แนวคิดพื้นฐานและพารามิเตอร์การส่งผ่านที่สำคัญของเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

แนวคิดของหุ่นยนต์นั้นกว้างมากอยู่แล้ว บทความนี้มุ่งเน้นไปที่เซอร์โวมอเตอร์สำหรับข้อต่อหุ่นยนต์ที่ใช้ในภาคระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และไม่ครอบคลุมถึงเซอร์โวมอเตอร์แบบรวมสำหรับหุ่นยนต์บริการ

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบ่งกว้าง ๆ เป็นหุ่นยนต์เชิงเส้นตรง (หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน) หุ่นยนต์อิสระหลาย-ระดับ-ของ- (หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์ร่วมหลาย-) หุ่นยนต์คู่ขนาน (หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์เดลต้า) และหุ่นยนต์ร่วมหลาย-แนวนอน (หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์สกาล่า) "เซลล์อัตโนมัติ" ประกอบด้วยแขนหุ่นยนต์แบบข้อต่อและอุปกรณ์ลำเลียงแบบอัตโนมัติหลายประเภท เซลล์ระบบอัตโนมัติที่มีฟังก์ชันต่างกันจะเชื่อมโยงกันเพื่อสร้างสายการผลิตอัตโนมัติ และสายการผลิตอัตโนมัติหลายสายจะรวมกันเพื่อสร้างเวิร์กช็อปอัตโนมัติ

ในบรรดาหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและยูนิตอัตโนมัติเหล่านี้ เซอร์โวมอเตอร์มีบทบาทสำคัญในการวางตำแหน่งโครงสร้างทางกลที่แม่นยำ รวดเร็ว และเชื่อถือได้ตามคำสั่งควบคุม จึงถือเป็นองค์ประกอบหลัก

แนวคิดพื้นฐานของเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

"เซอร์โว" หมายถึงความสามารถในการดำเนินการคำสั่งจากระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมโดยไม่มีการเบี่ยงเบน แนวคิดนี้ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงมอเตอร์ไฟฟ้าหรือระบบไฮดรอลิกเท่านั้น รวมถึงระบบนิวแมติกด้วย และส่วนประกอบใดๆ ที่สามารถปฏิบัติงานนี้ได้ถือเป็นส่วนประกอบเซอร์โว

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล เซอร์โวมอเตอร์คือมอเตอร์ไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในระบบควบคุมการเคลื่อนไหว โดยสามารถควบคุมพารามิเตอร์เอาท์พุตได้-เช่น ตำแหน่ง ความเร็ว ความเร่ง หรือแรงบิด-

เซอร์โวมอเตอร์สามารถแบ่งได้เป็นประเภทต่างๆ ตามข้อกำหนดการควบคุม ตามประเภทของแหล่งจ่ายไฟ จะแบ่งออกเป็นเซอร์โวมอเตอร์ AC และเซอร์โวมอเตอร์ DC; ตามโหมดการทำงาน จะแบ่งออกเป็นเซอร์โวมอเตอร์เชิงเส้นและเซอร์โวมอเตอร์โรตารี มอเตอร์แนวราบจะสร้างแรงนิวตันโดยตรง ในขณะที่มอเตอร์โรตารีจะส่งแรงบิดในการหมุนออกมา ในการขับเคลื่อนโหลดเชิงเส้น มอเตอร์โรตารีจำเป็นต้องมีกลไกทางกล เช่น ลีดสกรู เพื่อแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น

เซอร์โวมอเตอร์ AC แบบโรตารีแบ่งออกเป็นเซอร์โวมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบ AC และเซอร์โวมอเตอร์แบบซิงโครนัสแบบ AC ตามโครงสร้างของโรเตอร์ โรเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส AC ประกอบด้วยกรงอลูมิเนียมหรือทองแดง และความเร็วในการหมุนของกรงจะรักษาความแตกต่างของความเร็วที่แน่นอนเสมอโดยสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กหมุนแบบซิงโครนัส ภายใต้เทคโนโลยีการควบคุมแบบเวกเตอร์ มอเตอร์ประเภทนี้สามารถให้คุณลักษณะการควบคุมแรงบิดที่แม่นยำเหมือนกับมอเตอร์กระแสตรง อย่างไรก็ตาม โรเตอร์มีความเฉื่อยสูง คุณลักษณะด้านกำลังที่ดี-คงที่ และมีช่วงความเร็วที่กว้าง ทำให้เหมาะสำหรับโหลดความเฉื่อยที่แปรผันได้หลากหลาย- เช่น การตัดเครื่องมือกล และการพิมพ์การม้วน/คลี่คลายเครื่องจักร ข้อเสียคือแรงบิดเริ่มต้นต่ำ และความเร็วในการตอบสนองทางแม่เหล็กไฟฟ้ายังด้อยกว่าเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ค่าคงที่เวลาแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณ 10 เท่าของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กถาวร นอกจากนี้ เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานต่ำและขนาดโรเตอร์ที่ใหญ่ จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานเซอร์โวไดนามิกสูง-

