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表明机器需要无框电机的三个设计考虑因素

22 六月 2022
科尔摩根专家

工程师在将伺服电机融入到新的机器设计时,常会面临各种挑战,例如应选择传统有框电机还是无框设计。 我们先来看看无框电机的组成,并讨论能表明您的机器适合采用无框解决方案的三个关键设计考虑因素。

无框电机是传统电机中用于产生转矩和速度的元件,但没有轴、轴承、外壳、反馈或端盖。 无框电机包含两个部件:转子和定子。 转子通常是内部部件,由带永磁体的旋转钢圆环组件构成,直接安装在机器轴上。 定子是外部部件,包含有齿钢叠片,外面包裹着能产生电磁力的铜绕组。 定子紧凑地安装在机器外壳的主体内。

工程师在有框或无框电机间进行选择时应当考虑几个关键问题:机器尺寸是否需要更小一些? 是否需要去除不可靠的机械组件? 机器是否需以更高的生产速度? 机器是否需在高温或腐蚀等严苛环境中运行? 如果上述所有问题的答案都是肯定的,那就应当选用无框电机。 以下是表明机器需要采用无框电机的三个设计考虑因素:

1. 机器需要更小的占地面积

机器尺寸可以成为一个优势,特别是当占地面积很重要时。 将无框电机集成到机器结构中可以高效地提升空间利用率。 除了能最大限度减小电机所占空间外,在采用适合直驱应用的无框设计时,还能通过去除齿轮箱、皮带和滑轮来进一步节省空间。

2. 需要增强机器性能。

通过将无框电机元件集成到机器中,可以去除联轴器或皮带等弹性机器元件,从而提升机器性能。 直驱解决方案可最大限度降低系统的柔性,从而提供更加可靠的性能。 机械系统中每一处传动(包括联轴器、皮带、齿轮等)都会引入会减小系统带宽的柔性元素。 带宽减小会导致运动整定时间变长,工作效率下降。 集成式电机还能提高动态响应和系统效率,并可简化添加液体冷却以显著增加可用连续转矩。

3. 机器需在严苛环境条件下运行

需要在严苛环境中运行的机器可以利用集成式电机设计的优势。 需在此类环境中运行的电机外壳可用来集成无框电机,这不会大幅增加成本。 还可以将无框电机的电机组件直接整合到机器元件内,确保不受环境的负面影响。 严苛环境条件可能包括腐蚀性化学品高压冲洗 (IP69K)、高温环境,甚至是辐射或真空环境等。 应用示例包括需要严格冲洗的食品加工设备,或者用于在高温环境中运行的燃气涡轮执行器等。

总之,无框电机可以节省空间、减少部件数量,并且提升系统性能。 节省空间可以减少机器占地面积,节约宝贵的设施空间。 减少机械组件数量自然会提升机器的总体可靠性。 增强机器性能可以推动生产力增长并提高机器的总体效率。 科尔摩根 KBM 系列无框电机可以帮助机器设计师轻松克服这三个挑战。

科尔摩根为您提供多种设计工具,例如直驱力矩电机性能曲线生成器,可帮助您确定尺寸和选择正确的无框电机。 互动式工具可提供各种输入,能基于可用电压、电流和环境温度来优化电机绕组。

关于作者

Kollmorgen Experts

该博客是科尔摩根运动控制和自动化专家团队的合作成果,团队包括工程师、客服和设计专家。无论您是什么职能需求,我们都乐意为您提供帮助。

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