在許多應用領域,內驅動裝置都需要有一個中心孔,便于光束、電纜或其它應用部件穿過。比如,光學和光電行業的激光引導裝置,或者自動化和機器人領域的半導體加工設備。
到目前為止,傳統設備在該技術上都不甚理想。例如,空心軸的開孔通常比較小,導致驅動裝置速度慢、重量大,或者機械安裝操作復雜難度大。
如今,Faulhaber推出的一種新型直接驅動裝置改變了行業現狀,其孔徑高達40 mm,借助步進電機技術可以實現轉速、轉矩之間的最佳結合,同時保證重量輕、體積小的優點。
傳統解決方案的利與弊
現在,市面上有許多驅動技術和方案都適用于需要穿孔的應用場合。但是,在實際使用過程中,它們都有著自己的不足之處。比如,傳統電機的空心軸直徑通常最大不超過10至12 mm左右,因為需要銅填充系數或磁軛。采用多極設計的轉矩電機確實可能實現更大的中心孔,但由于其運動質量太大,因而無法實現高轉速。此外,相對來說它們價格更昂貴,安裝難度也更高。
因此,很多應用都采用由一臺普通電機驅動的,帶中心孔的旋轉臺。但該方案需要傳動裝置和復雜的機械結構來完成。要將這類電機用于高精度的應用場合,則必須先采取復雜的措施來補償回差。這又會大大增加系統整合的難度。此外,由于含有大量的磨損件,后期維護成本也很高。在這些情況下,混合式步進電機,也就是磁阻和空心軸步進電機的組合成為了業界常用的方案,它們的體積和重量非常大,無法實現高效率運行。
打破傳統限制,新型解決方案應運而生
對于需要中心孔的應用來說,要找到一個最實際的技術方案實為不易。
雖然新型空心軸直接驅動裝置最初專為光學和光電應用研制,但它們也同時開拓出其他有趣的應用領域,比如由于空間限制需要將驅動軸穿過電機的車輪驅動裝置,或者膝蓋和肩膀假肢。
理論上,任何需要將電纜、氣體、液體或光信號穿過中心孔的應用場合都可以使用。除了顯微鏡載物臺、光圈孔、變焦鏡頭、激光束控制器等光學應用領域外,它還可以用于完成眾多的控制和定位任務。其典型應用還包括轉臺、天線底座和空氣或燃氣閥。
新突破、新技術
FAULHABER公司成功研制出一種全新驅動方案——DM66200H系列步進電機,該系列產品尤其適用于需要大孔徑的應用場合。由于總直徑高達66 mm,該系列電機的空心軸內徑非常大,可達到40 mm,但其厚度僅為24 mm,重量輕達218 g。
依靠這些緊湊型驅動裝置的優勢,該產品還具有安裝簡便,安裝空間非常小的特點。其轉子可以直接驅動中心孔周圍的機械部件,因此無需安裝額外的傳動裝置,這就避免了機械回差的產生。
以最佳組合實現高效率值
新的直接驅動裝置采用FAULHABER久經考驗的步進電機技術。這款多極、兩相永磁電機每轉有200步,在整步模式下的分辨率高達1.8°,因此可以在開環工作模式下實現精確的定位。它的動態轉矩高達200 mNm,因而能夠帶動大型負載。其最大保持轉矩為307 mNm,升壓時甚至可達581 mNm,因此也無需制動裝置,最高可實現每分鐘2.000轉的速度。
對于許多應用來說,緊湊的直接驅動裝置是轉速和轉矩方面的最佳組合。由于滾珠軸承的磨損降至最低,它能夠確保免維護持續工作,還可根據應用需要進行調整,比如特殊潤滑劑、客戶定制繞組、特制電纜和連接器以及裝配法蘭。