ข้อดีของการขับเคลื่อนเชิงเส้น

Performance

  1. ไม่จำเป็นต้องแปลงการเคลื่อนที่
    • ระบบขับเคลื่อนไม่มีความยืดหยุ่น, backlash, แรงเสียดทาน หรือ hysteresis ที่เกิดจากองค์ประกอบการส่งกำลังหรือการเชื่อมต่อ
  2. มอเตอร์ขนาดกะทัดรัด
    • ด้วยแรงป้อนสูงเมื่อเทียบกับมวลเร่งต่ำ ทำให้สามารถบรรลุประสิทธิภาพการเร่งความเร็วที่สูงมาก ช่วงทั้งหมดตั้งแต่ความเร็วศูนย์จนถึงความเร็วสูงสุดสามารถใช้งานได้
  3. การวัดตำแหน่งโดยตรง
    • ผ่านการวัดตำแหน่งโดยตรงและโครงสร้างเชิงกลที่แข็งแกร่ง กระบวนการกำหนดตำแหน่งมีความเป็นพลศาสตร์สูงและแม่นยำ

Operating Costs

  1. ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวเพิ่มเติม
    • งานประกอบ ปรับแต่ง และการบำรุงรักษาสำหรับชิ้นส่วนขับเคลื่อนลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
  2. ไม่มีการสึกหรอในระบบขับเคลื่อน
    • แม้ภายใต้ภาระสลับทิศทางสูง ระบบขับเคลื่อนก็มีความทนทานสูงมาก เวลาหยุดทำงานของเครื่องจักรลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
  3. ความพร้อมใช้งานสูง
    • นอกจากอายุการใช้งานที่ยาวนานและการสึกหรอที่ลดลง ความแข็งแกร่งของมอเตอร์เชิงเส้นยังช่วยปรับปรุงความพร้อมใช้งานของระบบ
    • การโอเวอร์โหลดทางกลในระบบขับเคลื่อนไม่ทำให้เสียหายเช่นเดียวกับมอเตอร์แบบมีเฟือง

Design

  1. พื้นที่ติดตั้งขนาดกะทัดรัด
    • การออกแบบที่กะทัดรัดช่วยลดความต้องการพื้นที่ของโมดูลขับเคลื่อน
  2. ชิ้นส่วนน้อยลง
    • การออกแบบที่พิสูจน์แล้วช่วยให้การผสานรวมชิ้นส่วนมอเตอร์เข้ากับแนวคิดเครื่องจักรโดยรวมเป็นไปได้ง่ายขึ้น
    • ชิ้นส่วนที่น้อยลงและแข็งแกร่งขึ้นส่งผลให้อัตราความล้มเหลวต่ำ (MTBF* สูง)
  3. รูปแบบการออกแบบที่หลากหลาย
    • ช่วยให้การผสานรวมชิ้นส่วนมอเตอร์เข้ากับแนวคิดการออกแบบเครื่องจักรโดยรวมเป็นไปอย่างเหมาะสมที่สุด

*MTBF: Mean Time Between Failures

คุณสมบัติของมอเตอร์เชิงเส้น

การขับเคลื่อนเชิงเส้นช่วยให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้นโดยไม่ต้องใช้ตัวแปลงการเคลื่อนที่หรือเฟืองกลาง

มอเตอร์เชิงเส้นประกอบด้วย primary part และ secondary part โดย primary part มีขดลวด และ secondary part ประกอบด้วยชุดแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่ตรงข้ามกับ primary part ประเภทมอเตอร์สามารถจำแนกได้เป็น slotted, slotless และ ironless รวมถึง stepper motor (synchronous reluctance hybrid motor)

มอเตอร์ผลิตแรงที่สม่ำเสมอและเป็นลักษณะเฉพาะภายในช่วงความเร็วที่กำหนด ขนาดของแรงถูกกำหนดโดยพื้นที่ air gap ที่มีประสิทธิผลระหว่าง primary part และ secondary part

เมื่อกระแสถูกนำไปใช้กับ primary part สนามแม่เหล็กไฟฟ้ารอบขดลวดจะสร้างแรงที่กระทำต่อ secondary part ทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้น

ระบบแกนเชิงเส้นต้องการระบบนำทางที่เหมาะสมเพื่อรักษา air gap ระหว่าง primary part และ secondary part รวมถึงระบบวัดเชิงเส้นเพื่อตรวจจับตำแหน่งมอเตอร์

มอเตอร์แต่ละซีรีส์มีตัวเลือกความยาวและความกว้างที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการแรงและการติดตั้งที่หลากหลาย และมีรูปแบบการยึดและการเชื่อมต่อหลายแบบ