เซอร์โวมอเตอร์แบบซิงโครนัสแบบโรตารีใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรสำหรับโรเตอร์ ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กกระตุ้นโดยตรง ไม่จำเป็นต้องมีกระแสกระตุ้นเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ ส่งผลให้เกิดการตอบสนองทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รวดเร็ว นอกจากนี้ ความหนาแน่นพลังงานสูงของวัสดุแม่เหล็กถาวร-ดินที่หายากในปัจจุบันยังช่วยให้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงในมอเตอร์เหล่านี้ ทำให้เกิดความเป็นไปได้ในการออกแบบเซอร์โวมอเตอร์ที่มีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่หลากหลาย การตอบสนองไดนามิกสูงสามารถทำได้ผ่านการออกแบบที่บางเฉียบโดยมีความเฉื่อยของโรเตอร์ต่ำ หรือการออกแบบที่กะทัดรัดและทนทานพร้อมความเฉื่อยของโรเตอร์สูง การใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรที่หายาก-ทำให้มอเตอร์แม่เหล็กถาวรเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการใช้งานเซอร์โว อย่างไรก็ตาม วัสดุแม่เหล็กถาวร-ของโลกที่หายากยังคงเป็นส่วนประกอบที่แพงที่สุดในบรรดาวัสดุทั้งหมดที่ใช้ในเซอร์โวมอเตอร์ ความแตกต่างของวัสดุที่ผู้ผลิตหลายรายใช้ส่งผลให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์มีระดับที่แตกต่างกัน วัสดุแม่เหล็กถาวรคุณภาพสูง-อาจไม่ล้างอำนาจแม่เหล็กแม้ที่อุณหภูมิใช้งานสูงกว่า 150 องศา ในขณะที่วัสดุคุณภาพต่ำอาจล้างอำนาจแม่เหล็กเมื่ออุณหภูมิในการทำงานของมอเตอร์ต่ำกว่า 120 องศา คุณภาพของวัสดุแม่เหล็กถาวรจะกำหนดลักษณะต่างๆ ของเซอร์โวมอเตอร์โดยตรง

เซอร์โวมอเตอร์เชิงเส้นจะส่งแรงนิวตัน{0}}โดยตรงโดยไม่ต้องมีการแปลงทางกล ทำให้สามารถเร่งความเร็วได้สูงมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็วได้นำไปสู่การใช้แกนป้อนของเครื่องมือเครื่องจักรประสิทธิภาพสูง-อย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การใช้งานจะจำกัดเฉพาะแขนกลเชิงเส้นบางประเภทเท่านั้น และไม่ได้เน้นในบทความนี้ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่เซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบโรตารีและการประยุกต์ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

โครงสร้างของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่หมุนได้

รูปที่ 1 แสดงแผนภาพโครงสร้างทั่วไปของเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวร เพื่อให้ภาพรวมที่ครอบคลุม แผนภาพเดี่ยวนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงโครงสร้างทั้งหมดของเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวรอย่างชัดเจน อันที่จริง เซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวรกำลังต่ำ-ที่มีพิกัด 15 kW หรือน้อยกว่าสามารถพึ่งพาการพาความร้อนตามธรรมชาติในการทำความเย็นได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้พัดลมระบายความร้อน มอเตอร์เหล่านี้มีขนาดกะทัดรัดและไม่ต้องใช้ขายึด วงแหวนการติดตั้งก็ไม่จำเป็นเช่นกัน การเปลี่ยนกล่องขั้วต่อด้วยขั้วต่อการบินสำหรับสายตะกั่วส่งผลให้การออกแบบดูสะอาดตายิ่งขึ้น ดังนั้นลักษณะของมอเตอร์จึงกลายเป็นดังแสดงในรูปที่ 2(a) หากมอเตอร์มีขนาดเล็กมาก-ต่ำกว่า 1 กิโลวัตต์- แม้แต่ขั้วต่อการบินสำหรับสายตะกั่วก็ไม่จำเป็น แต่สามารถต่อสายเคเบิลออกจากมอเตอร์ได้โดยตรง ส่งผลให้มีการกำหนดค่าดังแสดงในรูปที่ 2(b)

