lắp quanh chúng đều được để lại cho đơn vị tích hợp.
Stator
Stator là một lõi thép ghép lớp với cuộn dây đồng, được đấu ra dây tự do hoặc một khối đầu nối. Nó có đường kính ngoài và phương án lắp xác định - thường là một kiểu mặt bích hoặc một mối lắp ép - nhưng không có vỏ bao. Trong một khớp robot, stator thường được kẹp vào một vỏ đã gia công mà vỏ đó đồng thời là đường tản nhiệt, đó là lý do bề mặt lắp và vật liệu tại giao diện quan trọng hơn ở đây so với một động cơ có vỏ: giới hạn nhiệt độ cuộn dây bị chạm tới sớm hơn khi nhiệt không có chỗ để thoát.
Rotor
Rotor là một khối thép hoặc nhôm mang các nam châm vĩnh cửu, với lỗ trong được chọn kích thước để lắp ép lên trục khớp hoặc để ghép trực tiếp với đầu vào của bộ giảm tốc. Không có gì giữ nó ngoài chính vòng bi của khớp, nên độ đảo, vị trí dọc trục và cân bằng rotor là trách nhiệm của nhà thiết kế. Làm sai điều đó sẽ thể hiện thành rung động, mô-men khấc và nhiễu encoder chứ không phải thành một chi tiết bị hỏng.
Bố trí rotor trong và rotor ngoài
Có hai cách bố trí trong nhóm này. Máy rôto trong - dòng RI - giữ nam châm trên trục nằm bên trong stato, thường cho kết cấu dài hơn và đường kính nhỏ hơn. Máy rôto ngoài như RO60, RO80 và RO100 đặt nam châm lên một chuông quay quanh stato, thường thuận cho đường kính lớn hơn, chiều dài stato ngắn hơn và phân bố quán tính khác. Không loại nào tốt hơn một cách phổ quát; lựa chọn phụ thuộc vào bao thể của khớp và mức quán tính mà vòng điều khiển có thể chịu được.
Phản hồi: cảm biến Hall hoặc không có
Bộ frameless hiếm khi mang encoder đầy đủ, vì độ phân giải cần ở đầu ra của khớp phụ thuộc vào khớp chứ không phải vào động cơ. Điều thay đổi trong dải này là cảm biến hiệu ứng Hall: các mẫu RO40 và RO50 Lite được niêm yết không có cảm biến Hall, còn các mẫu RO60, RO80 và RO100 Standard thì có. Khi không có cảm biến Hall, việc chuyển mạch dựa vào encoder ngoài hoặc khởi động không cảm biến, cách này hoàn toàn khả thi nhưng phải được tính trước trong cấu hình driver. Đây là thông số duy nhất bị bỏ sót nhiều nhất khi chọn động cơ frameless chỉ dựa trên mô-men và khối lượng.
Những thông số thực sự quyết định lựa chọn
Trang sản phẩm frameless trông gọn nhẹ, nhưng chỉ một vài con số quen thuộc là quyết định phần lớn dự án.
Mô-men: định mức, đỉnh và ý nghĩa của từng giá trị
Mô-men đỉnh là mô-men đầu ra lớn nhất mà nhà sản xuất công bố trong điều kiện vận hành xác định; với động cơ frameless, giá trị này thường bị giới hạn bởi nhiệt độ cuộn dây và biên dự trữ khử từ của nam châm chứ không phải bởi độ bền cơ khí. Đây là con số đúng để kiểm tra các đỉnh tăng tốc và quá độ ngắn, và là con số sai để giữ tải hay để ước lượng khi nào chi tiết sẽ hỏng - giới hạn cơ khí của rôto và vòng bi của khớp phải được xác nhận riêng.
Mô-men định mức là giá trị liên tục mà động cơ có thể duy trì trong giới hạn nhiệt của nó ở điều kiện môi trường và lắp đặt đã nêu. Với động cơ frameless, hai điều kiện này có sức nặng hơn: một stato được kẹp vào vỏ nhôm tản nhiệt rất khác so với một stato chạy trong không khí tĩnh trên bàn thử. Mô-men định mức công bố chỉ là điểm khởi đầu cho một khớp sẽ được đánh giá theo thiết kế làm mát riêng của nó.
