选择合适的直接驱动传动系统

技术分类: 运动控制/自动化    作者:陈志彤,丹纳赫传动中国区技术总监、系统应用工程师  发表时间:2008-05-21

  直接驱动电机自20世纪50年代出现以来,已经越来越多地应用到各种行业。对于用户来说,选择合适的传动系统需要考虑很多方面。丹纳赫传动公司的中国区技术总监、系统应用工程师陈志彤先生通过介绍直接驱动技术的特点以及相对于传统电机传动系统的优势,告诉我们如何选择能够满足用户需求的传动系统。
  首先请您介绍一下直接驱动技术的特点以及它相对于传统的电机传动系统有怎样的技术优势?
  传统的电机传动系统是由电机与机械结构(减速机、滚珠丝杠、联轴器等)组成,将旋转运动转换成旋转或直线运动。直接驱动系统与之相比,在设计上消除了机械传动环节的各种部件,从而将驱动电机直接和负载耦合。
  直接驱动系统对机械设计者和使用者带来了许多好处,例如它消除了传动间隙,从而降低了对电机和负载进行惯性匹配的要求,并极大地降低了噪音;容易合理设计,提高了机械系统的刚度和系统带宽,改善了系统的快速性和控制精度;因减少了传动部件而减少了机械系统的维护工作(如润滑、漏油、皮带张紧等),提高了机器的可靠性,也避免了因机械传动部件磨损导致传动配合变差而影响精度等。
  从成本方面考虑,传统电机传动系统的直接成本要低于直接驱动电机。请问
直接驱动电机在成本方面能否体现自己的优势?
  单从电机来说,直接驱动电机通常采用低速、大转矩而消耗更多的永磁材料,框架安装法兰、轴等机械接口加工精度较高,为满足精度要求而选用较高分辨率的反馈元件,多数品种源于客户订制而批量较小,使直接驱动电机的价格比常规伺服电机要高,但机械传动系统总成本不单取决于电机。
  机械传动系统的成本取决于对运动的要求,比如控制精度和响应速度的要求。对于精度要求不高的系统来说,一般的减速机就可以满足,直接驱动电机就没有优势;但如果在控制精度和动态响应要求很高的情况下,就需要高精密的减速机以及与之相匹配的其它的机械传动部件,伺服电机本身所占成本比重并不高,而机械加工制造、安装调整和日常维护成本就会大幅增加,整体成本就可能比用直接驱动电机的系统要高。对于有更高带宽要求的系统,传统的电机传动系统可能将无法满足其要求。
  直接驱动技术应用在哪些行业能够凸显出自己的优势,从而更容易被用户接受?用户在选择时应该从哪些方面来考虑?
  通常有下列传动要求时就应该考虑直接驱动:需要超低回差的齿轮箱、需要超低噪音的齿轮箱、需要干式润滑的齿轮箱、需要凯夫拉加强的同步带、需要超精密的滚珠丝杠、需要超高传送速度/超高加减速度、超高精度应用场合、空间布局有限制等等。
  从目前国内的情况来看,传统的产业机械行业对控制精度的要求还没有达到很高的水平,他们更看重的是直接成本。不过也有一些高端企业为了提升自己产品的价值,已经在应用直接驱动技术了,例如瓦楞纸印刷磨切机、电梯行业的曳引电机、为提高电动车可靠性而设计的冗余双绕组盘式电机等等。直接驱动电机更适合有高动态响应、高精度要求的场合,像惯性制导转台等;还有一些场合因为空间的限制,要求驱动系统体积紧凑,由于传统的电机传动系统不可能完成,就要靠直接驱动系统来实现,例如人工心脏。此外,在电子制造行业,由于要面对快速变化的市场,不断地推出新产品,对生产线的可靠性和合格品的生产效率要求比较高,同时该类设备通常价值昂贵,直接驱动技术在这个行业应用也越来越多,如半导体晶圆设备、平板显示器制造、电子加工PCB钻孔/SMT贴片等。
  用户在选择时首先要考虑自己的系统需要达到怎样的运动性能,像控制精度、响应速度以及可靠性等因素。应用直接驱动技术的目的就是提高系统连接的刚度,降低系统的柔性和间隙。直接驱动电机直接和负载相连,省去了中间的机械传动环节的能量损耗,在控制精度和响应的快速性方面都能达到很高的水平。但是在一些对温度比较敏感的场合,由于直接驱动电机的运转产生的热量可能直接传导到加工部件而会影响到产品的性能,这种场合就不适合采用直接驱动技术。  
  直接驱动技术是否已经完全成熟,哪些方面还需要进一步提高?
  不管是直接驱动电机还是传统电机,本质上都是电机,各种电机控制理论已经非常成熟了,需要电机控制理论的突破带来电机控制性能的提高、价格的下降。
  现在电机制造商需要做的是设计出功率密度更大的电机,针对不同市场设计出性能合适、价格合理的电机和驱动器。













收藏此页】【  】【打印】【关闭

精彩专题

2008科技奥运面面观

2008年北京奥运会的成功不仅仅是奥运健儿们的成功,中国奥组委的成功,中国的成功,也是属于每个奥运会参与者的成功。而奥运盛事对新科技应用的拉动作用,对中国创新的拉动作用,也是全方位的…[ 详细内容 ]

浏览该文章的用户还看过

  • 文章
  • 论坛
  • 博客