รูปที่ 1: แผนผังของเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

รูปที่ 2: แผนผังของเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวรกำลังต่ำ-

เนื้อหาในส่วนนี้จะถือว่าผู้อ่านเข้าใจหลักการของมอเตอร์ไฟฟ้าและมุ่งเน้นไปที่การอธิบายความแตกต่างทางโครงสร้างระหว่างเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวรและมอเตอร์ประเภทอื่นๆ ตามลักษณะของมอเตอร์หุ่นยนต์เท่านั้น

ตลับลูกปืน: อายุการใช้งานของเซอร์โวมอเตอร์นั้นสัมพันธ์กับตลับลูกปืนอย่างใกล้ชิด เนื่องจากหุ่นยนต์มีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือและความทนทานสูง ตลับลูกปืนจึงต้องรับประกันอายุการใช้งานอย่างน้อย 30,000 ชั่วโมง เมื่อพิจารณาจากวันทำงาน 8 ชั่วโมง นั่นหมายความว่าหุ่นยนต์มีอายุการใช้งานอย่างน้อย 10 ปี ตลับลูกปืนต้องสามารถทำงานเป็นระยะๆ ที่ 6,000 รอบต่อนาที

การเคลือบสเตเตอร์และขดลวด: เนื่องจากมอเตอร์หุ่นยนต์ต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูง และเพื่อลดขนาดและลดการสูญเสียความร้อนของเหล็ก วัสดุเคลือบจะต้องเป็นเหล็กซิลิคอนรีดเย็น-ที่มีความหนา 0.35 มม. หรือน้อยกว่า ขดลวดจะต้องทนทานต่อ-การเปิดรับพัลส์พาหะความถี่ 16 kHz{5}} ที่แปรผันได้ เพื่อป้องกันการพังทลายและทนทานต่อไฟกระชาก dv/dt ที่รุนแรง พิกัดแรงดันไฟฟ้าต้องไม่ต่ำกว่า 2,500 V

วัสดุแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์: วัสดุแม่เหล็กถาวรเป็นส่วนประกอบที่แพงที่สุดในเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวร วัสดุที่มีองค์ประกอบของธาตุหายากต่ำจะมีจุดคูรีต่ำและมีความเสถียรของวัสดุต่ำ หากใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียม-เหล็ก-โบรอน (NdFeB) แม่เหล็กเหล่านั้นควรมีเกรด UH42 หรือสูงกว่า นอกจากนี้ จะต้องให้ความสนใจกับเนื้อหาของธาตุหายาก เช่น ดิสโพรเซียม เพื่อให้แน่ใจว่าต้านทานการล้างอำนาจแม่เหล็กในอุณหภูมิสูง- แม่เหล็กซาแมเรียม-โคบอลต์ (SmCo) จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเซอร์โวมอเตอร์ขนาดเล็กและขนาดกลาง- โดยสรุป จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแน่ใจว่าเซอร์โวมอเตอร์ยังคงต้านทานการล้างอำนาจแม่เหล็กได้อย่างแท้จริง-ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ มิฉะนั้น จะไม่สามารถรับประกันความเสถียรในระยะยาวของหุ่นยนต์ได้

ซีลเพลา: เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันและเศษเข้าไปในมอเตอร์ในขณะที่รับประกันการทำงานที่ราบรื่น การติดตั้งซีลเพลาที่ปลายเพลามอเตอร์ถือเป็นแนวทางการออกแบบมาตรฐาน ในหุ่นยนต์ เกียร์ขนาดเล็กมักจะถูกบดบนเพลาเซอร์โวมอเตอร์เพื่อเชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับตัวลดโดยตรง เนื่องจากอุณหภูมิสูงและน้ำมันสามารถเข้าสู่มอเตอร์ได้ จึงจำเป็นต้องใช้ซีลเพลาอุณหภูมิสูงหลาย-ลิป- ตัวอย่างเช่น ซีลเพลายางลิปฟลูออโรคาร์บอน-คู่มีความน่าเชื่อถือมากกว่าซีลเพลายางไนไตรล์-เดี่ยว แม้ว่าต้นทุนจะต่างกันมากก็ตาม

