A DC mikromotorok és a mozgásvezérlők összepárosítása

 

 

Méret és teljesítmény szempontjából tökéletesen párosítva.

A kicsi és nagy teljesítményű egyenáramú motorok kulcsfontosságúak az egyre jobban integrált rendszerek kifejlesztésében. Ezek a motorok számos különböző ágazatban számítanak műszaki szempontból éllovasnak az orvosi- és labortechnikától kezdve a repülőgépiparon, a robotikán, az optikán és a fotonikán át az általános gép- és berendezésgyártásig.

 

De a kis motorok csak akkor használhatók az alkalmazás szempontjából releváns hajtásként vagy pozicionáló rendszerként, ha más alkatrészekkel, például hajtóműfejekkel, útadókkal és mozgásvezérlőkkel kombinálják azokat. A helyes választás alapvető fontosságú a megbízható működéshez. Minden alkatrésznek kompatibilisnek kell lennie a motorral, és meg kell felelnie a motor követelményeinek. A legrosszabb esetben a nem megfelelő vezérlő pillanatok alatt tönkre teheti a motort. Amikor kiválasztunk egy megfelelő mozgásvezérlőt a meghajtórendszerhez, fontos, hogy először megválaszoljunk néhány kérdést. Például meg kell határozni a végrehajtandó mozgásokat, és el kell dönteni, hogy mit jelent ez a motorvezérlési követelmények szempontjából. A hajtás folyamatosan vagy start-stop üzemmódban működik? Szükséges-e a pontos pozicionálás? Milyen típusú terhelést fog mozgatni a hajtás? Mik a terhelési ciklusok? Szükség van-e hajtóműfejre? Melyik motor a legalkalmasabb az alkalmazáshoz? A válaszok alapján ezután kiválasztható a mozgásvezérlő. Ez is érdekes lépés, mert nem minden mozgásvezérlő illik minden motorhoz. Az egyenáramú mikromotorok – a kialakításuk miatt – különösen egyedi követelményekkel rendelkeznek.


A túlmelegedés veszélye

A FAULHABER egyenáramú miniatűr- és mikromotorjainak középpontjában egy szabadalmaztatott, önhordó, mag nélküli, ferde felépítésú és kefés kommutációjú rotor tekercs található, amely egy rögzített mágnes körül forog. Ezt a motort a kinézete miatt gyakran harang típusú armatúramotornak is nevezik.Kialakítása nemcsak számos gyakorlati előnnyel jár, hanem a mozgásvezérlő kiválasztási szempontjait is befolyásolja.

A szimmetrikus légrés miatt nem alakul ki fognyomaték, ami pontos pozicionálást és kiváló sebességszabályozást tesz lehetővé. A terhelés és a sebesség, az áram és a nyomaték, valamint a feszültség és a sebesség aránya lineáris. És mivel a tekercseléshez szinte a teljes motorátmérő használható, a motorok méretükhöz és súlyukhoz képest a hagyományos kivitelhez képest nagyobb teljesítmény és nyomaték elérésére válnak képessé. A rotor alacsony tehetetlensége rendkívül alacsony elektromos időállandót is garantál. A motorok így képesek nagyon dinamikusan működni, komoly túlterhelés mellett. Túlterheléses üzemmódban a szervo alkalmazásokhoz meglehetősen gyakori és könnyen megvalósítható a háromszoros folyamatos nyomaték, amennyiben a motor tekercselésének hőmérsékletét ellenőrzik. A 22 mm vagy annál kisebb átmérőjű motorok azonban nem rendelkeznek beépített hőmérséklet- érzékelővel Egyszerűen nincs hozzá elég hely. Tehát ha bármilyen vezérlőt csatlakoztatnak egy mikormeghajtóhoz, akkor a legrosszabb esetben a tekercs teljesen leéghet, mielőtt kívülről bármilyen hőt észlelnének.

 

 

Az ilyen problémák elkerülhetők a FAULHABER mozgásvezérlőivel, amelyeket a mini- és mikromeghajtók követelményeihez fejlesztettek ki, és valós működési körülmények között teszteltek. Különböző bonyolultságú modellek segítségével „becsülik meg” az adott motortípus tekercshőmérsékletét. Ez azt jelenti, hogy a motor teljes dinamikus tartománya kihasználható, például a gyors pozicionálási folyamatokhoz. A feszültség is korlátozott, megelőzve a tekercselés túlmelegedését. A szükséges paraméterek a FAULHABER Motion Manager „Motorválasztó párbeszéd” segítségével kényelmesen továbbíthatók a hajtásszabályozóhoz.

