Требования к современным двигателям высоки: они должны быть как можно меньшими, но надежными, быстрыми и точными. Способность к синхронизации также играет роль. Чтобы удовлетворить эти требования, компания Panasonic усовершенствовала серводвигатели серии Minas A6 [1].
Статор серводвигателя занимает 50% или более осевых размеров. Уменьшение магнитного потока при уменьшении толщины статора может быть компенсировано более тонкими и более обмотками статора, но это приводит к повышению внутренней температуры и большей тепловой нагрузке на изоляцию двигателя. Чтобы избежать повреждения изоляции, это тепло должно отводиться наружу. Поэтому большую часть времени он заполнен теплопроводящим материалом. Некоторые методы используют здесь литейные формы или вакуум и ухудшают производственные затраты (например, литейные формы) и скорость производства (включая смену пресс-форм, вакуум).
Картинная галерея
Литая смола улучшает теплопроводность
Чтобы увеличить степень заполнения литейной смолы теплопроводящими частицами, разработчики из Panasonic вместо этого выбрали литейную смолу таким образом, чтобы мелкие частицы как можно скорее заполняли существующие промежутки. В то же время трение частиц уменьшается, а свойства текучести улучшаются.
Эту литейную смолу заполняют путем предварительного нагрева статора и смолы и введения смолы с нижней стороны статора. Высокая теплоотдача и высокая производительность при производстве позволили - по сравнению с предыдущими сериями - уменьшить толщину статора на макс. 20% и длина двигателя макс. 15%.
Книга «Практическое руководство по проектированию привода» помогает в выборе основных компонентов систем электропривода: двигателя, коробки передач, привода, сетевого питания и их дополнительных компонентов. Расчет также ведется интенсивно.
Встроенные магниты повышают надежность
В дополнение к миниатюризации также требуется надежность двигателя, например, когда он используется в промышленных роботах. Поверхностно закрепленные магниты (SPM: Surface Permanent Magnet) могут отсоединиться от ротора во время работы из-за центробежных сил и вызвать повреждение.
Встроенные магниты (IPM: Интерьерный постоянный магнит) устраняют этот недостаток. Однако на так называемых мостах возникает паразитный поток, что снижает эффективный магнитный поток. Эти мосты являются соединениями между внутренней секцией ротора и внешней секцией ротора, в которые встроены постоянные магниты. Недавно разработанная схема уменьшения поперечного сечения секции моста в направлении толщины компенсирует этот недостаток; теперь все новые типы роторов могут быть изготовлены со встроенными магнитами.
СОВЕТ ПО СЕМИНАРАМ Участники базового семинара «Сервоприводы» изучают основы оптимальной параметризации сервоприводов и управления и регулирования функций в контроллерах движения.
Следующая информация
Скорость увеличена
Чтобы увеличить скорость и, следовательно, производительность приложения, желательно, чтобы предельная частота контура управления могла быть установлена как можно выше. Для этой цели размеры были уменьшены на 25%, а разрешение увеличено до 23 бит, а также улучшена система управления, включая подавление помех, путем конструктивной оптимизации кодера.
Недавно разработанный параллельный и оптимизированный алгоритм контроллера, который был реализован на многоядерном процессоре, примерно на 25% быстрее, чем в предыдущих сериях, и, таким образом, улучшает поведение отклика контура управления положением / скоростью. В сочетании с контроллером тока, специально предназначенным для двигателя с ротором IPM, можно достичь полосы пропускания контура управления скоростью до 3,2 кГц.
Дизайн машинной встречи пользователей 2018
Приводы как ключ к гибкому распределению функций
Момент инерции массы скомпенсирован
Влияние переменных возмущений, например, при работе робота с шарнирным рычагом, когда положение шарнирного рычага постоянно изменяется, а нагрузки поднимаются и отпускаются, устанавливают пределы при настройке контроллера. Эти изменения момента инерции во время работы в идеале должны отражаться в настройках контроллера, но это может быть реализовано очень редко. Это приводит к нежелательным реакциям контроллера, таким как вибрации или медленное время реакции. Это исправлено недавно разработанным алгоритмом, который оценивает момент инерции массы нагрузки как переменную возмущения и подавляет эффекты, предварительно контролируя компенсационный крутящий момент.