เบรก: เบรกเป็นคุณสมบัติมาตรฐานสำหรับมอเตอร์หุ่นยนต์ เซอร์โวมอเตอร์เกือบ 95% ต้องการเบรก เพื่อให้แน่ใจว่าเบรกทำงานตลอดเวลา-โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการหยุดฉุกเฉิน-เบรกจะต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ เบรกต้องมีปัจจัยด้านความปลอดภัยเพียงพอ โดยมีแรงบิดคงที่ประมาณ 1.5 เท่าของแรงบิดพิกัดของมอเตอร์ สำหรับมอเตอร์หุ่นยนต์ที่ใช้งานหนัก- ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับเบรกควรสูงถึง 2.0 หรือ 2.5 เท่าของแรงบิดพิกัด สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าเบรกบนมอเตอร์หุ่นยนต์นั้นเป็นเบรกนิรภัย ไม่ใช่เบรกบริการ ระบบควบคุมต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าในระหว่างการหยุดฉุกเฉิน วงจรเบรกของเซอร์โวไดรฟ์จะถูกเปิดใช้งานผ่านตัวต้านทานการเบรก และเบรกจะทำงานเมื่อความเร็วของมอเตอร์เข้าใกล้ศูนย์ เพื่อปรับปรุงความเร็วในการตอบสนอง เบรกแม่เหล็กถาวรจึงเหนือกว่าเบรกสปริงแม่เหล็กไฟฟ้า

ตัวเข้ารหัส: ตัวเข้ารหัสติดตั้งอยู่ที่ปลายด้านหลังของมอเตอร์และทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์สำหรับความเร็วมอเตอร์และตำแหน่งของโรเตอร์ โดยจะวัดตำแหน่งของโรเตอร์เพื่อให้คอมพิวเตอร์ควบคุมมีข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งที่แท้จริงของโรเตอร์และความเร็วสำหรับการควบคุมเซอร์โว การวางตำแหน่งสนามแม่เหล็ก และการคำนวณวิถีการเคลื่อนที่ แม้ว่าตัวเข้ารหัสมอเตอร์ของหุ่นยนต์โดยทั่วไปไม่ได้ให้ความแม่นยำสูง แต่จะต้องรองรับการวัดตำแหน่งสัมบูรณ์แบบหมุนหลายรอบเพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์สามารถกลับมาทำงานต่อจากตำแหน่งที่เคยเป็นก่อนที่ไฟฟ้าจะดับ ปัจจุบันมีแนวทางทั่วไปสามประการในการจัดการกับข้อกำหนดเกี่ยวกับตัวเข้ารหัสมอเตอร์หุ่นยนต์ วิธีแรกใช้ตัวเข้ารหัสแบบออปติคัลหรือแม่เหล็กแบบรหัสสีเทาสำหรับการวัด-การเลี้ยวครั้งเดียว และใช้เฟืองกลสำหรับการวัดแบบหลาย-การเลี้ยว ข้อดีของแนวทางนี้คือความแม่นยำในการวัดสูง หลังจากไฟฟ้าดับ ตำแหน่งการทำงานของมอเตอร์จะยังคงอยู่ผ่านทางตำแหน่งทางกลไกของตัวเข้ารหัสและสามารถอ่านได้โดยตรงเมื่อเปิดเครื่อง- อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือตัวเข้ารหัสหนาเกินไป ทำให้ยาวเกินไปสำหรับพื้นที่การติดตั้งที่จำกัด วิธีที่สองใช้ตัวเข้ารหัสโค้ดสีเทาแบบออปติคอลหรือแม่เหล็กเพื่อจัดเก็บข้อมูล-เลี้ยวเดียว ในขณะที่ข้อมูล{12}}เลี้ยวหลายรอบจะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์-ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ซึ่งช่วยให้สร้างตัวเข้ารหัสให้สั้นมากได้ ทำให้เหมาะสำหรับเซอร์โวมอเตอร์ขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกน้อยกว่า 60 มม. ข้อเสียคืออายุการใช้งานแบตเตอรี่ค่อนข้างสั้น-โดยทั่วไปสูงสุด 2-3 ปี และในบางกรณี จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่หลังจากผ่านไปเพียงหนึ่งปี วิธีที่สามใช้หม้อแปลงแบบหมุนเพื่อวัดตำแหน่งเลี้ยว-เดี่ยวสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำต่ำ ในขณะที่ข้อมูลการเลี้ยวหลายรอบจะได้รับการจัดการโดยแผงวงจรที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่-ภายในกล่องควบคุม

ส่วนต่อขยายเพลาโรเตอร์: เนื่องจากการทำงานเดินหน้าและถอยหลังบ่อยครั้ง มอเตอร์จึงต้องรับแรงเฉือน ดังนั้นวัสดุเพลาจึงควรเป็นเหล็กกล้าเทมเปอร์ 42CrMo หากติดตั้งมอเตอร์ด้วยกุญแจ กุญแจจะต้องเข้าที่จนสุดเพื่อลดสมดุลไดนามิกและการเบี่ยงเบนหนีศูนย์ของมอเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ ที่ความเร็วสูง ความต่างรันเอาท์ระหว่างเซอร์โวมอเตอร์แบบมีกุญแจและเพลาเปล่าภายใต้-การทำงานที่ไม่มีโหลดอาจมากกว่าถึงเก้าเท่า-ซึ่งเป็นปัจจัยที่ไม่ควรมองข้าม

พารามิเตอร์การส่งผ่านที่สำคัญของเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

โซนการทำงาน: บริเวณที่มอเตอร์สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่เกินอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่อนุญาตเรียกว่าโซนการทำงานต่อเนื่อง ภูมิภาคนอกเขตปฏิบัติการต่อเนื่องที่อนุญาตให้ปฏิบัติการระยะสั้น-เรียกว่าโซนปฏิบัติการไม่ต่อเนื่อง โซนปฏิบัติการแสดงด้วยระนาบพิกัดสอง-มิติของแรงบิดและความเร็ว

กำลังพิกัด PN: กำลังสูงสุดที่มอเตอร์สามารถส่งออกได้ภายในโซนการทำงานต่อเนื่อง

แรงบิดพิกัด MN: แรงบิดที่มอเตอร์จ่ายกำลังพิกัดภายในโซนการทำงานต่อเนื่อง คำจำกัดความของแรงบิดที่กำหนดนั้นแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างผู้ผลิต โดยทั่วไปจะมีการระบุสภาวะการกระจายความร้อนที่สอดคล้องกัน ในระดับสากล เป็นเรื่องปกติที่จะระบุว่าพิกัดนี้วัดด้วยมอเตอร์ที่ติดตั้งบนหน้าแปลนอะลูมิเนียมของพื้นที่และความหนาที่กำหนด โดยรักษาอุณหภูมิของหน้าแปลนไว้ที่ 20 องศาหรือต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนด ดังนั้นในการใช้งานจริง มอเตอร์จึงมักติดตั้งอยู่บนส่วนประกอบที่เป็นเหล็กหล่อ และอุณหภูมิในฤดูร้อนอาจเกินมาตรฐานการทดสอบ หากไม่อนุญาตให้มีระยะขอบระหว่างการทำงาน สิ่งนี้อาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและการลดอำนาจแม่เหล็กได้ สภาวะมาตรฐานของอุณหภูมิแวดล้อม 40 องศาที่ระบุโดยมาตรฐานแห่งชาติของจีนนั้นค่อนข้างสมเหตุสมผลสำหรับสภาพแวดล้อมของจีน ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงจะรวมระยะขอบการออกแบบไว้ต่ำกว่าค่าพิกัดที่กำหนดตามมาตรฐานเมื่อเผยแพร่แรงบิดพิกัดซึ่งปลอดภัยกว่า

พิกัดกระแสใน: กระแสที่สอดคล้องกับแรงบิดพิกัด

ความเร็วพิกัด nN: ความเร็วสูงสุดที่มอเตอร์ได้รับอนุญาตให้ทำงานภายใต้แรงบิดพิกัดภายในรอบการทำงานต่อเนื่อง

ล็อคต่อเนื่อง-แรงบิดของโรเตอร์ MO: แรงบิดสูงสุดที่มอเตอร์สามารถส่งได้เมื่อล็อคในรอบการทำงานต่อเนื่อง โดยทั่วไป ความเร็วที่ต่ำกว่า 100 รอบต่อนาทีจะถือว่าอยู่ภายในช่วงการทำงานของโรเตอร์ที่ล็อก-

