1. Αρχή: Μια επαναστατική ηλεκτρομαγνητική πηγή ενέργειας
ΟΚινητήρας ροπής χωρίς πλαίσιοείναι ένας πρωτοποριακός σχεδιασμός κινητήρα που εγκαταλείπει εντελώς τις παραδοσιακές μηχανικές δομές όπως η στέγαση, τα έδρανα και οι άξονες, διατηρώντας μόνο τα συστατικά ηλεκτρομαγνητικής κίνησης πυρήνα-τον στάτορα και τον ρότορα.
1.1 Ανάλυση συστατικών πυρήνα
Στάτωρ: Αποτελείται από ένα δακτυλιοειδές στρώμα σίδερο από σίδηρο από φύλλα χάλυβα πυριτίου υψηλής ακρίβειας, με επακόλουθα πηνία χαλκού που έχουν τραυματιστεί με ακριβώς τραυματισμό. Όταν εφαρμόζεται ένα τριφασικό ρεύμα, τα πηνία παράγουν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, του οποίου η ισχύς σχετίζεται άμεσα με την τρέχουσα τοπολογία συχνότητας και περιέλιξης (όπως φαίνεται στο σχήμα 1, η διατομή του στάτη ενός κινητήρα από τον κινητήρα Shenzhen QH).
Στροφείο: Χρησιμοποιεί μόνιμους μαγνήτες σπάνιων γαιών υψηλής απόδοσης (όπως νεοδύμιο-σιδήρου) για να σχηματίσει μια κυκλική συστοιχία μαγνητικού πόλου, τοποθετημένη απευθείας στον κύριο άξονα του εξοπλισμού μέσω μιας προσαρμογής παρεμβολής. Το κενό αέρα μεταξύ του ρότορα και του στάτορα ελέγχεται συνήθως μεταξύ0. 3-0. 8mmγια να μεγιστοποιηθεί η χρήση μαγνητικής ενέργειας.
1.2 Αρχή λειτουργίας
Όταν το ρεύμα ρέει μέσα από τις περιελίξεις του στάτορα, το παράγοντα περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου αλληλεπιδρά με το στατικό μαγνητικό πεδίο των μόνιμων μαγνητών του ρότορα. Σύμφωνα με την αρχή του Maxwell Tensor, η συνεχής ροπή παράγεται στην εφαπτομενική κατεύθυνση. Δεδομένου ότι εξαλείφονται τα εξαρτήματα μηχανικής μετάδοσης, η απόδοση μετατροπής ενέργειας υπερβαίνει95%, επίτευξημηδενικόςέλεγχος ακριβείας.
2. Χαρακτηριστικά: Επαναπροσδιορίζοντας τα όρια απόδοσης των συστημάτων κίνησης
2.1 ακραία συμπαγής και ελαφρύ σχέδιο
Ο σχεδιασμός χωρίς πλαίσιο μειώνει τον όγκο του κινητήρα κατά40%-60%. Για παράδειγμα, τοKBM -40 σειράαπό το Kinco διαθέτει μια εξωτερική διάμετρο του Just40mm, ζυγίζει λιγότερο από300g, όμως παραδίδει α15nm ροπή κορυφής, καθιστώντας το ιδανικό για εφαρμογές με περιορισμένους περιορισμούς χώρου, όπως αρθρώσεις ανθρωποειδών ρομπότ.
2.2 Επανάσταση στη δυναμική απόδοση
Απάντηση σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου: Η αδράνεια του ρότορα είναι1/5από εκείνη των παραδοσιακών κινητήρων, με έναΧρόνος απόκρισης εντολών του<3ms(Πηγή δεδομένων: Αναφορά δοκιμής κίνησης συμμαχίας), ικανοποίηση της απαίτησης συχνότητας κίνησης της Bionic Joint10+ ενέργειες ανά δευτερόλεπτο.
Ενισχυμένη πυκνότητα ροπής: ΧρήσηΣυστοιχίες μαγνητών halbachΓια τη βελτιστοποίηση της κατανομής του μαγνητικού πεδίου, τα τελευταία προϊόντα, όπως τοΣειρά TBM από Kollmorgen, επιτύχετε πυκνότητα ροπής40nm/kg, που είναιτρεις φορές υψηλότεροαπό εκείνη των συμβατικών κινητήρων σερβο.
2.3 Μια επανάσταση στην ολοκλήρωση του συστήματος
Ο κινητήρας μπορεί να ενσωματωθεί άμεσαρομποτικές αρθρώσεις βραχίονα, περιστρεφόμενα πλαίσια ιατρικών σαρωτών CT, κ.λπ.Η ενθυλάκωση με εποξική ρητίνη εξασφαλίζει έναΑξιολόγηση προστασίας IP67, εξαλείφοντας την ανάγκη για συζεύξεις και μειωτές, έτσιμείωση των ποσοστών πολυπλοκότητας και αποτυχίας του συστήματος.
