چگونه موتورهای سروی با سرعت بالا از موتورهای سنتی متفاوت هستند

موتورهای سروو با سرعت بالا از نظر برخی جنبه‌ها با موتورهای سنتی متفاوت هستند:

طراحی ساختار

ساختار روتور

موتورهای سروو با سرعت بالا معمولاً از ساختار روتور دائمی مغناطیسی استفاده می‌کنند و مواد مغناطیسی دائمی با ضربه مغناطیسی بالا و کویرسیتی بالا می‌توانند در چرخش با سرعت بالا میدان مغناطیسی قوی فراهم کنند و عملکرد موثر موتور را تضمین کنند. به عنوان مثال، مواد مغناطیسی دائمی Ndfeb در موتورهای سروو با سرعت بالا به طور گسترده استفاده می‌شوند که می‌توانند نیروی مرکزگریز ایجاد شده توسط چرخش با سرعت بالا را تحمل کنند و در عین حال میدان مغناطیسی پایدار فراهم کنند. در مقایسه، ساختار روتور موتور سنتی ممکن است از روتور پیچشی یا روتور نوع خرگوشی استفاده کند که ممکن است در چرخش با سرعت بالا با مشکلاتی مانند دشواری تảnیفت گرما و مقاومت مکانیکی ناکافی مواجه شود.

روتور موتور سروو با سرعت بالا معمولاً به صورت لاغر طراحی می‌شود تا گشتاور لحظه‌ای کاهش یابد و سرعت پاسخ افزایش یابد. این ساختار روتور لاغر انرژی تلف شده در حین شتاب و کند شدن موتور را کاهش می‌دهد و به موتور اجازه می‌دهد که به سیگنال‌های کنترلی سریع‌تر پاسخ دهد. به عنوان مثال، در کاربردهایی که نیاز به شروع و توقف مکرر و تنظیم سریع سرعت وجود دارد، ساختار روتور لاغر موتور سروو با سرعت بالا می‌تواند عملکرد سیستم را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

طراحی استاتور

پیچه‌های استاتور موتورهای سروو با سرعت بالا معمولاً از مواد عایق‌بندی و فرآیندهای پیچشی خاص استفاده می‌کنند تا بتوانند میدان‌های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا و تنش‌های حرارتی ایجاد شده توسط چرخش با سرعت بالا را تحمل کنند. به عنوان مثال، استفاده از سیم عایق‌بندی شده با مقاومت بالا در برابر دمای بالا و مواد عایق‌بندی با قدرت عایق‌بندی بالا تضمین می‌کند که در حین عملکرد با سرعت بالا موتور از مشکلاتی مانند کوتاه شدن پیچه یا آسیب به عایق‌بندی رنج نبرد. همچنین طراحی تảnیفت گرما در استاتور نیز مهم‌تر است و معمولاً از روش‌های خنک‌سازی موثر مانند خنک‌سازی آب یا روغن استفاده می‌شود تا ثبات دمایی موتور در حین چرخش با سرعت بالا تضمین شود.

برای بهبود چگالی توان و کارایی موتور، شکل چنبره‌های استاتور و توزیع پیچه‌های موتور سروو با سرعت بالا ممکن است بهینه شوند. به عنوان مثال، استفاده از پیچه‌های کسری، پیچه‌های متمرکز و فناوری‌های مشابه می‌تواند گشتاور چنبره و نوسان گشتاور موتور را کاهش دهد و پایداری حرکت و دقت کنترل موتور را بهبود بخشد.

ویژگی‌های عملکرد

محدوده سرعت

موتورهای سروو با سرعت بالا دارای محدوده سرعت بسیار بالا هستند که معمولاً می‌توانند به چندین ده هزار دور در دقیقه یا حتی بیشتر برسند. این مزیت منحصر به فرد آن‌ها را در موقعیت‌هایی که نیاز به حرکت با سرعت بالا وجود دارد مانند مراکز ماشین‌کاری با سرعت بالا، ماشین‌آلات چاپ و غیره می‌دهد. به عنوان مثال، در مراکز ماشین‌کاری با سرعت بالا، موتورهای سروو با سرعت بالا می‌توانند محور اصلی را با سرعت چندین ده هزار دور در دقیقه چرخانده تا برش موثر انجام شود. در مقایسه، محدوده سرعت موتورهای سنتی معمولاً پایین است و معمولاً زیر چند هزار دور در دقیقه است.

موتور سروو با سرعت بالا می‌تواند حتی در حین چرخش با سرعت بالا دقت کنترل و پایداری خوبی را حفظ کند. از طریق الگوریتم‌های کنترل پیشرفته و سیستم‌های بازخورد، موتور سروو با سرعت بالا می‌تواند کنترل دقت موقعیت، سرعت و گشتاور را انجام دهد. به عنوان مثال، در برخی خطوط تولید خودکار با دقت بالا، موتورهای سروو با سرعت بالا می‌توانند دقت و کیفیت پردازش محصولات را تضمین کنند.

سرعت پاسخ

موتور سروو با سرعت بالا دارای سرعت پاسخ بسیار سریعی است و می‌تواند در مدت زمان کوتاه شتاب، کند شدن و معکوس شدن را انجام دهد. این موضوع به دلیل گشتاور لحظه‌ای کم روتور، ثابت زمان الکترومغناطیسی کوتاه و استفاده از الگوریتم‌های پیشرفتی کنترل و محرک است. به عنوان مثال، در محرک‌های مفاصل ربات‌ها، موتورهای سروو با سرعت بالا می‌توانند به سیگنال‌های کنترلی سریع پاسخ دهند و کنترل دقت موقعیت و حرکت دینامیکی را ممکن سازند. در مقایسه، سرعت پاسخ موتورهای سنتی کند است و ممکن است در موقعیت‌هایی که نیاز به پاسخ دینامیکی سریع وجود دارد، نتواند نیازهای موجود را برآورده کند.