กระแสไฟที่ล็อคอย่างต่อเนื่อง-ของโรเตอร์ I0: กระแสที่สอดคล้องกับแรงบิดของโรเตอร์ที่ล็อคอย่างต่อเนื่อง-

แรงบิดสูงสุด Mmax: แรงบิดสูงสุดที่มอเตอร์สามารถส่งออกได้ เงื่อนไขที่กำหนดแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างผู้ผลิตแต่ละราย บางตัวระบุแรงบิดที่สอดคล้องกับกระแสล้างอำนาจแม่เหล็ก ไม่ควรใช้ข้อกำหนดดังกล่าวเป็นแรงบิดสูงสุด นักออกแบบเครื่องกลต้องเผื่อระยะเผื่อไว้เพียงพอเพื่อป้องกันไม่ให้มอเตอร์ลดสภาพแม่เหล็กและทำงานล้มเหลวเนื่องจากแรงบิดในการทำงานมากเกินไป หากมีการระบุแรงบิดสูงสุดตามรอบการทำงาน จะมีค่าอ้างอิงทางวิศวกรรม แรงบิดสูงสุดที่ระบุตาม S3-10% มีค่าอ้างอิงทางวิศวกรรมสูงสุด สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นแรงบิดในการทำงานสูงสุดที่อนุญาตสำหรับเวลาการทำงานต่อเนื่อง 3 วินาที ซึ่งเพียงพอสำหรับหุ่นยนต์ โดยทั่วไปการโอเวอร์โหลดซ้ำๆ สำหรับหุ่นยนต์หลายข้อต่อจะอยู่ที่ประมาณ 2.0 เท่า

กระแสไฟสูงสุด Imax: กระแสไฟทำงานที่สอดคล้องกับแรงบิดสูงสุด

ค่าคงที่เวลาทางไฟฟ้า Te: ค่าคงที่ลักษณะเฉพาะซึ่งแสดงถึงความเร็วที่กระแสไฟฟ้าตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ซึ่งหมายถึงเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้กระแสไปถึง 1 - e^(-1) (ประมาณ 63.2%) ของกระแสสุดท้ายหลังจากใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่ทั่วขั้วต่อมอเตอร์ โดยทั่วไปค่าคงที่เวลาทางไฟฟ้าของเซอร์โวมอเตอร์จะระบุเป็นอัตราส่วนของการเหนี่ยวนำของขดลวดสเตเตอร์ต่อความต้านทาน (Te=L/R) มันเกี่ยวข้องกับเวลาตอบสนองขั้นตอนปัจจุบันของระบบเซอร์โว แต่ไม่จำเป็นต้องเทียบเท่ากับมัน

ค่าคงที่เวลาเชิงกล Tm: ค่าคงที่เวลาเชิงกลของเซอร์โวมอเตอร์ถูกกำหนดเป็น: tm=R*J/Ke*Kt กล่าวคือ มีความเกี่ยวข้องกับความต้านทานของขดลวด โมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์ ค่าสัมประสิทธิ์ EMF ของมอเตอร์ด้านหลัง และค่าสัมประสิทธิ์แรงบิดของมอเตอร์ ค่าคงที่เวลาเชิงกลของมอเตอร์ขับเคลื่อนมีค่าประมาณเท่ากับเวลาที่ต้องใช้สำหรับมอเตอร์ในการเร่งความเร็วจากความเร็วเป็นศูนย์ถึง 63.2% ของความเร็วคงที่-สถานะภายใต้สภาวะไม่มีโหลด- ในระบบเซอร์โว ค่าคงที่นี้อาจเทียบเท่าเป็นตัวเลขกับความเร็วของระบบ-เวลาตอบสนองลูปสเต็ป

Back-ค่าคงที่ EMF Ke: ค่า NO-load back- ค่า EMF ที่เกิดจากมอเตอร์ที่ความเร็วหนึ่งหน่วย โดยทั่วไปจะอ้างอิงถึง no-load back-EMF ที่สอดคล้องกับ 1000 rpm โดยมีหน่วยเป็น V/krpm

