A DC mikromotorok és a mozgásvezérlők összepárosítása

Méret és teljesítmény szempontjából tökéletesen párosítva. A kicsi és nagy teljesítményű egyenáramú motorok kulcsfontosságúak az egyre jobban integrált rendszerek kifejlesztésében. Ezek a motorok számos különböző ágazatban számítanak műszaki szempontból éllovasnak az orvosi- és labortechnikától kezdve a repülőgépiparon, a robotikán, az optikán és a fotonikán át az általános gép- és berendezésgyártásig.

De a kis motorok csak akkor használhatók az alkalmazás szempontjából releváns hajtásként vagy pozicionáló rendszerként, ha más alkatrészekkel, például hajtóműfejekkel, útadókkal és mozgásvezérlőkkel kombinálják azokat. A helyes választás alapvető fontosságú a megbízható működéshez. Minden alkatrésznek kompatibilisnek kell lennie a motorral, és meg kell felelnie a motor követelményeinek. A legrosszabb esetben a nem megfelelő vezérlő pillanatok alatt tönkreteheti a motort.Amikor kiválasztunk egy megfelelő mozgásvezérlőt a meghajtórendszerhez, fontos, hogy először megválaszoljunk néhány kérdést. Például meg kell határozni a végrehajtandó mozgásokat, és el kell dönteni, hogy mit jelent ez a motorvezérlési követelmények szempontjából. A hajtás folyamatosan vagy start-stop üzemmódban működik? Szükséges-e a pontos pozicionálás? Milyen típusú terhelést fog mozgatni a hajtás? Mik a terhelési ciklusok? Szükség van-e hajtóműfejre? Melyik motor a legalkalmasabb az alkalmazáshoz? A válaszok alapján ezután kiválasztható a mozgásvezérlő. Ez is érdekes lépés, mert nem minden mozgásvezérlő illik minden motorhoz. Az egyenáramú mikromotorok – a kialakításuk miatt – különösen egyedi követelményekkel rendelkeznek.


A túlmelegedés veszélye
A FAULHABER egyenáramú miniatűr- és mikromotorjainak középpontjában egy szabadalmaztatott, önhordó, mag nélküli, ferde felépítéssú és kefés kommutációjú rotor tekercs található, amely egy rögzített mágnes körül forog. Ezt a motort a kinézete miatt gyakran harang típusú armatúramotornak is nevezik. Kialakítása nemcsak számos gyakorlati előnnyel jár, hanem a mozgásvezérlő kiválasztási szempontjait is befolyásolja.

A szimmetrikus légrés miatt nem alakul ki fognyomaték, ami pontos pozicionálást és kiváló sebességszabályozást tesz lehetővé. A terhelés és a sebesség, az áram és a nyomaték, valamint a feszültség és a sebesség aránya lineáris. És mivel a tekercseléshez szinte a teljes motorátmérő használható, a motorok méretükhöz és súlyukhoz képest a hagyományos kivitelhez képest nagyobb teljesítmény és nyomaték elérésére válnak képessé. A rotor alacsony tehetetlensége rendkívül alacsony elektromos időállandót is garantál. A motorok így képesek nagyon dinamikusan működni, komoly túlterhelés mellett. Túlterheléses üzemmódban a szervo alkalmazásokhoz meglehetősen gyakori és könnyen megvalósítható a háromszoros folyamatos nyomaték, amennyiben a motor tekercselésének hőmérsékletét ellenőrzik. A 22 mm vagy annál kisebb átmérőjű motorok azonban nem rendelkeznek beépített hőmérséklet-érzékelővel Egyszerűen nincs hozzá elég hely. Tehát ha bármilyen vezérlőt csatlakoztatnak egy mikormeghajtóhoz, akkor a legrosszabb esetben a tekercs teljesen leéghet, mielőtt kívülről bármilyen hőt észlelnének.


