Ewolucja systemów napędowych

Ogólnie rzecz biorąc, silniki elektryczne nie są „samotnikami” – w przypadku większości zastosowań wymagają połączenia z przekładniami, w celu redukcji obrotów, oraz enkoderami.

Aby upewnić się, że komponenty są idealnie dopasowane do siebie, oraz zminimalizować wymagania montażowe, zaleca się zamawianie z jednego źródła pojedynczych komponentów tworzących kompletne rozwiązanie. Nawet gdy przestrzeń montażowa jest bardzo ograniczona, a wymagane są napędy z dużym momentem obrotowym, które muszą być jak najmniejsze ze względu na sytuację montażową, istnieje zorientowane praktycznie rozwiązanie, odpowiednie szczególnie do zastosowań w robotyce, protezach, automatyce przemysłowej, pompach, technologii medycznej lub wyposażeniu kabin samolotów.

Firma specjalizująca się w dziedzinie napędów, FAULHABER, ponownie wykazała się fachowością jako dostawca systemów i rozszerzyła swoją serię silników płaskich BXT, dodając dopasowane przekładnie oraz zintegrowane enkodery i sterowniki prędkości, które są również bardzo krótkie w wymiarze osiowym. Wszystkie komponenty zostały zoptymalizowane pod kątem prawidłowego funkcjonowania w kompletnym systemie. Trzy wymiary mogą stanowić rozwiązanie dla wielu wyzwań w zakresie napędu. W przypadku protezy przedramienia najmniejszy napęd o średnicy 22 mm idealnie nadawałby się do ręki, a silnik o długości 16 mm – do łokcia. Kolejnym przykładem zastosowania małych systemów napędów kompaktowych są chwytaki robotów, automatyka przemysłowa, roboty humanoidalne, a nawet biorobotyka z napędem silnikowym – np. wspomaganie egzoszkieletu dłoni. Dzięki funkcji precyzyjnego sterowania prędkością nadają się również do dializatorów oraz pomp medycznych.

Innowacyjna technologia uzwojenia dla większego momentu obrotowego

Silniki zostały opracowane na podstawie klasycznej konstrukcji z zewnętrznym rotorem. Dzięki innowacyjnej technologii uzwojenia oraz zoptymalizowanej konstrukcji bezszczotkowe serwomotory generują momenty obrotowe do 134 mNm przy średnicy 22 mm, 32 mm oraz 42 mm oraz oferują ciągłą moc wyjściową do 100 W przy wysokim poziomie wydajności. Oznacza to, że kompaktowe silniki znacznie wychodzą ponad standardy stosowane w tego typu napędach. W szczególności stosunek momentu obrotowego do przestrzeni instalacyjnej i ciężaru jest lepszy niż powszechnie spotykany na rynku. Dzięki wysokiemu współczynnikowi wypełnienia miedzią oraz budowie nadbiegunników, uzyskujemy bardzo mocne pole magnetyczne, oraz bardzo mały moment pulsacyjny. Silniki pracujące z prędkością do 10 000 obr./min są dostępne z obudową lub bez niej, co również rozszerza zakres potencjalnych zastosowań.

Metalowe przekładnie planetarne z licznymi przełożeniami

Rodzina metalowych przekładni planetarnych GPT, która również imponuje kompaktowymi wymiarami oraz wysokim momentem obrotowym, nadaje się do redukcji obrotów w silnikach płaskich. Przekładnie wykonane z czystego metalu uzyskują doskonałe osiągi porównywalne z wartościami znacznie droższych dostępnych technologii, na przykład takich, w których stosowane są komponenty ceramiczne. Dostępne są przekładnie o średnicach dopasowanych do silników, oferujące przełożenia od 3:1 do 1,294:1 z niezwykle precyzyjnymi stopniami w maksymalnie czterech stopniach. Każdy stopień został indywidualnie dostosowany do wysokiej wydajności w odniesieniu do momentu obrotowego i prędkości. W zależności od średnicy, przekładnie osiągają ciągłe momenty obrotowe wynoszące 1,8 oraz 18 Nm. Wysokie momenty obrotowe są również możliwe na krótki okres.

Co więcej, przekładnie są niezwykle wytrzymałe i tolerują ciągłe obciążenia oraz nagłe zmiany obciążenia. Zostały opracowane z myślą o ograniczonej osiowej przestrzeni montażowej i są znacznie mniejsze niż inne modele o tej samej średnicy. Na przykład długość wersji 22-milimetrowej z pojedynczym stopniem wynosi jedynie około 18 mm, a wersji z czterema stopniami – 37 mm. Z 42-milimetrową przekładnią długości wynoszą kolejno poniżej 31 mm i około 68 mm.

Obudowany enkoder z dużą dokładnością pozycjonowania

Wszystkie silniki BXT są wyposażone w cyfrowe czujniki Halla, a dzięki dużej liczbie biegunów ich prędkością można precyzyjnie sterować. Enkoder magnetyczny IEF3-4096 jest dostępny do zadań pozycjonowania precyzyjnego. Enkoder jest w pełni zintegrowany z obudowanym silnikiem, a długość całego napędu jest zwiększona jedynie o 6,2 mm. Pomimo płaskiej konstrukcji oferuje trzy kanały z funkcją indeksowania, Line Driver oraz dużą rozdzielczością do 4096 linii na obrót. Połączenie silnika i enkodera jest idealnym rozwiązaniem w przypadkach, gdy musi zostać wykonane niezwykle precyzyjne pozycjonowanie w ograniczonych przestrzeniach, a zarazem wymagane są wysokie momenty obrotowe, np. w robotyce, technologii medycznej, automatyce laboratoryjnej lub automatyce przemysłowej. racja 3)

Zintegrowane sterowniki prędkości uzupełniają gamę produktów

Od kwietnia 2020 r. będą również dostępne sterowniki prędkości do silników BXT. Są one zintegrowane z obudowanymi wersjami silników BXT i zwiększają długość tych silników jedynie o 6,2 mm. Dobrze przemyślana konstrukcja umożliwia zamontowanie enkodera i sterownika prędkości w tej samej obudowie oraz wykorzystanie wielu części wspólnych. Sterowanie prędkością odbywa się za pomocą cyfrowych czujników Halla zintegrowanych z silnikami. Dlatego też dostępny jest duży zakres prędkości, od 200 do 10 000 obr./min. Kompaktowe połączenie silnika i sterownika prędkości idealnie nadaje się do zastosowań, w których przestrzeń jest parametrem krytycznym, oraz ułatwia montaż i oddanie urządzenia do eksploatacji.


Źródło: FAULHABER