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小空间,大马力 | 驱动系统全面升级

2020年05月14日 15:26 次阅读

驱动系统全面升级。一般而言,电机并非是“孤胆英雄”,绝大多数情况下需要与减速箱及编码器结合进行减速。为了确保组件之间完美匹配,并最大限度地降低安装要求,建议从同一来源获取一个包含各组件的完整解决方案。即便在安装空间极其有限、因此造成高扭矩驱动需要尽量缩短的情况下,仍然存在特别适合机器人、假肢关节、实验室自动化设备、泵、医疗技术或飞机机舱设备的实践性方案。

小空间,大马力

小空间,大马力

图: 强大而紧凑的驱动系统适用于机器人、人工关节、实验室自动化设备、泵、医疗技术或飞机机舱设备。(版权所有:Schunk, FAULHABER)

驱动专家FAULHABER再次展现了其作为系统供应商的能力,并通过添加相应的减速箱和集成编码器以及超短轴向调速控制器扩展了BXT扁平电机系列。所有组件都经过优化,以确保性能完美匹配。这三种尺寸可以解决许多不同的驱动挑战。例如,对于下臂假肢,直径为22 mm的最小驱动比较适合手部,而16 mm长的电机比较适合肘部。其他可能适合小型紧凑型驱动系统的应用包括机器抓手、工业自动化、仿真机器人乃至电动生物机器人,即手臂助力外骨骼。因为可以精准控制速度,这些方案也适用于透析机或医疗泵等产品。

小空间,大马力

图: 单一来源的紧凑型驱动系统:高扭矩扁平电机系列通过添加匹配的减速箱以及集成编码器和超短轴长调速控制器而得到扩展。(版权所有:FAULHABER)

创新的绕线技术提供更强扭矩

电机是在传统外转子的基础上设计开发的。由于创新的绕线技术和优化结构,无刷直流伺服电机直径22 mm、32 mm和42 mm,扭矩最高可达134mNm,并以高达100 W的效率提供连续输出。这意味着紧凑型电机大大超过了该驱动类别中的常规标准。特别是扭矩与安装空间的比率和重量比市场上常见的要好得多。得益于高铜填充系数和其极靴设计,该电机磁场强,而且齿槽转矩非常小。电机转速可达10000转/分,提供有壳和无壳版本,可再次扩大潜在的应用范围。

具有多种减速比的金属行星减速箱

同样采用紧凑型尺寸和高扭矩设计的GPT金属行星减速箱系列也适用于扁平电机的减速。纯金属减速箱的性能值可与市场上更为昂贵的技术(如陶瓷部件)相媲美。减速箱的直径符合电机要求,提供的减速比范围从3:1 到1294:1,总共4级,采用超精分度。各级都针对提高扭矩和速度性能进行了优化。减速箱可根据不同直径实现1、8和18牛米的连续扭矩。更高扭矩在短时间内也可以提供。

此外,减速箱非常坚固,能够承受连续负载和快速负载变化。设计主要针对有限的轴向安装空间开发,明显比其他同类直径型号短。例如,直径22mm的减速箱1级版本只有18 mm长,4级则为37 mm。直径42mm的减速箱长度则分别是低于31mm及大约68mm。

具有高定位精度的内置编码器

所有BXT电机都配有数字霍尔传感器。由于磁极数量多,它们的速度可以被精准控制。IEF3-4096磁电编码器可用于精确定位任务。编码器完全集成在封装的电机中,因此整个驱动的长度仅增加了6.2 mm。尽管采用扁平设计,但它提供了三个带索引功能的通道、一个线性驱动器和高达4096线/转的分辨率。对于必须在有限空间内执行超高精定位并同时需要高扭矩的应用环境,电机和编码器的组合是一种理想的系统解决方案,例如机器人、医疗技术、实验室自动化设备或工业自动化设备。

集成调速控制器完善了产品系列

从2020年4月开始,调速控制器也将用于BXT电机。它们内置于BXT有壳电机中,而电机长度仅增加了6.2 mm。经过精心设计,编码器和调速控制器被安装在同一机壳内,而且还允许使用大量通用零件。速度控制由集成在电机中的数字霍尔传感器执行。因此,其转速范围跨度可从200转/分到10000转/分。电机和调速控制器的紧凑组合非常适合于空间有限的应用和简化安装调试的场景。

小空间,大马力

图: BXT电机传送的扭矩显著高于常规同类驱动。(版权所有:FAULHABER)

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