Az ilyen problémák elkerülhetők a FAULHABER mozgásvezérlőivel, amelyeket a mini- és mikromeghajtók követelményeihez fejlesztettek ki, és valós működési körülmények között teszteltek. Különböző bonyolultságú modellek segítségével „becsülik meg” az adott motortípus tekercshőmérsékletét. Ez azt jelenti, hogy a motor teljes dinamikus tartománya kihasználható, például a gyors pozicionálási folyamatokhoz. A feszültség is korlátozott, megelőzve a tekercselés túlmelegedését. A szükséges paraméterek a FAULHABER Motion Manager „Motorválasztó párbeszéd” segítségével kényelmesen továbbíthatók a hajtásszabályozóhoz.

Az alkalmazás termikus integrációjával kapcsolatos további információk a további fejlesztés érdekében a vezérlőkben tárolt modellekben használhatók fel. Milyen a motor hűtése? Szükséges-e korlátozni a teljesítményt a magas környezeti hőmérséklet miatt? Hajtóműfejet és útadót használnak? Az ilyen kiegészítő információkkal a maximális motorteljesítmény is használható pl. egy klimatizált kamrában ciklikusan működő hajtóműben, mivel a motorvezérlő a klimatizált kamra vezérléséből nyomon követi a környezeti hőmérséklet paramétereit a tárolt modelleken belül. Ugyanez érvényes akkor is, ha ismerjük a terhelési ciklusokat. A motor ilyenkor gyakran kisebb kialakítású is lehet, ami különösen mobil eszközök esetén számít előnynek.


Az alacsony elektromos időállandó miatt, ami a dinamikus folyamatok esetében előnyös, további veszteségek léphetnek fel a hajtásvezérlőkben gyakori impulzusszélesség-moduláció (PWM) miatt. A FAULHABER cbell típusú armatúramotorjainak tipikus elektromos időállandója körülbelül 10 μs. 50 kHz alatti PWM frekvenciák esetén az adatlapon megadott folyamatos nyomaték sok esetben már nem érhető el, vagy a motor túlmelegedhet. Ezért fontos, hogy a motorvezérlő kiválasztásakor a PWM frekvencia kellően magas legyen. A FAULHABER mozgásvezérlőknél ez a típustól függően 78–100 kHz között van. A moduláció típusának köszönhetően akár 200 kHz is hat a motorra, ami megfelel a kis motorok követelményeinek.


Erőteljes és rendkívül miniatürizált
Az MC V3.0 család évek óta kipróbált mozgásvezérlői méretüknek és az integrált motoráram-mérés felbontásuknak köszönhetően a FAULHABER mikromotorjaihoz használhatók korlátozottan. Ide érkezett meg az új MC 3001 B/P, az első mozgásvezérlő, amely mind méretét, mind az árammérés-felbontását tekintve tökéletesen illeszkedik a kisebb szervohajtásokhoz. A maximális 30 V-os tápfeszültség mellett a 16 x 27 x 2,6 mm (szélesség x hossz x magasság) méretű mozgásvezérlő 1 A egyenáramot és 5 A csúcsáramot ér el. Alacsonyabb tápfeszültségeknél, például 12 V rendszerekben akár 2 A egyenáram is könnyen elérhető. A mozgásvezérlő ugyanakkor a nagyobb modellekhez képest nem jelent visszalépést a funkcionalitás terén. Az I/O opciók és a kódoló interfész ugyanaz, mint a termékcsalád többi tagja esetében. Az USB, az RS232 és a CANopen kommunikációs interfészként érhető el. Egy vevőspecifikus hordozólapon (alaplapon) keresztül pedig egy kompakt EtherCAT interfész is rendelkezésre áll.


A vezérlők kétféle változatban érhető el: a lapos board-to-board csatlakozókkal rendelkező modell (MC 3001 B) ideális, ha több hajtásvezérlőt kombinálunk egy hordozókártyán. Az MC 3001 P változat 2,54 mm-es rácsmintás csatlakozóval rendelkezik három oldalon. Könnyen integrálható a saját konfigurációjába, pl. laboratóriumi automatizálások többtengelyes alkalmazásaiban. Ezúttal már a FAULHABER legkisebb egyenáramú hajtásaihoz is rendelkezésre állnak a nagy teljesítményű mozgásvezérlők, méretben és funkcióban egyaránt tökéletesen illeszkedve a motorokhoz.

  További információkért kérem forduljon …