L1 Linear Motor Primary Part และ Secondary Part

มอเตอร์เชิงเส้น L1: Primary Part และ Secondary Part

ภาพรวมซีรีส์มอเตอร์เชิงเส้น

Slotted Motors

ประเภทมอเตอร์ คุณสมบัติ
L1A Series Peak force สูงถึง 1010 N | อัตราส่วนแรงต่อน้ำหนักที่โดดเด่น | เหมาะสำหรับการใช้งานระบบอัตโนมัติที่มีพื้นที่ติดตั้งแนวตั้งจำกัด
L1B Series Peak force สูงถึง 1521 N | การสูญเสียความร้อนที่ได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพ | เหมาะสำหรับการใช้งานระบบอัตโนมัติที่ต้องการแรงป้อนสูงขึ้น
L1C Series Peak force สูงถึง 5171 N | การสูญเสียความร้อนที่ได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพ | Water cooling | เหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องมือกล
L2U Series Peak force สูงถึง 12000 N | โครงสร้างแบบ Double comb | อัตราส่วนแรงต่อปริมาตรที่โดดเด่น | อายุการใช้งานยาวนาน / ประสิทธิภาพพลศาสตร์สูง | ตัวเลือกระบายความร้อน | Constant velocity | การทำให้แรงดึงดูดแม่เหล็กเป็นกลาง | เหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องมือกล

Low-Iron Motors / Slotless

ประเภทมอเตอร์ คุณสมบัติ
FSM Series การออกแบบแบบแบน | ลด ripple force ให้น้อยที่สุด | ประสิทธิภาพพลศาสตร์สูงและความแม่นยำสูง | เหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องวัด

Ironless Motors

ประเภทมอเตอร์ คุณสมบัติ
ULIM Series ประสิทธิภาพพลศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม | Constant velocity | การออกแบบที่กะทัดรัด | เหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องพิมพ์และอิเล็กทรอนิกส์ผลิตภัณฑ์

Reluctance Motors

ประเภทมอเตอร์ คุณสมบัติ
LRAM Stepper motor | ไม่มีการสึกหรอ | Precision air bearing | เหมาะสำหรับการใช้งาน pick-and-place ในอิเล็กทรอนิกส์ผลิตภัณฑ์ | เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีมวลน้อย

พารามิเตอร์มอเตอร์ — เกณฑ์ประสิทธิภาพ

ตามขนาดมอเตอร์ การสูญเสียพลังงาน (copper loss) ที่เกิดจากแรงและกระบวนการที่จุดทำงานต่างๆ มีค่าคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับการออกแบบขดลวด เนื่องจากมอเตอร์เชิงเส้นไม่ส่งออกพลังงานกลขณะหยุดนิ่ง จึงไม่มีความหมายที่จะอ้างอิงค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพที่นี่

สูตรการสูญเสียพลังงาน

เมื่อกระแสถูกแปลงเป็นแรงยึดหรือแรงป้อน จะเกิดการสูญเสียพลังงานหรือความร้อนที่เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสที่ไม่ขึ้นอยู่กับภาระ ความสัมพันธ์นี้ใช้ได้ในช่วงพลศาสตร์เชิงเส้นและภายใต้การทำงานแบบสถิตที่อุณหภูมิห้อง

Pl = (F / km)2

  • Pl: การสูญเสียพลังงาน [W]
  • F: แรง [N]
  • km: Motor constant [N/√W]

Motor constant km สามารถใช้เป็นวิธีการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของมอเตอร์ต่างๆ ค่า motor constant ที่สูงกว่าแสดงถึงการแปลงแรงเมื่อเทียบกับการสูญเสียพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

km เทียบกับอุณหภูมิ

Motor constant km ขึ้นอยู่กับความต้านทานโอห์มและดังนั้นยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิขดลวดของมอเตอร์ด้วย ในข้อมูลทางเทคนิคของมอเตอร์ km อ้างอิงที่ 25 °C

รูปด้านล่างแสดงการพึ่งพาของ motor constant อ้างอิงต่ออุณหภูมิ: ที่อุณหภูมิขดลวด 100 °C km ลดลงเหลือประมาณ 88% ของค่าที่ 25 °C

หมายเหตุความเร็วสูง

เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น การสูญเสียพลังงาน Pl จะถูกเสริมด้วยการสูญเสียการกลับสนามแม่เหล็กและการสูญเสีย eddy current ที่ขึ้นอยู่กับความถี่ ซึ่งไม่รวมอยู่ใน motor constant km แต่จะมีนัยสำคัญในช่วงความเร็วสูงสุดและต้องนำมาพิจารณา Motor constant km ใช้ได้เฉพาะสำหรับบริเวณเชิงเส้นของคุณสมบัติ force-current เท่านั้น

การออกแบบขดลวดและการพึ่งพา

ความเร็วสูงสุดที่บรรลุได้ของมอเตอร์เชิงเส้นใดๆ ขึ้นอยู่กับการออกแบบขดลวดและแรงดัน DC bus (UDCL) เป็นส่วนใหญ่ การลดแรงดันภายในของมอเตอร์เพิ่มขึ้นตามความเร็ว ที่ความเร็วสูงสุดที่กำหนด ความต้องการแรงดันสำหรับ field-oriented control สอดคล้องกับแรงดัน bus ของ servo converter หลังจากจุดนี้ ความเร็วจะลดลงอย่างรวดเร็ว