KV, Ke và điện áp nguồn
KV là hằng số tốc độ - mức động cơ quay nhanh thế nào trên mỗi vôn điện áp điều khiển đặt vào - và đây là con số liên kết tốc độ đầu ra yêu cầu của khớp với điện áp bus. Một số mẫu lớn hơn ở đây được niêm yết với thông số ở hai hoặc ba mức điện áp: RI50 được công bố ở 24, 36 và 48 V với tốc độ định mức và không tải khác nhau tương ứng, nên cùng một phần cứng đáp ứng nhiều loại khớp tùy theo kiến trúc pin của robot. Khi ghép một động cơ frameless với driver sẵn có, KV và hằng số mô-men quyết định driver phải cấp bao nhiêu dòng cho một mức mô-men nhất định.
Dòng điện, điện trở cuộn dây và dự trữ nhiệt
Dòng định mức và dòng đỉnh cho driver biết phải cấp bao nhiêu, và cùng với điện trở cuộn dây, chúng mô tả lượng nhiệt sinh ra ở một mức mô-men nhất định. Lưu ý rằng dữ liệu ToBMS cho các động cơ này không dùng một quy ước đơn vị thống nhất trong toàn dải - điện trở dây-đối-dây của các mẫu RI nhỏ nhất và của các bộ RO lớn hơn được ghi theo thang khác nhau - nên hãy chuẩn hóa trước khi so sánh giữa các dòng, và lấy datasheet của nhà sản xuất làm tham chiếu cho mọi tính toán nhiệt.
Đường kính, chiều dài stato và khối lượng
Với động cơ frameless, ba con số này là ràng buộc thiết kế chứ không phải phần tóm tắt tiếp thị. RI20 là bộ 25 mm, 20 g; RO100 đo 113.5 mm đường kính và nặng 710 g. Vì không có vỏ, khối lượng nêu ra chính là khối lượng mà khớp phải mang và tăng tốc toàn bộ - không có vỏ hộp để chia sẻ. Với một khớp xa gốc, chênh lệch giữa bộ 60 g và 270 g do mọi trục phía trên phải gánh.
Độ rơ và độ cứng của hệ
Động cơ frameless không có hộp giảm tốc, nên độ rơ không phải thuộc tính cố hữu của thiết bị. Mọi độ rơ mà khớp thể hiện đều đến từ bộ giảm tốc mà nhà thiết kế thêm vào. Điều này đáng nói rõ vì nó đẩy một quyết định quan trọng lên phía trước: một động cơ frameless kết hợp với một tầng hành tinh tỷ số cao có thể có nhiều chuyển động thừa hơn một mô-đun truyền động gần trực tiếp tích hợp, và lượng đó tích lũy qua từng tầng bánh răng. Khi một khớp phải truyền ngược được hoặc lặp lại vị trí, tỷ số và lựa chọn hộp giảm tốc quan trọng hơn thông số của chính động cơ.
So sánh mười hai động cơ mô-men frameless
Bảng này bao quát các bộ frameless hiện được giới thiệu trong nhóm Động cơ mô-men xoắn không vỏ , sắp xếp từ nhẹ nhất đến nặng nhất. Các con số mô-men là giá trị do nhà sản xuất công bố; tốc độ định mức được nêu ở mức điện áp định mức thấp nhất được niêm yết cho mỗi mẫu.
| Mẫu | Mô-men xoắn định mức | Mô-men xoắn đỉnh | Điện áp định mức | Bao thể | Khối lượng |
|---|---|---|---|---|---|
| RI20 KV600 | 0.024 Nm | 0.072 Nm | 16 V | Ø25 × 14.5 mm | 20 g |
| RI30 KV260 | 0.076 Nm | 0.23 Nm | 24 V | Ø38 × 14 mm | 40 g |
| RO40 KV140 Lite | 0.2 Nm | 0.6 Nm | 24 V | Ø46.3 × 13 mm | 60 g |
| RO50 KV108 Lite | 0.3 Nm | 0.9 Nm | 24 V | Ø61.7 × 14.5 mm | 105 g |
| RI60 KV120 | 0.57 Nm | 1.63 Nm | 24/36/48 V | Ø60 × 23 mm | 156 g |
| RI50 KV100 | 0.58 Nm | 1.67 Nm | 24/36/48 V | Ø54 × 27 mm | 181 g |
| RO60 KV115 Standard | 0.8 Nm | 2.4 Nm | 48 V | Ø73.8 × 23 mm | 248 g |
| RI70 KV95 | 0.94 Nm | 2.68 Nm | 24/36/48 V | Ø76 × 24 mm | 270 g |
| RO80 KV105 Standard | 1.3 Nm | 4 Nm | 48 V | Ø92.6 × 26.4 mm | 352 g |
| RI80 V2.0 KV75 | 1.45 Nm | 4.1 Nm | 24/36/48 V | Ø85 × 27 mm | 411 g |
| RI100 KV105 | 1.76 Nm | 4.95 Nm | 24/36/48 V | Ø104 × 26 mm | 500 g |
| RO100 KV55 Standard | 4 Nm | 12 Nm | 48 V | Ø113.5 × 36.2 mm | 710 g |
Mô-men định mức và mô-men đỉnh, điện áp nguồn, bao thể và khối lượng theo công bố của nhà sản xuất. Tốc độ định mức được nêu ở mức điện áp định mức thấp nhất được niêm yết cho mỗi mẫu và do đó khác nhau giữa các dòng.
