00

Оптимизация отработанного тепла в системе привода роботизированных соединений

В роботизированных соединениях технология привода часто очень компактна, но обладает высокой удельной мощностью. При этом очень важно минимизировать тепловые потери. (Фото: zhudifeng / iStockphoto

Технология привода в роботизированных соединениях является очень компактной, но при этом обладает высокой удельной мощностью. Один из важных вопросов заключается в уменьшении выброса тепла от таких соединений.

Вся силовая электроника, механизм привода, трансмиссия, датчики и тормоз, как правило, интегрированы прямо в роботизированное соединение. Снижение перегрева в данном случае играет важную роль.

«Компактность»: пожалуй, одно из важнейших слов в современной робототехнике. Множество компонентов, высокая производительность, ограниченное пространство ‒ все эти требования важны сегодня именно в сочетании с высокой компактностью роботов. Во многих машинах используются электроприводы с высокой удельной мощностью. Наряду с этим и интеграция электронных компонентов играет важную роль. Даже такие составляющие как компакт-диски также должны быть максимально «интеллектуальными» на сегодняшний день. Это оказывает критическое влияние на температурный баланс в механизме, например, в роботизированном соединении, где силовая электроника, привод, коробка передач, датчики и тормоз максимально центрально интегрированы внутри соединения. Снижение выделенного тепла становится важной темой в современной робототехнике.
Компактные модули управления электромагнитными тормозами, которые снижают ток удержания, являются в данном случае практическим решением. Они снижают потребность в энергии, а следовательно, снижают избыточную выработку тепла.
Компания Kendrion разработала модули управления «Slim Collection» специально для электромагнитных приводов. Они предлагаются в качестве ШИМ-модуля для серводвигателей и в качестве мостовых или односторонних выпрямителей для асинхронных двигателей и подходят для тормозов мощностью до 225 Вт или переключающей мощности 450 Вт. Новые технологии производства обеспечивают компактный дизайн и производительность.

Электромагнитные предохранительные тормоза


Электромагнитные тормоза, отпускаемые при токе покоя, являются идеальными предохранительными тормозами, когда движущиеся массы или нагрузки должны находиться в неподвижном состоянии. В случае сбоя питания или неполадки источника питания, например, из-за обрыва линии, система приостанавливает свое действие в безопасном режиме. Функциональность данной системы основана на простых физических законах. В обесточенном состоянии тормоз закрыт. Если ток протекает через катушку, создается магнитное поле, которое притягивает диск якоря и, таким образом, освобождает ротор.
И наоборот, если на тормоз никаким образом не влиять, он продолжает потреблять энергию и выделять тепло. Такое тепловыделение всегда играет большую роль в случае с чувствительной к температуре электронике, которая должна быть встроена в привод. Причем чем компактнее пространство для установки, тем острее становится проблема. Поэтому в идеальном случае компоненты привода должны генерировать как можно меньше тепла.

Модули управления электромагнитными приводами


Kendrion принял во внимание все современные требования и взялся за создание модулей управления «Slim Collection» специально для электромагнитных приводов. Они предлагаются в качестве ШИМ-модуля для серводвигателей и в качестве перевозбуждения, мостовых или односторонних выпрямителей для асинхронных двигателей и подходят для тормозов до 225 Вт или переключающей мощности 450 Вт. Для быстрого и мощного переключения полное напряжение переключения может предоставляться в течение ограниченного времени, что сокращает время открытия. После этого управление электроникой переходит к микроконтроллеру и ток снижается до переменной величины. Это снижение удерживающего напряжения с помощью новых модулей управления приводит к экономии энергии до 75% при нормальной работе двигателя. Тепловой баланс всего привода, таким образом, тоже значительно снижается.
При выключении или сбое входного напряжения инициируется встроенный датчик напряжения, при котором электронное выходное напряжение отключается. В результате тормоз переключается быстрее, блокируется и может безопасно привести механизм в состояние покоя при минимальных энергетических затратах. В то же время, высокие напряжения отключения в модуле, вызванные индуктивными нагрузками, ограничены допустимыми значениями.

Тормоз со значительно более быстрым временем закрытия

Чтобы получить чистый сигнал при непрерывной работе с ШИМ-модулем, необходима установка диода свободного хода через тормоз. При выключении тормозного привода происходит переключение на варистор. Это позволяет значительно сократить время закрытия тормоза по сравнению с обычными решениями.
Кроме того, по словам производителя, приводные модули требуют значительно меньше места, чем существующие на рынке решения. Для этого есть несколько причин: в данном случае могут использоваться только самые современные, высокоинтегрированные микроэлектронные и силовые компоненты, то есть небольшие SMD-компоненты, которые могут быть оснащены электроникой. Последние также относятся к соединительной клемме. Таким образом, все компоненты могут быть спаяны с использованием процесса оплавления, что сокращает весь процесс производства. В результате небольшие партии механизмов могут быть произведены с минимальными затратами.

Плата, полностью оснащенная электроникой

Электроника модуля управления размещается на печатной плате, которая после изготовления герметизируется в процессе низкого давления термостойким пластиком до 150 ° C. Благодаря наличию термостойких пластмасс этот процесс горячего сплава, хорошо известный в технологии соединителей, теперь может использоваться и для силовой электроники. Пластик обеспечивает хорошее рассеивание тепла и защищает компоненты от вибрации, ударов и неблагоприятных условий окружающей среды. При этом не требуется дополнительное пространство. Небольшой по размерам модуль (60 мм × 24 мм × 13 мм) можно без проблем разместить в приводе или в клеммной коробке малых и средних двигателей и закрепить с помощью центрального винта. Зажим смещения изоляции облегчает подключение тормоза к модулю. Линия подачи тормоза может быть присоединена без инструментов, таким образом, исключается последующий монтаж.

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?