电机制造商必须为机器人制造商和用户做什么

通过杰夫•纳扎罗
齿轮头和电机产品经理帕克汉尼芬公司。
机电自动化、钠

机器人技术在不同的行业代表着不同的东西。当涉及到推进，手臂关节操作，炮塔旋转，等等，许多机器人制造商受益于使用无框电机而不是外壳电机。其好处来自于将电机纳入产品设计的可能性，这得益于空间和重量的节省，以及没有可能需要维护或降低机器人性能的机械连杆。如果一个典型的机器人出了问题，它通常必须送回工厂，除非技术人员在如何拆卸和组装机器人方面受过高度培训。

然而，机器人工业的每个部门对电机框架尺寸和功率能力有不同的需求。甚至自己动手的设计工程师也喜欢与供应商建立联系，以便进行咨询。在选择过程中，一个标准的目录可能不能为他们提供他们需要的所有信息，以获得最好的电机满足他们的需求。与电机供应商的协商讨论可能包括在有限元分析层面上对电机进行分析，以了解电机的必要效率以及选择一种电机参数的优缺点。

自己动手的人可能会说，他们可以通过从头定制一个特定应用的电机得到更好的解决方案，但他们知道这样做的成本和交货时间可能会令人望而却步。然而，只要牢记长期目标，这种限制是可以被打破的。快速原型可以帮助测试工程师想要做什么的最初概念。他们可能会决定采用价格较高的电机，配有激光切割层压板和手动绕线定子。他们可以这样做，因为他们知道，沿着这条路走下去，将会产生一个更优化的电机，实现更低的成本，这要归功于更高的产量和对更自动化的制造过程的工具的投资。

一个标准的目录产品所要做的是，技术人员知道它是一个经过验证的应用程序产品，并且可以在标准的交货时间内使用。尽管标准和定制电机都符合UL、CE、RoHS和REACH等行业认证，但定制电机会增加项目的成本和交货时间。

无框电机有各种尺寸。除了它们代表的外壳比有外壳的电机更小之外，许多终端用户和机器人制造商可能会发现，他们的设备使用无框电机可以更有效地运行和响应。

例如，在一个典型的内置伺服应用中，一个轴从电机的表面脱落，它被耦合到任何它需要驱动的设备上。通常这是通过皮带和滑轮或某种类型的挠性联轴器完成的。有了皮带，皮带轮或挠性联轴器，就会有一定程度的顺应性会影响系统将物体从a点移动到b点的反应能力，惯性匹配，也就是你想让你驾驶的物体的惯性尽可能接近电机，这对这些应用来说是至关重要的。

如果发动机非常强大，而且它们本身没有很大的惯性，这可能是困难的。在这种情况下，电机制造商可能会在轴上放一个段塞来增加电机的惯性，或者可能会增加一个齿轮头来减少反映到电机的惯性，以更好地匹配应用。用直接驱动的方法，你就去掉了电机和你所驾驶的东西之间的机械界面。

例如，如果一个输送机的滚动车轮有一个轴脱落，而不是有一个电机轴连接到它的联轴器，你真的采取转子的无框电机有一个空心孔，滑过传送带轴，并安装无框定子作为机械帽组件的一部分。然后定子实际上已经包围了传送轴上的转子，在那一点上你直接驱动负载。这意味着相对于惯性不匹配，你可以有一个更小的马达因为你没有顺应性问题。你唯一关心的是速度和扭矩，而不是惯性匹配。

运动控制应用的经验法则是，负载和电机之间的惯性不匹配不超过5:1。但如果采用直接驱动的解决方案，这种惯性不匹配可以增加50倍。你不需要通过加大电机的尺寸来保证系统的稳定性也不需要通过增加部件来保证系统的稳定性。你可以选择一个相对于速度和扭矩的最佳电机。

对于OEM来说，最大的投资可能是内部学习曲线，从理解如何将无框电机构建到设备中。作为一个额外的激励，他们应该记住，对他们的客户来说，无框电机可以比全外壳电机更经济有效，因为更低的维护和更少的零件更换。

曾经严格依赖内置电机的公司正在开放将电机直接安装到他们的设备中，特别是在电子和半导体等特定行业，他们使用机器人进行电子板组装和晶圆处理。在这些环境中使用机器人将增加吞吐量，减少错误，并将尽可能保持产品和环境的清洁。

在其他应用中，如在引导车辆中，许多用户感兴趣的是较低的电压操作，以支持电池电源设备，这对车辆来说不会太重，或为周围的人提供安全操作，或操作设备或车辆。这里常用的电压是24,48，有时是60vdc。在这方面，就像在所有的机器人应用中一样，电机的效率应该与高功率密度相匹配，以保持电机框架尽可能小，并支持更长的电池寿命。

由于无框电机的出现，为机器人oem和他们的客户提供了许多选择，这使得自动化在所有行业中都更容易做出选择。

派克汉尼汾公司集团。
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