Mô-men đỉnh trải rộng khoảng 165 lần trong bộ này, từ 0.072 Nm đến 12 Nm, còn khối lượng trải rộng khoảng 35 lần. Vì bộ frameless không có vỏ, khối lượng đó được tính trọn vẹn: đó là khối lượng quay và khối lượng phải mang mà khớp phải xử lý, không có gì được chia sẻ cho một vỏ hộp.
Khi xét mật độ mô-men với cơ sở đã nêu, hình dạng của dải trở nên rõ hơn. Ở đầu nhỏ, RI20 đạt 1.2 Nm/kg liên tục và 3.6 Nm/kg ở đỉnh; RO100 đạt 5.6 Nm/kg định mức và 16.9 Nm/kg đỉnh. Phần lớn các bộ rôto trong tầm trung nằm trong một dải hẹp quanh 3.5 Nm/kg định mức và 9.9 đến 10.4 Nm/kg đỉnh, cho thấy dòng này được thiết kế theo một mục tiêu nhiệt nhất quán chứ không phải để có con số gây chú ý. Ngoại lệ là RO100: một bộ rôto ngoài lớn hơn, KV thấp, đánh đổi diện tích lắp đặt để lấy mật độ liên tục cao nhất trong bộ.
Khớp cực nhỏ: RI20 KV600 và RI30 KV260
Hai bộ nhỏ nhất hướng tới các cơ cấu chấp hành nằm ở cuối chuỗi động học, nơi khối lượng của động cơ do mọi thứ phía trên gánh.
RI20 KV600: đầu 20 g của dải
Bộ RI20 KV600 đo Ø25 × 14.5 mm và nặng 20 g, với 0.024 Nm định mức và 0.072 Nm mô-men đỉnh, 18 W công suất định mức và tốc độ định mức 7452 rpm ở 16 V. Dòng định mức là 1.47 A và dòng đỉnh 4.4 A, giúp yêu cầu về driver và cáp nhỏ - một ràng buộc đáng lưu ý khi bó dây phải đi xuyên qua chính khớp. Phần tổng quan trên ToBMS mô tả nó là bộ rôto trong siêu gọn cho robot phục hồi chức năng, mô-đun khớp và tay máy robot gọn nhẹ.
Nhà sản xuất cho thấy bộ RI nhỏ nhất dẫn động một cụm khớp gọn, đây là cách rõ nhất để đánh giá liệu một stato 25 mm và mô-men đỉnh 0.072 Nm có phù hợp với cơ cấu đang thiết kế hay không.
Trang video ToBMSXem trên YouTubeRI30 KV260: nhiều mô-men hơn trong bộ 40 g
Bộ RI30 KV260 tăng thêm 13 mm đường kính và 20 g khối lượng, đồng thời gần gấp ba các con số mô-men: 0.076 Nm định mức, 0.23 Nm đỉnh, 33 W công suất định mức ở 24 V. Nó chạy ở 4110 rpm định mức với dòng định mức 1.98 A và dòng đỉnh 7.72 A. Bảy cặp cực ở cả RI20 và RI30 nghĩa là tần số điện tăng nhanh theo tốc độ, điều này đáng kiểm tra so với tốc độ chuyển mạch tối đa của driver trước khi chọn bộ nhỏ hơn chỉ vì kích thước.
