Изготовленный на заказ безрамный двигатель BLDC для робототехники

Основная структура бескаркасных бесщеточных двигателей постоянного тока для роботов

Бескаркасный бесщеточный двигатель постоянного тока для робота представляет собой индивидуальный бесщеточный двигатель с прямым приводом, разработанный специально для роботизированных суставов . Он представляет собой элитный сегмент бесщеточных двигателей постоянного тока и стал стандартным силовым компонентом гуманоидных и коллаборативных роботов.

В отличие от обычных бесщеточных двигателей закрытого типа, в этом двигателе отсутствуют ненужные механические компоненты, такие как:

• Корпус двигателя

• Торцевые крышки

• Фиксированные подшипники

• Выходные валы

Остаются только два основных электромагнитных компонента:

• Обмотка статора

• Ротор с постоянными магнитами

Эта упрощенная конструкция является причиной того, что его называют «безрамным двигателем».

С точки зрения принципа работы он по-прежнему соответствует технологии синхронного привода с постоянными магнитами бесщеточных двигателей. Контроллер двигателя регулирует трехфазный ток для вращения ротора без трения щеток или механических потерь на коммутацию.

Однако он был специально оптимизирован для роботизированных приложений и обладает следующими структурными преимуществами:

Минимальная разделенная структура для интеграции встроенных роботов

Двигатель состоит только из независимых статора и ротора без внешних механических конструкций.

Статор можно установить непосредственно внутри корпуса шарнира робота, а ротор можно интегрировать с главным валом робота.

Используя собственные подшипники и корпус робота для поддержки и защиты, двигатель обеспечивает плавную интеграцию с роботизированными соединениями, что значительно снижает требования к внутреннему пространству.

Конструкция с большими полыми сквозными отверстиями решает проблемы с проводкой роботов

Бескаркасные бесщеточные двигатели роботов HOLRY имеют конструкцию с большим полым кольцом, что позволяет:

• Кабели

• Пневматические трубы

• Проводка датчика

проходить непосредственно через двигательный центр.

Эта конструкция эффективно решает распространенные проблемы, встречающиеся в традиционных двигателях, в том числе:

• Сложность внешней проводки

• Износ кабеля

• Нарушение ротации суставов

Это значительно улучшает внутреннюю компоновку робота и поддерживает вращение под разными углами, необходимое для суставов гуманоидного робота.

Технология намотки высокой плотности для точного вывода крутящего момента на низкой скорости

В отличие от обычных высокоскоростных бесщеточных двигателей, в бескорпусных двигателях, предназначенных для конкретных роботов, используются:

• Концентрированные обмотки из меди высокой чистоты

• Высокопроизводительные постоянные магниты NdFeB

Конструкция снижает ненужную производительность на высоких скоростях, одновременно улучшая:

• Стабильность крутящего момента на низких скоростях

• Точный контроль движения

• Плавная работа

Это делает их идеальными для роботизированных соединений, требующих медленных, точных и стабильных движений, исключающих вибрацию при запуске и колебания скорости.

Бескаркасный бесщеточный двигатель робота против традиционных двигателей

Основываясь на многолетнем опыте отладки роботов и международном экспорте, традиционные коллекторные двигатели, закрытые бесщеточные двигатели и мотор-редукторы имеют ограничения, которые не позволяют им соответствовать требованиям современной робототехники.

Бескаркасные бесщеточные двигатели постоянного тока для роботов специально разработаны для удовлетворения четырех основных требований роботов:

• Легкая конструкция

• Высокая точность

• Быстрый динамический отклик

• Долгосрочная стабильность

Эти преимущества делают их предпочтительным приводным решением для современной робототехники.

Нулевой люфт передачи для максимальной точности позиционирования

Традиционные системы привода роботов обычно используют:

Двигатель + Редуктор + Муфта

Множественные этапы передачи неизбежно приводят к:

• Механический люфт

• Потери при передаче

• Задержка ответа

В результате роботы испытывают:

• Сниженная точность повторного позиционирования

• Задержка движений

• Ограниченная точность производительности

В безрамных бесщеточных двигателях используется интегрированная конструкция с прямым приводом , в которой ротор и нагрузочный вал вращаются синхронно без промежуточных компонентов трансмиссии.

Результат:

• Нулевой люфт трансмиссии

• Более высокая точность управления

• Повторяемая точность позиционирования до ±0,05 мм.

Это полностью соответствует требованиям:

• Хирургические роботы

• Прецизионные сборочные роботы

• Гуманоидные ловкие руки

Сверхвысокая плотность крутящего момента позволяет создавать легкие роботы

Вес и размер робота являются решающими факторами.

Более легкий робот обеспечивает:

• Низкое энергопотребление

• Более быстрый ответ

• Улучшенная безопасность человека и машины

Устранив ненужные механические конструкции, безрамные двигатели обеспечивают:

• Выходной крутящий момент на 30–50 % выше при тех же размерах и весе.

• Уменьшение объема более чем на 40 % при тех же требованиях к крутящему моменту

Они идеально подходят для:

• Конечности гуманоидного робота

• Совместные роботизированные суставы

• Легкие роботизированные системы

Низкая инерция и высокая реакция для плавного движения, подобного человеческому

Бескаркасные бесщеточные двигатели HOLRY оптимизированы с использованием технологии точного согласования инерции.

Чрезвычайно низкая инерция ротора позволяет:

• Более быстрая реакция на управляющие сигналы

• Быстрый старт-стоп

• Точные микрорегулировки

Это позволяет роботам-гуманоидам достигать более плавных движений в:

• Прогулка

• Захват объекта

• Точное позиционирование

Бесщеточная конструкция также обеспечивает:

• Тихая работа

• Отсутствие механического износа

• Длительный срок службы

что делает его пригодным для прецизионного применения внутри помещений.

Разработан для непрерывной работы с повышенной надежностью

Без механического износа контактов эти двигатели обеспечивают срок службы более чем в 10 раз дольше, чем традиционные коллекторные двигатели.

Они поддерживают:

• Непрерывная работа 24/7

• Производительность, не требующая обслуживания

• Промышленное массовое производство

Статор может напрямую передавать тепло через корпус робота в сочетании с индивидуальными решениями по охлаждению, обеспечивая:

• Стабильный контроль температуры

• Отсутствие чрезмерного нагрева

• Снижен риск размагничивания магнита.

Это значительно повышает общую надежность робота.

Широкие возможности настройки для глобальных экспортных рынков

Для международного применения бескаркасные бесщеточные двигатели HOLRY поддерживают:

• Широкая совместимость по напряжению

• Настройка высокой/низкой температуры

• Улучшенные сорта изоляции

• Индивидуальные размеры и параметры крутящего момента

Они могут адаптироваться к разным:

• Энергетические системы

• Климатические условия

• Архитектура роботов

в регионах, в том числе:

• Европа

• Северная Америка

• Юго-Восточная Азия

• Средний Восток

Основные области применения

Основываясь на 10-летнем опыте работы на международном рынке, более 80% спроса на бескаркасные бесщеточные двигатели постоянного тока приходится на приложения робототехники.

Обладая превосходными возможностями интеграции и прецизионными характеристиками, они широко используются в современном роботизированном оборудовании по всему миру.

Гуманоидные роботы (основное приложение)

Используется в:

• Плечи

• локти

• Бедра

• Колени

• Запястья

• Ловкие руки

Полая конструкция упрощает внутреннюю проводку, а высокая плотность крутящего момента обеспечивает:

• Грузоподъемность кузова

• Гибкое движение

• Точный контроль

сделать безрамные двигатели основным решением для приводов гуманоидных роботов.

Коллаборативные роботы (основное промышленное применение)

Коллаборативные роботы требуют:

• Безопасность

• Легкая конструкция

• Стабильность

Преимущества безрамных двигателей, среди которых:

• Низкая вибрация

• Быстрый ответ

• Компактная структура

помогите предотвратить:

• Прерывание движения

• Неправильная работа

Они широко используются в:

• Автоматизированная сборка

• Сортировочные системы

• Погрузочно-разгрузочные работы

Медицинские прецизионные роботы

Приложения включают в себя:

• Хирургические роботы

• Реабилитационные роботы

• Оборудование для медицинского осмотра

Преимущества:

• Отсутствие механического износа

• Работа без пыли

• Тихий ход

• Высокая точность позиционирования

сделать их подходящими для строгих медицинских условий и требований международной сертификации.

Специальная и аэрокосмическая робототехника

Приложения включают в себя:

• Инспекционные роботы

• Экзоскелетные роботы

• Прецизионные бортовые приводы

Индивидуальная защита доступна для:

• Экстремальные температуры

• Вакуумные среды

• Высокая влажность

• Воздействие пыли

поддержка глобального применения специального оборудования.

Как выбрать бескаркасный бесщеточный двигатель для робота

Многие разработчики роботов и зарубежные покупатели сосредотачиваются только на крутящем моменте и размерах, игнорируя при этом:

• Условия эксплуатации

• Согласование инерции ротора

• Требования к охлаждению

• Электрическая совместимость

Это часто приводит к сбоям интеграции и проблемам после продажи.

Различают постоянный крутящий момент и пиковый крутящий момент

Опыт работы с роботизированными суставами:

• Непрерывные нагрузки

• Мгновенные ударные нагрузки

При выборе следует учитывать:

Непрерывный номинальный крутящий момент для нормальной работы.

Пиковый крутящий момент для:

• Запускать

• Тяжелые грузы

• Кратковременная перегрузка

Никогда не выбирайте двигатели только по пиковому крутящему моменту.

Недостаточная маржа может привести к:

• Перегрев

• Снижение крутящего момента

• Нестабильность движения

Для тяжелых условий эксплуатации рекомендуется запас прочности по крутящему моменту не менее 20%.

Согласование инерции ротора для повышения динамичности

Разные соединения требуют разных характеристик инерции:

Малоинерционные двигатели:

• Ловкие руки

• Запястные суставы

Двигатели со средней/высокой инерцией:

• Плечевые суставы

• Тазобедренные суставы

Причины неправильного согласования инерции:

• Замедленное движение

• Удар при ускорении

• Пониженная точность

Соответствие места установки и диаметра полости

При выборе следует учитывать:

• Внешний диаметр

• Толщина двигателя

• Размер полого отверстия

Цель состоит в том, чтобы достичь:

• Максимальный выходной крутящий момент

• Компактная интеграция

• Простая сборка

HOLRY поддерживает индивидуальные размеры для различных конструкций роботов.

Сопоставьте электрические параметры с контроллерами и глобальными энергосистемами

Для безрамных бесщеточных двигателей требуются специальные сервоприводы.

Параметры должны точно совпадать:

• Напряжение

• Сопротивление

• Индуктивность

В противном случае могут возникнуть проблемы:

• Перегрузка по току

• Вибрация

• Нестабильный контроль скорости

Для экспортных рынков предпочтительны модели с широким диапазоном напряжения, которые поддерживают:

Глобальные энергосистемы 110–415 В

Настройка защиты и охлаждения в соответствии с условиями экспорта

Разные регионы требуют разных решений:

Горячие и влажные помещения:

• Улучшенная изоляция

• Защита от влаги

Холодная среда:

• Низкотемпературные магниты

• Холодостойкие обмотки

Круглосуточная промышленная работа:

• Дополнительные системы охлаждения

Распространенные ошибки выбора

90% проблем с бескаркасными двигателями роботов вызваны не качеством продукции, а неправильным выбором или интеграцией.

Ошибка 1. Замена бескаркасных двигателей роботов обычными бесщеточными двигателями.

General Motors не может достичь:

• Высокая точность

• Легкая конструкция

• Компактная интеграция

требуется продвинутым роботам.

Ошибка 2: проверка только технических характеристик без учета реальных нагрузок

Статические лабораторные параметры не могут отражать динамические роботизированные условия.

Без достаточного запаса крутящего момента и теплового расчета может произойти перегрев и потеря крутящего момента.

Ошибка 3: игнорирование точности центровки ротор-статор

Неправильная установка может привести к:

• Трение ротора

• Вибрация

• Чрезмерный шум

что является частым фактором отказа при сборке за рубежом.

Ошибка 4: использование обычных бесщеточных контроллеров

Стандартные контроллеры не могут полностью поддерживать:

• Низкие инерционные характеристики

• Высокий динамический отклик

роботизированных двигателей.

Ошибка 5: игнорирование экологической адаптации за рубежом

Невозможность настройки:

• Стандарты напряжения

• Температура

• Влажность

может вызвать:

• Размагничивание магнита

• Повреждение от влаги

• Электрическая несовместимость

Часто задаваемые вопросы

В1: Требуется ли для бескаркасного бесщеточного двигателя робота коробка передач?

Большинству легких гуманоидных и коллаборативных роботов не требуются зубчатые редукторы. Технология прямого привода обеспечивает точный контроль.

Тяжелые промышленные роботы могут сочетать в себе прецизионные микроредукторы для более высокого крутящего момента.

В2: Может ли бескаркасный двигатель работать сразу после подключения к сети?

Нет.

Безрамный двигатель имеет:

• Нет подшипников

• Нет жилья

• Нет структуры поддержки

Он должен быть интегрирован с:

• Механика роботов

• Кодер

• Сервоконтроллер

• Система охлаждения

перед операцией.

В3: Какие корректировки необходимы для экспорта за границу?

Основные соображения включают в себя:

• Совместимость с местным напряжением

• Защита окружающей среды

• Температурная адаптация

• Английские руководства

• Техническая документация

• Сертификационные материалы CE

Вопрос 4. Каковы преимущества безрамных двигателей в течение всего срока службы?

Потому что у них есть:

• Отсутствие износа щеток

• Отсутствие потерь механической передачи

они могут работать десятки тысяч часов в стандартных условиях, что значительно снижает затраты на техническое обслуживание.

Заключение

Лучший мотор – это не тот, у которого самые высокие характеристики, а тот, который идеально соответствует:

• Нагрузка на сустав робота

• Требования к движению

• Интеграционное пространство

• Операционная среда

Слепой выбор двигателей слишком большого размера или нестандартных заменителей только увеличивает затраты на разработку и экспортные риски.

Имея многолетний опыт разработки и производства бескаркасных бесщеточных двигателей для роботов, HOLRY предлагает стандартизированные и индивидуальные решения для бескаркасных бесщеточных двигателей постоянного тока для мировых производителей робототехники.

Наши продукты поддерживают:

• Гуманоидные роботы

• Промышленные коллаборативные роботы

• Медицинские прецизионные роботы

• Передовое оборудование для автоматизации

и предоставлять надежные и экономичные приводные решения для глобальных робототехнических приложений.

Для получения индивидуальных решений по двигателю, основанных на конструкции вашего робота, совместной нагрузке и целевом экспортном рынке, свяжитесь с профессиональной командой инженеров HOLRY для индивидуальной технической поддержки и рекомендаций по выбору двигателя.