ยิ่งแรงดัน bus สูง ค่าคงที่แรงดันที่เกี่ยวข้องกับขดลวด (ku) ยิ่งต่ำ และความเร็วสูงสุดที่บรรลุได้ยิ่งสูง เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่แรงดันและค่าคงที่แรง ค่าคงที่แรงจะเพิ่มขึ้นที่ความเร็วสูงขึ้นเมื่อความต้องการกระแสสำหรับแรงเดียวกันเพิ่มขึ้น

Winding Variants

สำหรับข้อมูลขดลวด จะมีการกำหนดขดลวดมาตรฐาน WM (เหมาะสำหรับความต้องการพลศาสตร์ระดับกลาง) ไว้ล่วงหน้าสำหรับแต่ละขนาดมอเตอร์ สำหรับความต้องการพลศาสตร์ที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่า จะมี winding variants WL และ WH ให้เพิ่มเติม

  • WL: ความต้องการพลศาสตร์ต่ำ (ความเร็วสูงสุดที่แรงดัน bus ต่ำกว่าลดลงประมาณตามสัดส่วน)
  • WM: ความต้องการพลศาสตร์มาตรฐาน (ขดลวดเริ่มต้น)
  • WH: ความต้องการพลศาสตร์สูง

คุณสมบัติ force-current อธิบายแรงที่จุดทำงานต่างๆ คุณสมบัติ force-speed แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงและความเร็วที่จุดทำงานต่างๆ

L1 Linear Motor Series

L1 Linear Motor Series

คุณสมบัติ Force-Speed

คุณสมบัติ F(v) ของ permanent magnet synchronous motor แทบไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วในช่วงความเร็วต่ำ ซึ่งใช้ได้กับ Fp, Fcw และ Fc จนถึงความเร็วมุม vlp, vlcw และ vlc ตามลำดับ ที่ความเร็วสูงขึ้น แรงจะค่อยๆ ลดลงเนื่องจากผลกระทบของ back EMF* และลดลงเป็นศูนย์ในที่สุด

แรงดัน bus ที่สูงขึ้นจะชดเชย back EMF ที่มากขึ้น ทำให้บรรลุความเร็วที่สูงขึ้น

เงื่อนไขการทำงาน

มอเตอร์สามารถทำงานที่จุดทำงานใดๆ ด้านล่างเส้นโค้งคุณสมบัติ F(v):

  • ในการทำงานต่อเนื่องแบบไม่มีการระบายความร้อน แรงสามารถสูงถึง Fc
  • ในการทำงานต่อเนื่องแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ แรงสามารถสูงถึง Fcw
  • ในการทำงานแบบเป็นวัฏจักรสลับ (S3**) แรงสามารถสูงถึง Fp

สำหรับการเคลื่อนที่ของมอเตอร์แบบควบคุมวงปิด จะต้องรักษาระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างจุดทำงานที่เป็นไปได้และบริเวณที่ลดลงของคุณสมบัติ F(v) โดยทั่วไปจะสำรองระยะห่างประมาณ 0.2 เท่าของความเร็วสูงสุดเป็น control reserve

แรงที่ v = 0 m/s

เมื่อใช้ continuous force (Fs) ขณะหยุดนิ่ง (เช่น Z-axis ที่ไม่มี mass compensation) ควรทราบว่าสามารถใช้ได้สูงสุดเพียง 70% ของแรงพิกัด การเกินค่าการลดพิกัดนี้อาจทำให้มอเตอร์โอเวอร์โหลดเฉพาะจุด

Fs = 0.7 × Fc (หรือ Fcw)

*Back EMF: Back Electromagnetic Force
**S3: โหมดการทำงานตามมาตรฐาน VDE 0530

L1 Force-Speed (F-v) Characteristic Curve

คุณสมบัติ Force-Speed (F-v): Fp (peak force), Fcw (water-cooled continuous force), Fc (uncooled continuous force) และความเร็วมุมที่สอดคล้องกัน

คุณสมบัติ Force-Current

เส้นโค้งคุณสมบัติจากจุดกำเนิด (0,0) ถึง (Fpl, Ipl) เป็นเชิงเส้นโดยประมาณ กำหนดโดย force constant kf:

F = I × kf

จุดทำงานสำหรับการทำงานแบบไม่มีการระบายความร้อน (Fc, Ic) และจุดทำงานสำหรับการทำงานแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ (Fcw, Icw) ต่างอยู่ในบริเวณเชิงเส้นนี้

บริเวณอิ่มตัว

ที่กระแสสูง ความไม่เชิงเส้นของคุณสมบัติ force-current เกิดจากความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กของมอเตอร์ ส่วนนี้ของเส้นโค้งอธิบายในแผ่นข้อมูลและไดอะแกรมโดยจุดทำงาน force-current (Fp, Ip) และ (Fu, Iu) ด้วยความชันที่ราบกว่า kf มาก