Một màn trình diễn ngắn trên bàn thử với RI30 dẫn động một khớp nhỏ. Hữu ích để so sánh đáp ứng của stato 7 cặp cực, 260 KV với RI20 có KV cao hơn trước khi quyết định dùng một tầng giảm tốc.
Trang video ToBMSXem trên YouTubeDòng Lite: RO40 KV140 và RO50 KV108
Các bộ rôto ngoài dòng Lite lấp khoảng trống giữa những bộ RI thu nhỏ và các bộ rôto trong tầm trung, và đây là hai mẫu duy nhất trong dải này được niêm yết không có cảm biến Hall - một lựa chọn thiết kế giả định rằng bên tích hợp sẽ cung cấp phản hồi.
RO40 KV140 Lite: 60 g với mô-men đỉnh 0.6 Nm
Với kích thước Ø46.3 × 13 mm và 60 g, RO40 KV140 Lite tạo ra 0.2 Nm định mức và 0.6 Nm mô-men đỉnh với 51 W công suất định mức ở 24 V, chạy tới 2450 rpm định mức. Chiều dài stato ngắn giữ kích thước trục nhỏ, đó là điều khiến nó hấp dẫn trong một khớp dẹt. Trong phần tổng quan trên ToBMS, nhà sản xuất định vị nó như một hướng tới chuyển động truyền động trực tiếp đáp ứng nhanh trong các khớp robot nhẹ - và truyền động trực tiếp đúng là chế độ mà việc thiếu cảm biến Hall phải được giải quyết ở phía driver, thường bằng một encoder đầu ra trên khớp hoặc một quy trình khởi động không cảm biến.
Lưu ý rằng tên sản phẩm ghi KV140 trong khi hằng số tốc độ được ghi nhận là 141; hai con số này đáng kiểm tra lại với datasheet hiện hành của nhà sản xuất trước khi chốt một phép tính tốc độ.
RO50 KV108 Lite: cùng ý tưởng, lớn hơn
Bộ RO50 KV108 Lite nâng lên kích thước Ø61.7 × 14.5 mm và 105 g với 0.3 Nm định mức và 0.9 Nm mô-men đỉnh, 66 W công suất định mức ở 24 V và tốc độ định mức 2100 rpm. Dữ liệu ToBMS của nó ghi dòng đỉnh 9.3 A ở 3.4 A định mức, và mẫu này được đánh dấu là hàng mới - nhà sản xuất đã công bố một video giới thiệu riêng cho nó, được nhúng bên dưới.
Phần giới thiệu của nhà sản xuất về bộ RO50105 g, cho thấy cặp stato và rôto cùng cụm khớp dự kiến. Ngắn, nhưng đây là thước phim công bố duy nhất về nền tảng Lite đang chuyển động.
Trang video ToBMSXem trên YouTubeRôto trong tầm trung: RI50, RI60 và RI70
Ba mẫu chia sẻ cùng một ý tưởng thiết kế: một bộ rôto trong dài tương đối, đường kính nhỏ với mức định mức đa điện áp, hướng tới các khớp cần mô-men liên tục lớn hơn các bộ Lite mà không cần đường kính như các bộ Standard rôto ngoài.
RI50 KV100 và RI60 KV120
Bộ RI50 KV100 có định mức 0.58 Nm liên tục và 1.67 Nm đỉnh ở 66 W, trong kết cấu Ø54 × 27 mm, 181 g. Bộ RI60 KV120 cùng đẳng cấp nhưng đường kính lớn hơn và khối lượng thấp hơn một chút - 156 g, 0.57 Nm định mức và 1.63 Nm đỉnh ở 85 W - với 14 cặp cực thay vì 7 cặp cực của RI50. Cả hai đều được công bố ở 24, 36 và 48 V với các con số tốc độ và dòng tương ứng, giữ chúng dùng được cho một robot mà điện áp bus vẫn đang được quyết định.
RI70 KV95
Bộ RI70 KV95 đưa mô-men liên tục lên 0.94 Nm và đỉnh lên 2.68 Nm ở 125 W, trong kết cấu Ø76 × 24 mm nặng 270 g, vẫn với 14 cặp cực. Phần tổng quan trên ToBMS của nó hướng tới robot chân, mô-đun khớp và tay máy robot chính xác - những thiết kế mà khớp được đánh giá theo độ êm khi chịu tải chứ không theo công suất đỉnh.