Чтобы продемонстрировать эффективность этого метода, была сравнена ошибка положения двигателя, который приводился с ожидаемым и в 30 раз превышающим ожидаемый момент инерции [2]. Отклонение до 40% ниже, чем для известных продуктов других производителей. В дополнение к методам подавления помех, описанным в [2] (включая адаптивные фильтры), этот метод также минимизирует влияние флуктуирующих факторов помех, таких как трение.
Контроль в реальном времени с RTEX
Сетевая связь все чаще требуется в связи с другими устройствами. С сервоприводами ожидается обмен данными в реальном времени, быстрое время отклика на заданные значения, синхронная работа нескольких осей и обмен данными между сервоусилителем и блоком управления.
Realtime Express (RTEX) [3] - это запатентованная сетевая архитектура, разработанная компанией Panasonic для управления серводвигателями в режиме реального времени, которая, помимо высокой производительности и простого подключения, также очень устойчива к электромагнитным помехам. RTEX нашел широкое применение, особенно в Азии, для устройств для производства полупроводников, ЖК-дисплеев и электронных компонентов. Оптимизируя алгоритм обработки и используя многоядерный ЦП, время цикла сетевого взаимодействия и производительность в сети могут быть дополнительно улучшены. Теперь возможны времена цикла до 62,5 мкс, что соответствует улучшению на 25% по сравнению с предыдущей версией.
ПЛК дополняет сервопривод
Универсальный блок управления FP-XH был разработан для дополнения сервоприводов интерфейсом RTEX. Этот программируемый логический контроллер имеет 16 цифровых входов и выходов (с возможностью расширения до 384 входов / выходов), 4 канала высокоскоростных счетчиков и может управлять до 8 осями с использованием сетевой архитектуры RTEX. В дополнение к типичным функциям ПЛК, FP-XH поддерживает функции управления движением, такие как электронная камера и управление порталом, что делает его идеальным для использования в небольших системах. Кроме того, RTEX предоставляет информацию о подключенных сервоприводах (включая сервисные данные о сроке службы конденсатора, соотношении массового момента инерции), который можно использовать для контроля работы и профилактического обслуживания.
Встроенные функции безопасности
В качестве дополнительного дополнения к портфелю, Panasonic разрабатывает сервоусилители, которые позволят обрабатывать данные датчиков, относящиеся к безопасности, непосредственно на сервоусилителе и реализовывать широкий спектр функций безопасности. Затем можно обойтись без дополнительного контроллера безопасности для обеспечения необходимой функциональной безопасности при работе с сервоприводами Panasonic.
Диск 4.0
Умный, общительный и децентрализованный
В результате можно утверждать, что сервоприводы серии Minas A6 по сравнению с предыдущими сериями могут быть значительно улучшены различными мерами. Благодаря улучшениям в контроллере и подавлению помех полоса управления скоростью макс. 3,2 кГц может быть достигнуто. Надежность двигателей была увеличена ротором IPM, а длина была уменьшена до 15%. Кроме того, время цикла сетевого взаимодействия (RTEX) было улучшено до 25%, что в сочетании с новым ПЛК Panasonic FP-XH может использоваться для реализации компактных приложений для высокоточного позиционирования до 8 осей. Для облегчения выполнения необходимых требований безопасности Panasonic также работает над сервоприводами с расширенными функциями безопасности,так что дополнительное оборудование можно сохранить здесь. (Уд)
[1] Норитака Асо и другие, «Высокопроизводительный серводвигатель и усилитель с компактными, высокоскоростными и высокоточными системами позиционирования», Технический журнал Panasonic, том 63, № 2, с. 35-40, ноябрь 2017 г.
[2] Ёсихиво Кира и другие, «Технологические разработки сервосистем переменного тока», технический журнал Panasonic, том 55, № 3, с. 10-15, октябрь 2009 г.
[3] Корпорация Panasonic, «Усовершенствованная сеть Realtime Express (RTEX) для реализации высокоточной работы в режиме реального времени для сервоуправления», https://www3.panasonic.biz/ac/na/motor/fa-motor/ac- servo / rtex / index.jsp, сентябрь 2018 г.
Нажмите здесь, чтобы получить технические характеристики отдельных сервоприводов и двигателей Panasonic.
SPS IPC Drives 2018: зал 4А, стенд 341
* Доктор Питер Айхер - старший менеджер отдела продаж ключевых клиентов Panasonic Electric Works Europe AG.