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19 十月 2017

科尔摩根直驱技术(Direct Drive)提升锂电池涂布机的精度和生产效率

随着国内锂电池行业的飞速增长,对锂电池生产工艺的质量要求也在不断提高。涂布环节是锂电池生产过程中的关键环节。目前市场上的涂布机,广泛存在极片密度和精度误差大,良品率低的问题。为了将良品率提高到99%以满足锂电池生产厂家的要求,涂布机OEM厂家采用科尔摩根直接驱动技术对涂布机的运动控制进行工艺改造,显著提升了设备精度,实现重量误差≤±1%,厚度误差≤±1μm,生产速度突破100米/分钟。

涂布机应用

涂布机将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面并烘干,分别制成正负极极片。常见的涂布机有挤压式涂布机和转移式涂布机两种。它的工作原理是转动涂辊带动浆料,调整刮刀间隙调节浆料转移量,然后利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材表面,涂布环节中需要严格控制涂布层厚度,以达到规定重量。同时通过干燥加热,去除浆料中的溶剂,使固体物质很好地粘结在基材上。

钢辊作为整个涂布机系统的主辊,起稳定和传输作用,运行的平稳性直接影响涂布的精度。为此,对涂布机钢辊的运动控制系统进行改造,缩小误差值,缩短加速时间并实现位置锁定,是提升极片的密度和精度,降低极片次品率的关键。此外,目前主流的涂布机正常生产速度为60米/分钟,无法满足锂电池厂商的生产需求,生产速度急需提升。

   

涂布机工艺图

涂布机工艺图 

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电机驱动钢辊原理图

采用直接驱动技术的涂布解决方案的优势

在涂布机的应用中,速度精度是比较关键的指标,速度精度主要由电机的齿槽力矩,电机反馈的分辨率,涂布辊的和电机本身的安装误差决定,科尔摩根直驱电机采用电磁设计,已经利用斜槽设计原理,再配备科尔摩根AKD驱动器齿槽力矩抑制功能可以极地的降低马达的齿槽力矩,另外,科尔摩根CDDR直驱电机配备的27位分辨率的编码器,即电机每转1圈,驱动器采集到2^27=134217728 Counts的位置信号,极高的分辨率保证极限的速度分辨率,可低至0.001rpm,无轴承设计最有效的避免了高刚性DD马达轴承与涂布辊自有轴承由于不同心造成的干涉问题,极大的保证了直驱电机的使用寿命和速度精度。
 

采用直接驱动技术在涂布解决方案中可以达到的指标

科尔摩根采用直接驱动技术,提供CDDR模块化直驱电机配AKD伺服驱动器,解决涂布机钢辊的技术瓶颈,使得极片生产的次品显著减少,从而实现良品率高于99%:

  • 匀速运行状态下,由于CDDR电机速度波动幅值不大于0.2%,很好地控制了钢辊旋转时的稳定性,从而有效降低了极片面密度精度误差;同时AKD驱动器具有齿槽补偿功能,通过提供额外的前馈电流降低电机的齿槽效应,从而减少速度波动,让整个涂布过程浆料输出更加稳定均匀;

直驱电机CH063C-13-3305实测数据表

  • 在较短的行程范围内,CDDR电机能够实现0速至100m/min的变速速度,显著降低了加速所需时长,有效减少加速阶段所消耗的原料;
  • 停机状态下,为了减少钢辊转动产生的废品,科尔摩根电机可以成功实现位置锁定。

  • 不同的编码器选项满足不同的客户需求。

以CH063C-13-3305与CH063C-13-3105展示不同编码器对速度波动影响:

同时,CDDR电机转速高达1500RPM,带动钢辊高速转动。AKD驱动器拥有高性能快速控制环和高响应带宽,能够减少设置时间,提高机器生产效率。采用这一解决方案,涂布机生产速度从原来的60米/分钟大幅提升到100米/分钟,极大地提升了涂布环节的产能。科尔摩根AKD伺服驱动器的自整定的功能,可以极大的缩小客户的调试时间,只要一键整定,就可以得到完美的调试结果,节省了客户的调试时间。

采用科尔摩根直接驱动技术,充分满足了涂布机钢辊的性能要求,显著提升了涂布机的设备精度,帮助涂布机设备厂商提升竞争力。此外,涂布机极片生产工艺水平的优化,也帮助锂电池厂商改善了生产效率和产品质量,同时大幅度降低生产成本。

 

 

 CDDR-3                                                      AKD-2
 CDDR模块化直驱电机                                                      AKD伺服驱动器

 

 

关于科尔摩根

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凭借世界一流的运动控制技术,业内领先的品质、以及集成和定制产品的专业能力,科尔摩根助力印刷、包装、医疗、机床和机器人等行业的OEM设备制造商设计出更好的机器,获得竞争优势。

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