Rôto trong lớn và rôto ngoài dòng Standard
Trên 350 g, hai dòng tách hướng, và lựa chọn trở thành vấn đề bao thể chứ không còn là đẳng cấp mô-men.
RI80 V2.0 KV75
Bộ RI80 V2.0 KV75 cung cấp 1.45 Nm định mức và 4.1 Nm mô-men đỉnh ở 172 W trong kết cấu Ø85 × 27 mm, nặng 411 g. Đây là bộ rôto trong lớn thứ hai trong bộ này và được dùng trong phần cứng thực địa: nhà sản xuất đã công bố thước phim về nó dẫn động robot kiểm tra Gorilla MK1, được nhúng bên dưới. Với một khớp phải giữ tư thế tĩnh trong thời gian dài - chân robot chân, khớp hông khung ngoại xương - mức định mức 172 W và kiến trúc không dùng tới 21 cặp cực (mẫu này có 8 cặp cực) đặt trọng tâm vào hành vi nhiệt liên tục thay vì công suất đỉnh.
Transgrid Gorilla MK1 dùng động cơ frameless RI80 trong một robot kiểm tra lưới điện. Đây là minh chứng công bố đầy đủ nhất về RI80 trong một máy đã triển khai thực tế chứ không phải trên bàn thử, khiến nó trở thành tham chiếu cần xem nếu khớp sẽ hoạt động ngoài trời với chế độ làm việc thay đổi.
Trang video ToBMSXem trên YouTubeRI100 KV105
Bộ RI100 KV105 là bộ rôto trong lớn nhất: 1.76 Nm định mức và 4.95 Nm mô-men đỉnh ở 252 W, dòng định mức 13.6 A và dòng đỉnh 38.6 A, trong kết cấu Ø104 × 26 mm nặng 500 g. Bước nhảy về dòng đỉnh so với RI80 là điều mà một cuộn dây 105 KV, 14 cặp cực đòi hỏi ở driver, và đây là con số quyết định liệu tầng công suất có phải thay đổi khi thiết kế chuyển lên cỡ này.
RO60, RO80 và RO100 Standard
Ba bộ Standard rôto ngoài đều là loại 48 V có cảm biến Hall, và chúng đánh đổi đường kính để lấy chiều dài stato. Bộ RO60 KV115 nặng 248 g với 0.8 Nm định mức và 2.4 Nm đỉnh ở 352 W; bộ RO80 KV105 nặng 352 g với 1.3 Nm định mức và 4 Nm đỉnh ở 490 W; và bộ RO100 KV55 đạt 4 Nm định mức và 12 Nm đỉnh ở 838 W trong thân 710 g, 113.5 mm. Sự kết hợp giữa KV thấp nhất và số cực cao nhất trong dải ở RO100 là một thiết kế cố ý ưu tiên mô-men, và điều đó thể hiện ở các con số mật độ nêu trên. Trong một khớp rôto ngoài, chuông quay mang tải, nên quán tính và cân bằng của nó trở thành một phần của bài toán điều khiển - một yếu tố không tồn tại ở các bộ rôto trong.
Động cơ frameless được dùng ở đâu
Trên ToBMS, các bộ này được nhóm theo một tập ứng dụng nhất quán, và ứng dụng quyết định thông số nào chi phối.
Khớp robot và thiết bị tương tác với con người
Mô-đun khớp, Cánh tay robot cộng tác, robot phục hồi chức năng, robot hình người và Bộ xương ngoài đều có mặt trong nhóm này. Trong mỗi trường hợp, khớp được xây dựng quanh động cơ chứ không phải ngược lại, và độ êm, khối lượng và đường thoát nhiệt quan trọng hơn các cấp bảo vệ vỏ của chính động cơ - vì không có vỏ.
Nền tảng di động và nền tảng chân
Robot bốn chân, robot bánh xe và AGV đặt gánh nặng lên mô-men liên tục chống lại trọng lực hoặc lực cản lăn, với các lần đảo chiều thường xuyên. Một động cơ frameless ở vai trò này thường nằm sau một bộ giảm tốc tỷ số thấp, nên phần thảo luận về độ rơ ở trên áp dụng trực tiếp.
Danh sách kiểm tra khi chọn
Động cơ frameless được chốt thông số từ sớm và sau đó trở thành kết cấu, nên những kiểm tra này đáng được thực hiện trước khi hình học khớp được cố định.
