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用于复杂应用的动态内转子

高效的750w ECI驱动器根据客户的要求


在现代驱动工程中,使用电子控制回路以获得最大的性能和可靠性。但是,如果没有有效的执行器,即使是最好的控制系统也无能为力。这就是稳健的电子换向内转子电机(ECI)发挥作用的地方。这些高度动态的驱动单元允许高速运动,允许短期高过载,即使不需要维护也能长期可靠地运行。一款新的ECI电机,其轴输出功率高达750 W,直径仅为80毫米,目前在功率密度、动力学和多功能性方面制定了新的标准,同时提供了通用的标准机械接口。

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图1:高动态过载能力和长免维护使用寿命,ECI 80输出功率750w。

高度专业化的一次性开发可以实现最佳性能,但代价相当大。使用系列组件,可以以更低的成本大量制造,然而,有可能以通用模块化概念的形式获得相同的性能水平,而无需高支出。单个模块可以组合,以生产适合客户规格的驱动单元。因此,专业制造商依必安派特很快就将模块化概念应用于其驱动系统。通过将单个组件组合在一起以满足客户的要求,该公司可以“立即”提供各种驱动单元。为了能够实现更高的功率输出,新的ECI 80电机现已与现有的ECI 42和ECI 63系列一起加入到驱动单元家族(图1),以扩展产品范围,特别是对于要求高功率、高动态性能和低重量的应用。

打开新的视角……

现代机器人、物流、发电、医疗工程和木工等传统行业都依赖于高效、高度紧凑和强大的驱动单元。对驱动单元的需求越来越大,这些驱动单元比现有的模块化驱动器更强大,并提供紧凑的设计。对用户要求的深入分析表明,750 W轴输出的电机将是模块化范围的理想补充。根据他们在小型驱动单元方面的经验,依匹安派特的开发工程师随后提出了一种采用EC技术的高动态三相内转子电机的概念。在实际满足这些要求之前,必须克服若干技术障碍。

并付诸实践

小型驱动器适用于机器人

图2:具有非常好的功率/重量比的紧凑型驱动器也适用于机器人。(图|fotolia.com/Patrick P. Palej)

主要的重点是尽可能高的功率密度,换句话说,低重量,高功率和高效率。开发过程并没有因为试图同时实现尽可能低的齿槽扭矩和高动态动作的目标有些冲突而变得更容易。内部计算和模拟程序结合广泛的测试最终产生了最佳结果。目前ECI 80的性能指标和低重量完全符合当前和未来的要求。因此,它是当今市场上同类发动机中最轻的。标准化的系统设计使电机能够在自动化生产线上生产,所有操作都具有非常高水平的过程监控,各种潜在应用的性能特征和系统能力,所有这些都使电机的概念在同类产品中无可匹敌。

根据他的性能数据,ECI 80完全符合当前和未来的要求。

例如,它既能像步进电机一样在低速下精确运动,又能高速切换到动态操作。该电机设计和构造为内转子同步电机,采用三相永磁励磁和在12槽定子中旋转的八极转子。采用坚固的定子绕组,铜损耗小,可优化制造成本。通过理想地调整转子板轮廓,可以将齿槽转矩降低到最小。从制造的角度来看,定子和转子完全没有斜角也是非常有利的。由钕-铁-硼制成的棒状永磁体嵌在叠层转子磁芯中。

数字表现

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图3:可靠性和EMC保护在医疗工程中至关重要,例如对于大功率手术台调节器。

三相无刷内转子电机提供安静运行,稳健的滚珠轴承,免维护操作。在20,000小时的预期寿命中,传动轴可以在标称速度下承受高达28公斤的径向和轴向载荷。ebm-papst可以提供24和48 VDC版本的电机,标称速度为4000转/分,额定扭矩高达1800 mNm的电机轴。启动扭矩可达5600 mNm。轴输出为750w,标称电流小于20a。具有短期高过载能力的驱动器的峰值启动电流可达100a。最强大的电机长136毫米,直径80毫米,总重量约2.1公斤。

适应广泛应用的驱动解决方案

模块化设计意味着驱动系统,包括电机,电子,变速箱,制动器等,可以设计和配置,以满足个别的要求。这允许将其最佳地集成到许多不同的应用程序中。强大的ECI 80电机的标准使用领域包括自动化的典型应用,如木工机械定位器和内部物流的无人驾驶输送系统以及梭和皮带传动。

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图4:捕捉更多的太阳能与调节器,如太阳能电池板的跟踪器是另一个强大的人才,免维护的ECI 80电机。(图| fotolia.com/idrive)

这种紧凑型驱动器具有非常好的功率/重量比,也应用于机器人领域(图2)。Christleven解释说:“电机的设计使它们适用于有特殊要求的领域,如医疗工程,在可靠性和EMC保护方面必须满足特别高的标准。例子包括大功率手术台调节器(图3),将每个患者移动到正确的位置,以及移动患者升降机,用于个人和符合人体工程学的床边护理。尽管耗电量很大,但高效率确保了电池的长时间工作。”新的节能佼佼者也为能源转型进程做出了贡献。诸如太阳能电池板跟踪器之类的调节器(图4)不断保证相对于太阳的理想设置,无论天气如何,经过几十年的时间。

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