3. Εφαρμογές: Από την παραγωγή ακριβείας έως τα ανθρωποειδή ρομπότ
3.1 Ανθρωποειδείς δίσκους ρομπότ
Tesla Optimus: Μεταξύ του28 αρθρώσεις, 14 Χρησιμοποιήστε κινητήρες ροπής χωρίς πλαίσιο, ενεργοποίηση11 βαθμοί ελευθερίαςΓια τη λαβή χεριού (οι μεμονωμένοι κινητήρες των δακτύλων είναι μικρότεροι ή ίσοι με διάμετρο 25 mm).
Εγχώριες ανακαλύψεις: ΤοWalker X Robotπου αναπτύχθηκε απόΤεχνολογία Hechuan και Ubtechχαρακτηριστικάκινητήρες κοινών γόνατοςμε ένασυνεχής ροπή 180nm, ζυγίζοντας μόνο1,2 κιλά, υποστήριξηΔυναμικό περπάτημα με φορτίο 70kg.
3.2 Εφαρμογές εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας
Μηχανές λιθογραφίας ημιαγωγών: Χρησιμοποιείται γιαΤοποθέτηση σταδίου πλακιδίων σε επίπεδο νανομέτρου, επίτευξη± 0. 1μm επαναληψιμότητα(π.χ. διαμορφώσεις εξοπλισμού ASML).
Δορυφορικοί μηχανισμοί σημείων: Σχεδιασμένο για να αντέχει ακραίες θερμοκρασίες χώρου (-150 βαθμός σε +120 βαθμό), μεΣαμάρριο-Κόβαλτμαγνήτες για την πρόληψη της απομαγνητικοποίησης.
3.3 Αναδυόμενη έκρηξη της αγοράς
Σε2023, ζήτηση γιακινητήρες ροπής χωρίς πλαίσιοστοανθρωποειδή ρομποτικήη βιομηχανία αυξήθηκε, με28-40 μονάδες ανά ρομπότ. Η παγκόσμια αγορά αναμένεταιυπερβαίνει τα 8 δισεκατομμύρια ¥ (περίπου 1,1 δισεκατομμύρια δολάρια) μέχρι το 2025(πηγή:Έκθεση βιομηχανίας ανθρωποειδούς ρομποτικής).
4. Ανταγωνιστικό τοπίο: Η πορεία προς τη διείσδυση της εγχώριας αγοράς
4.1 Ξένες μάρκες που κυριαρχούν στην αγορά υψηλής τεχνολογίας
Kollmorgen: Κρατάει60% της παγκόσμιας αγοράς υψηλής τεχνολογίας. ΟΣειρά TBMστήριξηπροσαρμοσμένα σχέδια μαγνητικού πεδίου, επιτρέποντας εφαρμογές που απαιτούνπάνω από 2000nm ροπής.
Parker Hannifin: ΤοΣειρά του Κριούενσωματώευφυείς αισθητήρες, ικανόςθερμοκρασία και παρακολούθηση θερμοκρασίας σε πραγματικό χρόνο, αποτρέποντας την απροσδόκητη διακοπή λειτουργίας.
4.2 Ταχεία ανάπτυξη εγχώριων κατασκευαστών
Κίνιος: Ο κινητήρας χωρίς πλαίσιο τρίτης γενιάς διαθέτει έναΤεχνολογία "κατακερματισμένου λοξού πόλου", μείωσηροπή στρέψης σε κάτω 0. 5%, σπάζοντας την ξένη κυριαρχία στοκλάδος συνεργατικής ρομπότ.
Τεχνολογία Hechuan: Συν-αναπτυγμένος α"Magneto-Thermal-Mechanical Coupling Simulation Platform"με πανεπιστήμια,το ήμισυΟ κύκλος σχεδιασμού του κινητήρα. Η σειρά προϊόντων τους καλύπτει τα μεγέθη απόΦ15mm έως Φ250mm, ικανοποιώντας τις διάφορες ανάγκες εφαρμογών.
5. Μελλοντικές τάσεις: εξελίξεις σε υλικά και νοημοσύνη
Υφαστικά υλικά: Οι υπεραγωγικές περιελίξεις χαμηλής θερμοκρασίας θα μπορούσαν να αυξήσουν την πυκνότητα ροπής σε60nm/kg, με εργαστηριακές ανακαλύψεις που έχουν ήδη επιτευχθεί.
Αυτοαποκαλούμενοι κινητήρες: ΕνσωματωμένοςΑισθητήρες MEMSΠαρέχετε ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τις παραλλαγές φόρτωσης, ενεργοποίησηΡομπότ Atlas της Boston Dynamics 'για να εκτελέσετε πίσω φουντάρια.
Πράσινη κατασκευή: Η χρήση τουΕπικαλύψεις μόνωσης με βάση το νερόκαιανακυκλώσιμοι μαγνήτεςμειώνει τις εκπομπές άνθρακα από35%σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς κινητήρες.