Chế độ làm việc và mô-men
- Tính mô-men ở trường hợp xấu nhất tại khớp, bao gồm cánh tay đòn và các hiệu ứng động, rồi đối chiếu với mô-men đỉnh kèm biên dự trữ - sau đó xác nhận riêng với nhà sản xuất xem rôto và cách bố trí vòng bi chịu được gì khi có xung va đập.
- Ước tính mô-men liên tục cho chu trình làm việc thực tế và so với mô-men định mức , không so với mô-men đỉnh. Với động cơ frameless, câu trả lời phụ thuộc rất nhiều vào vỏ mà stato được kẹp vào.
- Quy đổi vận tốc góc yêu cầu thành rpm của động cơ ở điện áp bus đã chọn trước khi so sánh các giá trị KV.
Cơ khí và tích hợp
- Quyết định cách đỡ rôto: ép lắp lên trục khớp hoặc làm giao diện với bộ giảm tốc, có xác định độ đảo và vị trí dọc trục.
- Hoạch định đường thoát nhiệt một cách có chủ đích - bề mặt kẹp, vật liệu giao diện và, khi chế độ làm việc nặng, tản nhiệt qua vỏ.
- Kiểm tra bao thể so với đường kính và chiều dài stato khả dụng của khớp; các bộ Standard rôto ngoài và các bộ rôto trong không phải những hình dạng thay thế được cho nhau ngay cả khi cùng mô-men.
- Xác nhận rằng cân bằng rôto và hiện tượng khấc từ sẽ không làm nhiễu độ phân giải phản hồi đã chọn cho khớp.
- Nếu khớp cần một lỗ xuyên tâm cho cáp, hãy kiểm chứng lỗ khả dụng xuyên qua cặp stato-rôto trước khi giả định rằng có thể tạo ra một đầu ra rỗng từ đó.
Phản hồi và driver
- Kiểm tra xem mẫu có cảm biến Hall hay không. Các bộ RO40 và RO50 Lite được niêm yết không có chúng, và hệ quả là một quyết định ở phía driver phải được đưa ra sớm.
- Đối chiếu số cặp cực và tốc độ tối đa với tốc độ chuyển mạch của driver.
- Chuẩn hóa đơn vị điện trở cuộn dây giữa các dòng trước mọi so sánh nhiệt, và lấy datasheet hiện hành của nhà sản xuất làm con số tham chiếu.
Câu hỏi thường gặp
HĐộng cơ frameless khác gì so với một cơ cấu chấp hành tích hợp?
Động cơ frameless chỉ gồm stato và rôto - không có vỏ, trục, vòng bi, encoder hay điện tử driver. Một cơ cấu chấp hành tích hợp gói các bộ phận đó trong một khối kín với trục đầu ra và bộ điều khiển. Frameless được chọn khi chính khớp phải đóng vai trò vỏ và kết cấu đỡ, giúp tiết kiệm khối lượng và chiều dài trục đồng thời cho phép nhà thiết kế kiểm soát đường thoát nhiệt và lỗ xuyên tâm; mô-đun tích hợp được chọn khi công sức kỹ thuật nên chuyển sang phần mềm. Nhóm Bộ truyền động robot là phương án tích hợp thay thế, còn nhóm Bộ truyền động gần trực tiếp bao quát phiên bản tích hợp tỷ số thấp của cùng ý tưởng đó.
HĐộng cơ frameless có độ rơ không?
Không có sẵn - trong bộ không có hộp giảm tốc, nên không có chuyển động thừa nào được thiết kế vào. Độ rơ chỉ xuất hiện khi thêm một bộ giảm tốc vào khớp, và trong hộp giảm tốc hành tinh nhiều tầng thì nó tích lũy qua các tầng. Vì động cơ frameless thường được ghép với một tầng giảm tốc để đạt mô-men khớp hữu ích, ngân sách độ rơ cho trục do lựa chọn hộp giảm tốc đó quyết định, chứ không phải do động cơ. Nếu khớp phải truyền ngược được hoặc lặp lại vị trí, quyết định đó quan trọng hơn mọi con số riêng lẻ trên datasheet của động cơ.
HRôto trong hay rôto ngoài - nên chọn loại nào?
Khác biệt nằm ở kết cấu và quán tính chứ không phải ở chất lượng. Các bộ rôto trong trong dải này - dòng RI - có xu hướng dài hơn và đường kính nhỏ hơn, với nam châm trên trục nằm trong stato. Các bộ rôto ngoài như RO60, RO80 và RO100 cho một chuông quay quanh stato, thường thuận cho đường kính lớn hơn và chiều dài stato ngắn hơn. Trong một khớp rôto ngoài, chuông quay cũng mang tải, nên quán tính và cân bằng của nó trở thành một phần của bài toán điều khiển.
HCó thể chạy động cơ frameless ở mô-men đỉnh liên tục không?
Không. Mô-men đỉnh là mô-men đầu ra lớn nhất được công bố trong điều kiện vận hành xác định và thường bị giới hạn bởi nhiệt độ cuộn dây và biên dự trữ nam châm chứ không phải bởi độ bền cơ khí. Chế độ làm việc liên tục phải được chọn theo mô-men định mức trong giới hạn nhiệt của động cơ - và với động cơ frameless, những giới hạn đó phụ thuộc vào vỏ mà nó được gắn vào và cách làm mát mà nó nhận được, vì bộ này không có vỏ để tản nhiệt. Mô-men đỉnh là con số đúng cho các quá độ tăng tốc và các sự kiện quá tải ngắn.
HĐộng cơ frameless có cần encoder không?
Với một khớp robot thì có - thông thường cần một dạng phản hồi vị trí nào đó, hoặc ở đầu ra của khớp hoặc ở phía động cơ. Điều thay đổi trong dải này là việc trang bị cảm biến Hall: các mẫu RO40 và RO50 Lite được niêm yết không có cảm biến Hall, còn các mẫu RO60, RO80 và RO100 Standard thì có. Cảm biến Hall cung cấp cho driver thông tin vị trí rôto để chuyển mạch; nếu không có chúng, việc chuyển mạch phụ thuộc vào encoder ngoài hoặc một chiến lược khởi động không cảm biến. Lựa chọn đó phải được đưa ra trước khi chốt driver.
HĐộng cơ frameless tốn bao nhiêu công sức tích hợp?
Việc mua bộ này tiết kiệm vỏ và vòng bi, rồi chuyển chúng thành phần việc thiết kế: giữ rôto và độ đảo, chọn vòng bi, kẹp tản nhiệt và gắn phản hồi đều trở thành trách nhiệm của bên tích hợp. Đó là sự đánh đổi. Khi thiết kế khớp đã có sẵn hoặc máy phải nhẹ nhất có thể ở một khâu xa gốc, công sức đó thường xứng đáng; khi cần nhanh một trục khép kín, một mô-đun tích hợp như những bộ trong nhóm Bộ truyền động robot là con đường ngắn hơn.
Tài nguyên chính thức
CubeMars công bố một bộ Tài liệu bao quát các dòng RI và RO, và mỗi mẫu có một trang sản phẩm chính thức với thông số đầy đủ, bản vẽ cơ khí và tài liệu driver - ví dụ dải động cơ mô-men frameless. Nhà sản xuất vẫn là nguồn chuẩn xác cho các quy ước điện trở và điện cảm, định mức nhiệt và firmware hiện hành; ToBMS giữ lớp khám phá sản phẩm ở dạng có thể tìm kiếm và so sánh.
Bước tiếp theo
Nếu mục tiêu là lập danh sách rút gọn thay vì nghiên cứu, ba công cụ trên nền tảng sẽ làm việc đó theo trình tự. Khám phá toàn bộ nhóm Động cơ mô-men xoắn không vỏ để xem mọi mẫu và thông số cạnh nhau, lọc các ứng viên theo mô-men, điện áp và khối lượng trong Chọn, rồi đặt chúng cạnh nhau trong So sánh sản phẩm. Khi khớp cần đến dưới dạng một mô-đun kín với bộ giảm tốc và driver đã được ghép sẵn, nhóm Bộ truyền động robot là điểm dừng tiếp theo tự nhiên.
Tóm gọn: chọn bao thể theo hình học của khớp, rồi chọn KV theo điện áp bus và tốc độ yêu cầu, sau đó chọn mô-men định mức theo chu trình làm việc trong giới hạn nhiệt và mô-men đỉnh theo trường hợp quá độ, và giữ quyết định về phản hồi - cảm biến Hall hay encoder ngoài - trong tầm nhìn ngay từ đầu. Mọi thứ khác đều suy ra từ bốn điểm đó.