มอเตอร์สามารถทำงานที่จุดทำงาน (Fp, Ip) เป็นเวลาสั้นๆ (เป็นวัฏจักร ≤3 วินาที) โดยต้องนำการสูญเสียความร้อนเฉลี่ยมาพิจารณา สำหรับกระบวนการเร่งความเร็ว นี่คือจุดทำงานสูงสุดที่ควรใช้

จุดขีดจำกัด (Fu, Iu)

จุดขีดจำกัดต้องไม่ถูกเกินเด็ดขาด มิฉะนั้นมีความเสี่ยงที่มอเตอร์จะโอเวอร์โหลด จุดนี้ใช้สำหรับการพิจารณา short-circuit braking เท่านั้น และต้องไม่ใช้เป็นพื้นฐานการเลือก

พารามิเตอร์ทั้งหมดอธิบายไว้ในอภิธานศัพท์

L1 Force-Current (F-I) Characteristic Curve

คุณสมบัติ Force-Current (F-I): บริเวณเชิงเส้น (กำหนดโดย kf) และบริเวณอิ่มตัว (จุดทำงาน Fp/Fu)

การป้องกันความร้อน

การขับเคลื่อนเชิงเส้นมักทำงานใกล้ขีดจำกัดประสิทธิภาพทางความร้อน นอกจากนี้ อาจเกิดการโอเวอร์โหลดที่ไม่คาดการณ์ระหว่างการทำงาน ทำให้กระแสเกินกว่ากระแสพิกัดที่อนุญาต ดังนั้น servo controller สำหรับมอเตอร์โดยทั่วไปควรมีการป้องกันโอเวอร์โหลดเพื่อควบคุมกระแสมอเตอร์ โดยต้องแน่ใจว่าค่า RMS ของกระแสมอเตอร์สามารถเกินกว่ากระแสพิกัดที่อนุญาตได้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น การตรวจสอบอุณหภูมิทางอ้อมนี้ทั้งรวดเร็วและเชื่อถือได้

มอเตอร์ IDAM ติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิ (PTC และ KTY) ที่สามารถใช้สำหรับการป้องกันความร้อน

วงจรตรวจสอบ I — เซ็นเซอร์ PTC

ขดลวดเฟสทั้งสามแต่ละเส้นติดตั้ง PTC (Positive Temperature Coefficient thermistor) ต่อแบบอนุกรมเพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์ได้รับการป้องกัน PTC เป็น thermistor แบบ positive temperature coefficient และหลังจากติดตั้งแล้ว ค่าคงที่เวลาทางความร้อนจะน้อยกว่า 5 วินาที

หลักการทำงานของ PTC

เมื่ออุณหภูมิตอบสนองพิกัด Tn ถูกเกิน ความต้านทานของ PTC จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เพิ่มขึ้นเป็นหลายเท่าของค่าขณะเย็น เมื่อ PTC สามตัวต่อแบบอนุกรม แม้ว่าจะมีเพียงตัวเดียวที่เกิน Tn ความต้านทานโดยรวมก็แสดงการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญ

การใช้เซ็นเซอร์สามตัวช่วยให้มั่นใจว่าจะมีการส่งสัญญาณปิดระบบที่ปลอดภัย แม้จะมีภาระเฟสไม่สมมาตรเมื่อมอเตอร์หยุดนิ่ง

อุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์ที่หาซื้อได้ทั่วไปต่อไว้ที่ปลายทาง โดยปกติจะทริกระหว่าง 1.5 kΩ ถึง 3.5 kΩ ด้วยวิธีนี้ สามารถตรวจจับ overtemperature ภายในช่วงไม่กี่องศาของแต่ละขดลวด

อุปกรณ์ทริปยังตอบสนองเมื่อความต้านทานวงจร PTC ต่ำเกินไป ซึ่งโดยทั่วไปบ่งชี้ว่ามีข้อบกพร่องในวงจรตรวจสอบ ซึ่งยังช่วยให้แน่ใจว่ามีการแยกไฟฟ้าระหว่าง controller และเซ็นเซอร์มอเตอร์ อุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์ไม่ได้รวมอยู่ในขอบเขตการจัดส่ง

หลักการ: สัญญาณเซ็นเซอร์ PTC ต้องได้รับการตรวจสอบเพื่อป้องกันมอเตอร์จากความเสียหายจาก overtemperature

PTC ไม่เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิ หากต้องการการวัดอุณหภูมิควรใช้เซ็นเซอร์ KTY

PTC Sensor Resistance-Temperature Characteristic

คุณสมบัติความต้านทาน-อุณหภูมิของเซ็นเซอร์ PTC: ความต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเกิน Tn

วงจรตรวจสอบ II — เซ็นเซอร์ KTY84-130

หนึ่งในเฟสของมอเตอร์ติดตั้งเซ็นเซอร์ KTY84-130 เพิ่มเติม ซึ่งเป็นความต้านทานเซมิคอนดักเตอร์ที่มี positive temperature coefficient ที่ให้สัญญาณเทียบเท่าอุณหภูมิ (ด้วยความล่าช้าที่ขึ้นอยู่กับประเภทมอเตอร์)