Az alkalmazás termikus integrációjával kapcsolatos további információk a további fejlesztés érdekében a vezérlőkben tárolt modellekben használhatók fel. Milyen a motor hűtése? Szükséges-e korlátozni a teljesítményt a magas környezeti hőmérséklet miatt? Hajtóműfejet és útadót használnak? Az ilyen kiegészítő információkkal a maximális motorteljesítmény is használható pl. egy klimatizált kamrában ciklikusan működő hajtóműben, mivel a motorvezérlő a klimatizált kamra vezérléséből nyomon követi a környezeti hőmérséklet paramétereit a tárolt modelleken belül. Ugyanez érvényes akkor is, ha ismerjük a terhelési ciklusokat. A motor ilyenkor gyakran kisebb kialakítású is lehet, ami különösen mobil eszközök esetén számít előnynek.

Az alacsony elektromos időállandó miatt, ami a dinamikus folyamatok esetében előnyös, további veszteségek léphetnek fel a hajtásvezérlőkben gyakori impulzusszélesség-moduláció (PWM) miatt. A FAULHABER cbell típusú armatúramotorjainak tipikus elektromos időállandója körülbelül 10 μs. 50 kHz alatti PWM frekvenciák esetén az adatlapon megadott folyamatos nyomaték sok esetben már nem érhető el, vagy a motor túlmelegedhet. Ezért fontos, hogy a motorvezérlő kiválasztásakor a PWM frekvencia kellően magas legyen. A FAULHABER mozgásvezérlőknél ez a típustól függően 78–100 kHz között van. A moduláció típusának köszönhetően akár 200 kHz is hat a motorra, ami megfelel a kis motorok követelményeinek.

 

Erőteljes és rendkívül miniatürizált

Az MC V3.0 család évek óta kipróbált mozgásvezérlői méretüknek és az integrált motoráram-mérés felbontásuknak köszönhetően a FAULHABER mikromotorjaihoz használhatók korlátozottan. Ide érkezett meg az új MC 3001 B/P, az első mozgásvezérlő, amely mind méretét, mind az árammérés-felbontását tekintve tökéletesen illeszkedik a kisebb szervohajtásokhoz. A maximális 30 V-os tápfeszültség mellett a 16 x 27 x 2,6 mm (szélesség x hossz x magasság) méretű mozgásvezérlő 1 A egyenáramot és 5 A csúcsáramot ér el. Alacsonyabb tápfeszültségeknél, például 12 V rendszerekben akár 2 A egyenáram is könnyen elérhető. A mozgásvezérlő ugyanakkor a nagyobb modellekhez képest nem jelent visszalépést a funkcionalitás terén. Az I/O opciók és a kódoló interfész ugyanaz, mint a termékcsalád többi tagja esetében. Az USB, az RS232 és a CANopen kommunikációs interfészként érhető el. Egy vevőspecifikus hordozólapon (alaplapon) keresztül pedig egy kompakt EtherCAT interfész is rendelkezésre áll.

 

 

A vezérlők kétféle változatban érhető el: a lapos board-to-board csatlakozókkal rendelkező modell (MC 3001B) ideális, ha több hajtásvezérlőt kombinálunk egy hordozókártyán. Az MC 3001 P változat 2,54 mm-es rácsmintás csatlakozóval rendelkezik három oldalon. Könnyen integrálható a saját konfigurációjába, pl. laboratóriumi automatizálások többtengelyes alkalmazásaiban. Ezúttal már a FAULHABER legkisebb egyenáramú hajtásaihoz is rendelkezésre állnak a nagy teljesítményű mozgásvezérlők, méretben és funkcióban egyaránt tökéletesen illeszkedve a motorokhoz.

 

Részletek

Motion Controllers

 

Vállalati információ: hajtástechnológiai szakértők Schönaich-ból

A FAULHABER nagy pontosságú, akár 250 watt kimeneti teljesítményű miniatürizált és miniatűr hajtásrendszerek, szervóalkatrészek és hajtáselektronikai termékek fejlesztésére, gyártására és telepítésére specializálódott. Ez magában foglalja az ügyfélspecifikus csomagmegoldásokat, valamint szabványosított termékek széles körét, például kefe nélküli motorokat, DC-mikromotorokat, útmérőket és mozgásvezérlőket. A FAULHABER védjegy világszerte a magas minőség és megbízhatóság szimbólumaként ismert olyan összetett és igényes alkalmazási területeken, mint többek között az orvosi technológia, az üzemi automatizálás, a precíziós optika, a telekommunikáció, a légi- és űripar, valamint a robotika. A nagy teljesítményű, 224 mNm folyamatos nyomatékú DC-motortól a karcsú, 1,9 mm külső átmérőjű mikromeghajtókig a FAULHABER standard sorozat több mint 25 millió különböző módon kombinálható az adott alkalmazáshoz megfelelő optimális hajtásrendszer létrehozásához. A műszaki konstrukciós készlet ugyanakkor olyan módosításokat is lehetővé tesz, amelyekkel speciális verziók konfigurálhatók az ügyfelek egyedi igényeinek kielégítésére.

 

www.faulhaber.com

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük