在驱动技术市场上,电机的发展趋势是很明确的,即通过和变频器或者伺服逆变器的结合,将来的电机越来越智能化。昨天,附加的安装在电机上的变频器还像异物一样地发挥着作用;而今天,这种机电单元装置就像用一个铸件整体制造出来一样;这种发展趋势还会继续下去,在机器和装置中,分散的驱动设备的比例还会继续增加。
图1 13.120系列直流永磁电机,具有结构紧凑、效率高的优点
为了使直流永磁电机很好地满足一台机器的各种不同的要求,它需要具有高度的灵活性。通过采用不同的结构形状和保护方式以及适合的附装设备或绕组类型等,可以为用户提供定制的解决方案。Lenze公司的13.120系列电机(图1)由于其圆形的结构形式,可以达到55~600W的功率密度,同时还具有高效率和结构紧凑的优点。该系列电机在工作中自动冷却,达到IP54的保护等级。它具有标准尺寸,这样可以以标准组件的方式灵活地和减速机及其他附装设备组合在一起。该系列电机适用于输送技术、地面运输车辆或定量加料设备。
图2 保护等级高、表面光滑,SDS伺服电机适用于对精度和卫生状态要求较高的工艺流程
三相交流异步伺服电机
另一个Lenze电机的例子是结构紧凑的SDSGA型异步伺服电机(图2)。由于该电机具有光滑的表面,使得驱动装置在工作中可以方便和安全地进行清洁;该系列产品的功率范围为75~600W,转矩为0.27~1.9 Nm,具有很好的同心性;它的应用范围非常广泛,标准型号配备有分解器作为反馈装置;它具有插接装置,可以快速安装,也便于今后的维护和保养工作。该系列电机也可以在工作中自动冷却,保护等级为IP54和IP55。由于具有如上性能,这种异步伺服电机非常适用于精密的工艺流程操作,特别是注重卫生条件的工艺流程。
分散的紧凑型驱动装置
Lenze公司的Servo Drives 930 fluxxtorque 系列驱动装置(图3)是一种节省成本和提高效率的机电设备。它遵循的座右铭是“从开关柜中出来,到机器旁边去”。这种由同步伺服电机和伺服变频器组成的设备可以达到很高的效率,功率可达600W。其调节性能包括转速和转矩调节及定位调节。举例说,利用这些性能可以明显地提高汽车车身制造粘接工艺过程的生产率。Servo Drives 930 fluxxtorque 系列驱动装置,正是由于汽车工业经常优化工艺过程和推出创新性的制造方法而闻名。
图3 Servo Drives 930 fluxxtorque 分散型驱动装置
在汽车车身粘接的定量供料工艺过程中对电气驱动设备提出的要求是:在整个转速范围内要具有快速、动态的调节性能和保持恒定的转矩。和上置控制系统的通信联络可以通过CAN和PROFIBUS总线系统来实现。这种分散的紧凑型驱动装置的优点是,可以节省粘接机器人的控制柜中的空间及其由此带来的好处,还可以减少冷却措施的费用。成本可以大大降低。可以使用电机法兰或减速机法兰直接将Lenze公司的这种即插即用(Plug and Play)的驱动装置固定到粘接装置上去。供电的系统电缆很容易通过一个M23插接装置进行连接。
使用系统电缆和M12插接装置进行总线通信联络的情况也类似。Servo Drives 930 fluxxtorque 的软件设计非常方便用户使用,通过和RS232接口的串接通信就可以对装置进行参数化,并投入使用。一旦所有的系统电缆连接上,驱动装置就可以使用了,生产过程可以立即开始,开车投产费用也可以大大降低。
使用整合在Servo Drives 930 fluxxtorque装置中的定位控制系统可以处理和存储最多100个运动功能。软件的示波器功能可以将运动过程和相关参数记录下来。用户可以利用这种功能用简单的运动功能来描绘复杂的控制任务。另一个例子是:使用Servo Drives 930 fluxxtorque装置,在一个供料装置中对料盘进行定位。使用伺服技术可以实现动态、无冲击的运行曲线,此外,还可以根据工艺过程的需要,将工件一件一件地输送到装置中去。因此提高了设备的灵活性,而不需要进行费时费力的改装工作。
图4 分散型伺服驱动装置可以和机器构成一体化,从而节约空间
时间就是金钱,对分解器的位置平衡来说也是如此。这种平衡在出厂检验时就在驱动装置中完成了。通过正弦整流反馈可以达到一次旋转之内4096增量的高精度定位,保持零转速以及大于1:1000的转速调节范围。直接通过Servo Drives 930 fluxxtorque进行制动控制和供电。伺服变频器就直接安装在电机的B轴承盖上。它的保护等级很高,可以作为分级的型号放置在紧靠机器底座的地方。其典型的应用领域是机器人和搬运取放技术以及包装机等(图4)。由于电机特殊的设计结构,在整个转速范围的测定转矩下都不需要采取另外的冷却措施。Lenze公司提供的涡轮蜗杆传动、正齿轮传动、锥齿轮传动或行星齿轮传动装置可以提供适合的传动比,并创造了紧凑的驱动装置的基础。此外,电机还可以分别和各种制动装置和反馈系统进行组合。
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