เพื่อป้องกันมอเตอร์จาก overtemperature จะมีการตั้งค่าขีดจำกัดการปิดระบบใน controller เมื่อมอเตอร์หยุดนิ่ง กระแสคงที่จะไหลผ่านขดลวด ขนาดของกระแสขึ้นอยู่กับตำแหน่งขั้วที่เกี่ยวข้อง ดังนั้น มอเตอร์จึงไม่ร้อนอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งอาจทำให้ขดลวดที่ไม่ได้รับการตรวจสอบร้อนเกินไป

วัตถุประสงค์ของเซ็นเซอร์ KTY

เซ็นเซอร์ KTY ตรวจสอบขดลวดเดียว สัญญาณของมันสามารถใช้เพื่อสังเกตอุณหภูมิหรือออกคำเตือน ไม่อนุญาตให้ใช้ KTY เพียงอย่างเดียวเป็นพื้นฐานสำหรับการปิดระบบ

Imax = 2 mA

KTY84-130 Sensor Resistance-Temperature Characteristic

คุณสมบัติความต้านทาน-อุณหภูมิของเซ็นเซอร์ KTY84-130: positive temperature coefficient เชิงเส้นสำหรับการวัดอุณหภูมิขดลวดที่แม่นยำ

การเชื่อมต่อมาตรฐาน PTC และ KTY

การเชื่อมต่อมาตรฐานเซ็นเซอร์ PTC และ KTY ในขดลวด Y-connection 3 เฟส

การเชื่อมต่อมาตรฐาน PTC และ KTY: เซ็นเซอร์ PTC ต่ออนุกรมในขดลวดทั้งสามเฟส เซ็นเซอร์ KTY เชื่อมต่อกับขดลวดหนึ่งเฟส

เซ็นเซอร์ PTC และ KTY มีฉนวนพื้นฐานและไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงกับวงจร PELV/SELV (ตามมาตรฐาน DIN EN 50178)

สามารถรวมเซ็นเซอร์ตรวจสอบเพิ่มเติมได้ตามคำขอของลูกค้า

การเชื่อมต่อไฟฟ้า

การเชื่อมต่อมาตรฐานสำหรับมอเตอร์ IDAM ออกจากหน้าปลาย ความยาวสายมาตรฐานจากจุดออกสายบนมอเตอร์คือ 1000 mm สามารถจัดหาความยาวที่แตกต่างกันตามคำขอ ขนาดภาคตัดขวางของสายไฟขึ้นอยู่กับกระแสมอเตอร์ต่อเนื่องและบันทึกไว้ในแบบวาดของแคตาล็อก ตามมาตรฐาน L1A และ L1B กำหนดขนาดสำหรับกระแสต่อเนื่องแบบระบายความร้อนธรรมชาติ Ic ที่การสูญเสียพลังงาน Pl ในขณะที่ L1C กำหนดขนาดสำหรับกระแสต่อเนื่องแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ Icw ที่การสูญเสียพลังงาน Plcw

ขนาดภาคตัดขวางของสายมอเตอร์เริ่มต้นจาก 4G0.75 mm² สายเซ็นเซอร์ 4 × 0.14 mm² (d = 5.1 mm) ช่วยให้ตรวจสอบอุณหภูมิผ่าน PTC และ KTY ปลายสายแบบเปิดพร้อมกับปลอก สายที่ใช้ได้รับการรับรอง UL และเหมาะสำหรับ cable carrier

รุ่นมอเตอร์ที่มีขั้วต่อ (WAGO Series 236 terminal block เหมาะสำหรับขนาดสายสูงสุด 1.5 mm²) มีให้เป็นทางเลือกแทนปลอก ตำแหน่งของช่องออกสายหรือขั้วต่อระบุไว้ในแผ่นข้อมูล สำหรับรุ่นที่ไม่มีการระบายความร้อนด้วยน้ำและกระแสต่อเนื่องไม่เกิน 16 A การใช้ขั้วต่อไม่มีข้อจำกัด

การกำหนดขั้วต่อ

ขั้วต่อมอเตอร์

CoreTerminal No.Function
U1Phase U
VV2Phase V
WWW3Phase W
GNYE4PE (Protective Earth)
BKShield

ขั้วต่อเซ็นเซอร์

CoreTerminal No.Function
WH7PTC
BN8PTC
GN5+ KTY
YE6- KTY

ทิศทางการเคลื่อนที่เชิงบวก

ในมอเตอร์สามเฟสทั้งหมด ทิศทางการเคลื่อนที่เชิงบวกทางไฟฟ้าสอดคล้องกับสนามแม่เหล็กหมุนตามเข็มนาฬิกา กล่าวคือ แรงดันเฟสถูกเหนี่ยวนำตามลำดับ U, V, W สำหรับมอเตอร์ IDAM ทิศทางการเคลื่อนที่เชิงบวกคือ:

  • ไปทางด้านที่ไม่มีสาย (รุ่นสาย)
  • ไปทางด้านที่ไม่มีขั้วต่อ (รุ่นขั้วต่อ)
ทิศทางการเคลื่อนที่เชิงบวก — รุ่นสาย

รุ่นสาย: ทิศทางบวกคือไปทางด้านที่ไม่มีสาย

ทิศทางการเคลื่อนที่เชิงบวก — รุ่นขั้วต่อ

รุ่นขั้วต่อ: ทิศทางบวกคือไปทางด้านที่ไม่มีขั้วต่อ

การเลือกสายมอเตอร์

Continuous Current I [A] Cable Cross-Section [mm²] Diameter dk [mm] Dynamic Bending Radius rd [mm] Static Bending Radius rs [mm]
≤90.757.37344
≤161.51010060
≤222.511.612070

การ Commutation

การทำงานแบบ commutation เป็นที่นิยมสำหรับ synchronous motor มอเตอร์เชิงเส้น IDAM ไม่ได้ติดตั้ง Hall sensor เป็นมาตรฐาน IDAM แนะนำให้ใช้ระบบวัดสำหรับ commutation

วิธีการ Commutation

Synchronous motor ตรวจจับตำแหน่งโรเตอร์ผ่านระบบวัด (เช่น linear encoder) และควบคุมเวลาการสลับของกระแสเฟสตามนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับ six-step commutation ของ Hall sensor การ commutation ด้วยระบบวัดจะให้การควบคุมกระแส sinusoidal ที่เรียบกว่า ส่งผลให้ force ripple ต่ำลงและความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูงขึ้น

ความต้านทานฉนวน

ความต้านทานฉนวนสำหรับแรงดัน Bus ไม่เกิน 600 VDC

มอเตอร์ IDAM เป็นไปตาม EC Directive 73/23/EEC และมาตรฐานยุโรป EN 50178 และ EN 60204 ผ่านการทดสอบ high-voltage แบบขั้นบันไดก่อนจัดส่ง และถูก vacuum-impregnated

โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าปฏิบัติตามแรงดันทำงานพิกัดของมอเตอร์

Overvoltage ที่ขั้วต่อมอเตอร์ในการทำงานแบบ Inverter

เนื่องจากภาระ du/dt สูงที่เกิดจาก power semiconductor ที่สลับอย่างรวดเร็ว แรงดันสูงเกินพิกัดที่สูงกว่าแรงดัน inverter จริงอย่างมีนัยสำคัญอาจปรากฏที่ขั้วต่อมอเตอร์ โดยเฉพาะเมื่อใช้สายเชื่อมต่อที่ยาวกว่า (มากกว่า 5 m) สิ่งนี้ทำให้ฉนวนมอเตอร์รับภาระสูงมาก

ค่า du/dt ของโมดูล PWM ต้องไม่เกิน 8 kV/µs ควรทำให้สายเชื่อมต่อมอเตอร์สั้นที่สุดเท่าที่เป็นไปได้

เพื่อป้องกันมอเตอร์ แนะนำให้วัดแรงดัน inverter (PWM) ที่นำไปใช้กับขดลวดมอเตอร์เมื่อเทียบกับ PE โดยใช้ oscilloscope ในการกำหนดค่าเฉพาะเสมอ แรงดันสูงเกินพิกัดที่มีอยู่ไม่ควรเกิน 1 kV อย่างมีนัยสำคัญ จาก 2 kV ขึ้นไป ควรคาดหวังว่าฉนวนจะเสียหายทีละน้อย

วิศวกร IDAM จะช่วยเหลือในการกำหนดโซลูชันการใช้งานและลดแรงดันที่มากเกินไป

โปรดปฏิบัติตามคำแนะนำและคำแนะนำการกำหนดค่าที่ผู้ผลิต inverter ให้ไว้

การระบายความร้อนและวงจรระบายความร้อน

การสูญเสียพลังงานและการสูญเสียความร้อน

นอกจากการสูญเสียพลังงานที่กำหนดโดย motor constant km มอเตอร์ยังอยู่ภายใต้การสูญเสียที่ขึ้นอยู่กับความถี่ที่ความถี่ควบคุมสูงขึ้น (เกิน 50 Hz) การสูญเสียเหล่านี้รวมกันทำให้มอเตอร์และส่วนประกอบของระบบอื่นๆ ร้อนขึ้น

กฎต่อไปนี้ใช้ได้สำหรับความถี่ควบคุมต่ำ (<80 Hz): มอเตอร์ที่มี motor constant km สูงกว่าจะผลิตการสูญเสียพลังงานต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ที่ใกล้เคียงกันที่มี km ต่ำกว่า

การสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานจะถ่ายโอนผ่านส่วนประกอบมอเตอร์ไปยังส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ ระบบทั้งหมดได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อควบคุมการกระจายความร้อนผ่านการพาความร้อน การนำความร้อน และการแผ่รังสี

สำหรับมอเตอร์ L1C สามารถเลือกระบบระบายความร้อนเป็นอุปกรณ์เสริมเพื่อปรับปรุงการกระจายความร้อน แรงต่อเนื่องของมอเตอร์แบบ liquid-cooled ประมาณสองเท่าของมอเตอร์แบบไม่มีการระบายความร้อน

การระบายความร้อนเชิงรุก

ควรให้ความสำคัญกับการระบายความร้อนเชิงรุกสำหรับเครื่องจักรที่ทำงานที่ประสิทธิภาพสูงและสภาวะพลศาสตร์สูง รวมถึงในการใช้งานที่มีภาระ bearing สูงที่สอดคล้องกัน

หากต้องการการแยกความร้อนอย่างสมบูรณ์ระหว่างมอเตอร์และเครื่องจักร (เช่น เพื่อป้องกันการเสียรูปทางความร้อนในเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูง) จำเป็นต้องมีชั้นฉนวนความร้อนเพิ่มเติมและการระบายความร้อนที่แม่นยำ การระบายความร้อนจริงคือระบบระบายความร้อนหลักหรือระบบระบายความร้อนกำลัง

แผ่นระบายความร้อน

ระบบระบายความร้อนมอเตอร์ดำเนินการในรูปแบบแผ่นระบายความร้อนที่ติดตั้งระหว่างมอเตอร์และโต๊ะเครื่องจักร ซึ่งควรเชื่อมต่อโดยลูกค้ากับวงจรระบายความร้อนของอุปกรณ์ระบายความร้อน ชั้นฉนวนความร้อนและแผ่นระบายความร้อนสามารถจัดหาเป็นอุปกรณ์เสริมสำหรับส่วนประกอบมอเตอร์หรือเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบเครื่องจักรของลูกค้า

สื่อระบายความร้อนไหลผ่านท่อทองแดงภายในจากทางเข้าไปยังทางออก การเชื่อมต่อทางเข้าและทางออกสามารถกระจายไปยังสองพอร์ต โดยมีข้อต่อเชื่อมต่อแบบเกลียวใน G 1/8

เมื่อใช้น้ำเป็นสารระบายความร้อน ต้องเติมสารกันสนิมและป้องกันการสะสมทางชีวภาพ

Water Cooling Plate

แผ่นระบายความร้อนด้วยน้ำ

Cooling Plate Installation

แผ่นระบายความร้อนติดตั้งระหว่างมอเตอร์และโต๊ะเครื่องจักร

การพึ่งพาข้อมูลลักษณะเฉพาะต่ออุณหภูมิจ่ายสารหล่อเย็น

กระแสต่อเนื่องระบายความร้อนด้วยน้ำ Icw ที่ระบุในตารางข้อมูลสามารถทำได้ที่อุณหภูมิจ่ายที่กำหนด θnV = 25 °C อุณหภูมิจ่าย θV ที่สูงกว่าจะลดประสิทธิภาพการระบายความร้อนและกระแสต่อเนื่องที่กำหนด

กระแสต่อเนื่องที่ลดลง Ic red คำนวณได้จากสมการกำลังสองดังนี้:

Ic red / Icw = √((θmax − θV) / (θmax − θnV))

  • Ic red: กระแสต่อเนื่องที่ลดลง [A]
  • Icw: กระแสต่อเนื่องระบายความร้อนที่ θnV [A]
  • θV: อุณหภูมิจ่ายจริง [°C]
  • θnV: อุณหภูมิจ่ายที่กำหนด [°C]
  • θmax: อุณหภูมิขดลวดสูงสุดที่อนุญาต [°C]

(ใช้สำหรับกระแสมอเตอร์คงที่)

มอเตอร์ L1C แบบ terminal

มอเตอร์ L1C แบบ terminal

กราฟกระแสต่อเนื่องสัมพัทธ์เทียบกับอุณหภูมิจ่าย

กราฟกระแสต่อเนื่องสัมพัทธ์ Ic red / Icw เทียบกับอุณหภูมิจ่าย θVnV = 25 °C)

การเลือก Direct Drive สำหรับการเคลื่อนที่เชิงเส้น

การใช้งานแบบวนซ้ำ

ในการทำงานแบบวัฏจักร การเคลื่อนที่กำหนดตำแหน่งต่อเนื่องสลับกับการหยุดพัก ลำดับการกำหนดตำแหน่งอย่างง่ายอยู่ในรูปแบบการเคลื่อนที่เร่งความเร็วเชิงบวกตามด้วยการลดความเร็วที่มีขนาดเท่ากันโดยทั่วไป (ความเร่งเชิงลบ) โดยมีเวลาเร่งและลดความเร็วเท่ากัน ความเร็วสูงสุด vmax ถึงที่ท้ายสุดของระยะเร่งความเร็ว

หนึ่งวัฏจักรอธิบายใน v(t) diagram (v: ความเร็ว, t: เวลา) แผนภาพแสดงการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า-ถอยหลังพร้อมการหยุดพัก (tM: เวลาการเคลื่อนที่, tP: เวลาหยุดนิ่งแบบไม่มีภาระ)

v-t diagram สำหรับการทำงานแบบวัฏจักร

v-t diagram สำหรับการทำงานแบบวัฏจักร

จากนี้สามารถหาได้ a(t) diagram และเส้นโค้งแรงที่ต้องการสำหรับการเคลื่อนที่:

F = m × a

  • F: แรง [N]
  • m: มวล [kg]
  • a: ความเร่ง [m/s²]
a(t) diagram สำหรับการทำงานแบบวัฏจักร

a(t) diagram สำหรับการทำงานแบบวัฏจักร

เกณฑ์การเลือกสามข้อ

มอเตอร์ถูกเลือกตามเกณฑ์สามข้อที่สอดคล้องกับเส้นโค้งแรงของวัฏจักรที่ต้องการ:

  1. แรงสูงสุด: แรงสูงสุดในวัฏจักร ≤ Fp ตามตารางข้อมูล
  2. แรงมีประสิทธิผล: แรงมีประสิทธิผลในวัฏจักร ≤ Fc (ไม่ระบายความร้อน) หรือ Fcw (ระบายความร้อนด้วยน้ำ) ตามตารางข้อมูล
  3. ความเร็วสูงสุด: ความเร็วสูงสุดในวัฏจักร ≤ vlp ตามตารางข้อมูล

การคำนวณแรงที่มีประสิทธิภาพ

แรงที่มีประสิทธิภาพเท่ากับค่า RMS ของเส้นโค้งแรงในรอบการทำงาน (ตัวอย่าง: หกส่วนแรง):

Feff = √[(F1²·t1 + F2²·t2 + F3²·t3 + F4²·t4 + F5²·t5 + F6²·t6) / (t1+t2+t3+t4+t5+t6)]

แทนค่าแรงและเวลาแต่ละส่วน (F₁=F, F₂=-F, F₃=0, F₄=-F, F₅=F, F₆=0; t₁=tM/2, t₂=tM/2, t₃=tP, t₄=tM/2, t₅=tM/2, t₆=tP) จะได้สมการที่เรียบง่ายขึ้น:

Feff = F · √[tM / (tM + tP)]

สูตรนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อแรงทั้งหมดในรอบมีขนาดเท่ากัน (มวลและความเร่งคงที่) ตัวส่วนคือเวลาต่อรอบ (เวลาเคลื่อนที่ + เวลาหยุด)

ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัย 1.4 ในตัวอย่างการคำนวณ (หน้า 19) ยังรวมถึงการทำงานของมอเตอร์ในบริเวณไม่เชิงเส้นของลักษณะแรง-กระแส ซึ่งสูตร F_eff ใช้ได้เป็นค่าประมาณ

ความเร่งและความเร็วสูงสุด

a = 4 · x / tM²

vmax = 2 · x / tM

  • x: ระยะทางรวม [m]
  • tM: เวลาเคลื่อนที่ [s]
  • a: ความเร่ง [m/s²]
  • vmax: ความเร็วสูงสุด [m/s]

การเคลื่อนที่จัดตำแหน่งนี้ดำเนินการด้วยอัตราการเปลี่ยนความเร่ง (jerk) ที่สูงอย่างไม่มีที่สิ้นสุดในทางทฤษฎี หากมีการตั้งค่าจำกัด jerk ใน servo drive เวลาจัดตำแหน่งจะยาวนานขึ้น ในกรณีนั้นต้องใช้ความเร่งสูงขึ้นเพื่อรักษาเวลาจัดตำแหน่งเดิม

ตัวอย่าง: การใช้งานแบบวนซ้ำ

ค่าที่กำหนด ผลการคำนวณ
ระยะทางรวม x = 0.7 m ความเร็วสูงสุด vmax = 4.67 m/s
มวล m = 10 kg ความเร่ง a = 31.1 m/s²
เวลาเคลื่อนที่ tM = 0.3 s แรงสูงสุด Fmax = 442.4 N
แรงเสียดทาน FR = 5 N แรงที่มีประสิทธิภาพ Feff = 216.2 N
เวลาต่อรอบ tC = 1.3 s
ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัย S = 1.4

การเลือกมอเตอร์ — ไม่มีระบบระบายความร้อน

L1A-3P-200-75-WM

เงื่อนไข: Fmax ≤ Fp และ Feff ≤ Fc

สามารถบรรลุความเร็วที่ต้องการด้วยแรงดัน DC link 600 V

การเลือกมอเตอร์ — ระบายความร้อนด้วยน้ำ

L1C-3P-100-75-WM

เงื่อนไข: Fmax ≤ Fp และ Feff ≤ Fcw

แผ่นระบายความร้อนเพิ่มมวลประมาณ 500 g (รวมไว้แล้ว) สามารถบรรลุความเร็วที่ต้องการด้วยแรงดัน DC link 600 V

ESC
連結已複製!