แรงบิดคงที่ Kt: แรงบิดเอาท์พุตของมอเตอร์ที่สอดคล้องกับกระแสในหน่วย ความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธิ์ EMF ด้านหลังของมอเตอร์ - Ke และสัมประสิทธิ์แรงบิด Kt โดยทั่วไปจะได้รับจาก Kt=9.55 * Ke * 1.732 โดยที่ Kt อยู่ใน Nm/A, Ke อยู่ใน V/rpm และ Ke=Kt ในที่นี้ Ke อ้างถึงบรรทัดด้านหลัง-EMF

หากข้อกำหนดเฉพาะของมอเตอร์ไม่มีพารามิเตอร์ Kt และ Ke ก็สามารถหาค่า Kt จากแรงบิดพิกัดและกระแสพิกัดได้ จากนั้น เมื่อใช้ความสัมพันธ์ Kt=9.55 * Ke * 1.732 เส้นหลัง-สัมประสิทธิ์ EMF Ke สามารถหาค่าทางอ้อมได้ดังนี้: Ke=0.1047 * Kt / 1.732 โดยมีหน่วยเป็น V/rpm; อีกทางหนึ่ง: Ke=104.7 × Kt / 1.732 โดยมีหน่วยเป็น V/krpm หรือ mV/rpm

เนื่องจากข้อจำกัดของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ โดยทั่วไป EMF ด้านหลังของมอเตอร์ได้รับการออกแบบให้ค่อนข้างต่ำเพื่อให้แน่ใจว่ามีการตอบสนองสูง รับประกันแรงดันไฟฟ้าตกที่ความเร็วสูงเพียงพอเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าที่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้าที่สูงจะทำให้ภาระความร้อนของมอเตอร์เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ มอเตอร์หุ่นยนต์จึงต้องมีความหนาแน่นของพลังงานสูงเพื่อให้ได้ขนาดที่กะทัดรัด แรงบิดสูง และการสร้างความร้อนต่ำ

โมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์ J: โมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์ของมอเตอร์ โมเมนต์ความเฉื่อยของมอเตอร์หุ่นยนต์มีความสำคัญ เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของการทำงานของหุ่นยนต์ เนื่องจากหุ่นยนต์มักจะเกี่ยวข้องกับการประสานงานหลาย-แกน ตัวอย่างเช่น แกนที่สองของหุ่นยนต์แบบประกบต้องใช้มอเตอร์ที่มีความเฉื่อยอย่างมากเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของแรงเฉื่อยโหลดที่เกิดขึ้นเมื่อแขนยืดและหดกลับ

แรงบิดของช่องฟัน-: เมื่อขดลวดของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรเปิด- วงจร แรงบิดเป็นระยะจะถูกสร้างขึ้นระหว่างการปฏิวัติมอเตอร์หนึ่งครั้ง เนื่องจากช่องในแกนกระดอง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะสอดคล้องกับตำแหน่งของความต้านทานแม่เหล็กขั้นต่ำ

ความจุเกินพิกัด: ความสามารถของมอเตอร์ในการส่งกำลังหรือแรงบิดที่ระบุในช่วงเวลาที่กำหนดภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด โดยไม่เกินกระแสสูงสุดที่ระบุ โดยทั่วไปแล้ว อัตราส่วนของกระแสสูงสุดต่อกระแสที่กำหนดจะเรียกว่าปัจจัยโอเวอร์โหลดปัจจุบัน ในขณะที่อัตราส่วนของแรงบิดสูงสุดต่อแรงบิดพิกัดจะเรียกว่าปัจจัยแรงบิดเกินพิกัด โดยทั่วไป มอเตอร์หุ่นยนต์จะต้องรับรองว่ามีแรงบิดเกินพิกัดประมาณ 3 เท่า

ความเร็วสูงสุด nN: ความเร็วสูงสุดที่มอเตอร์สามารถทำได้ระหว่างการทำงานเป็นระยะๆ คำจำกัดความของความเร็วสูงสุดแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างผู้ผลิตมอเตอร์ สำหรับมอเตอร์หุ่นยนต์ ค่าที่ให้ไว้โดยทั่วไปแสดงถึงความเร็วสูงสุดที่สามารถดำเนินการซ้ำได้ในระหว่างการใช้งานจริง ที่ความเร็วสูงสุด แรงบิดสูงสุดที่สอดคล้องกันสามารถเกินสองเท่าของแรงบิดพิกัด ทำให้มั่นใจได้ถึงการตอบสนองการเร่งความเร็วตลอดช่วงความเร็วทั้งหมด