سرعت پاسخ موتور سروو با سرعت بالا نیز در توانایی تطبیق با تغییرات بار نمایان می‌شود. هنگامی که بار تغییر می‌کند، موتور سروو با سرعت بالا می‌تواند گشتاور خروجی خود را سریعاً تنظیم کند و وضعیت عملکرد پایدار را حفظ کند. به عنوان مثال، در برخی کاربردهایی که نیاز به تغییرات مکرر بار دارند، مانند ماشین‌آلات بسته‌بندی، ماشین‌آلات نساجی و غیره، موتورهای سروو با سرعت بالا می‌توانند پیوستگی و پایداری فرآیند تولید را تضمین کنند.

حوزه کاربرد

موقعیت‌های کنترل با دقت بالا

موتورهای سروو با سرعت بالا به طور گسترده در کاربردهایی که نیاز به کنترل با دقت بالا دارند مانند ماشین‌آلات CNC، تجهیزات تولید نیمه‌رسانا، تجهیزات مونتاژ الکترونیکی و غیره استفاده می‌شوند. در این کاربردها، دقت موقعیت، دقت سرعت و دقت گشتاور موتور بسیار بالاست و موتور سروو با سرعت بالا می‌تواند این نیازهای سختگیرانه را برآورده کند. به عنوان مثال، در تجهیزات تولید نیمه‌رسانا، موتورهای سروو با سرعت بالا می‌توانند موقعیت و حرکت وافرها را با دقت کنترل کنند و دقت تولید چیپ را تضمین کنند.

به دلیل عملکرد پاسخ دینامیکی خوب و دقت کنترل موتورهای سروو با سرعت بالا، آن‌ها می‌توانند در برخی موقعیت‌هایی که مسیر حرکت دقیق است مانند برش لیزری، چاپ سه‌بعدی و غیره نیز استفاده شوند. در این کاربردها، موتور نیاز به کنترل حرکت دقیق بر اساس یک مسیر پیش‌تعیین شده دارد تا نتایج ماشین‌کاری با کیفیت بالا به دست آید.

موقعیت‌های حرکت با سرعت بالا

مانند آنچه پیش‌تر ذکر شد، موتورهای سروو با سرعت بالا برای کاربردهایی که نیاز به حرکت با سرعت بالا دارند مانند مراوح با سرعت بالا، پمپ‌های با سرعت بالا، سنتریفوژ‌های با سرعت بالا و غیره مناسب هستند. در این کاربردها، عملکرد با سرعت بالا موتور می‌تواند کارایی و عملکرد تجهیزات را بهبود بخشد. به عنوان مثال، در یک مروارید با سرعت بالا، موتور سروو با سرعت بالا می‌تواند توربین را با سرعت بسیار بالا چرخانده و جریان هوای قوی تولید کند تا نیازهای تهویه و خنک‌سازی را برآورده کند.

موتورهای سروو با سرعت بالا می‌توانند در برخی موقعیت‌هایی با نیاز به سرعت و شتاب بالا مانند تجهیزات هوافضا و نظامی نیز استفاده شوند. در این کاربردها، عملکرد و قابلیت اطمینان بالای موتور بسیار مهم است و موتورهای سروو با سرعت بالا می‌توانند این نیازهای ویژه را برآورده کنند.

حالت کنترل

محرک‌ها و کنترل‌کننده‌ها

موتورهای سروو با سرعت بالا معمولاً نیاز به محرک‌ها و کنترل‌کننده‌های پرفرومون خاص دارند. این محرک‌ها و کنترل‌کننده‌ها می‌توانند الگوریتم‌های کنترل پیچیده مانند کنترل برداری، کنترل گشتاور مستقیم و غیره را اجرا کنند تا پایداری و دقت کنترل موتور در سرعت بالا را تضمین کنند. به عنوان مثال، با استفاده از فناوری‌های پردازنده‌ی سیگنال دیجیتال (DSP) پیشرفته و آرایه‌ی دروازه‌ای برنامه‌پذیر در میدان (FPGA)، پردازش داده‌های با سرعت بالا و الگوریتم‌های کنترل دقیق ممکن است.

محرک و کنترل‌کننده‌ی موتور سروو با سرعت بالا نیز دارای رابط‌های ارتباطی و قابلیت‌های غنی مانند اترنت، کان باس و غیره هستند که می‌توانند به راحتی با دستگاه‌های دیگر یکپارچه شده و با آن‌ها ارتباط برقرار کنند. این امر به موتورهای سروو با سرعت بالا اجازه می‌دهد که در سیستم‌های خودکار کنترل بیشتری و کارایی بالاتری داشته باشند.

سیستم بازخورد

برای دستیابی به کنترل دقت موقعیت و سرعت بالا، موتورهای سروو با سرعت بالا معمولاً با سیستم‌های بازخورد با دقت بالا مانند انکودرهای و تبدیل‌کننده‌های چرخشی تجهیز می‌شوند. این دستگاه‌های بازخورد می‌توانند موقعیت، سرعت، گشتاور و پارامترهای دیگر موتور را به صورت زنده نظارت کنند و این اطلاعات را به کنترل‌کننده برای کنترل دقیق بازخورد دهند. به عنوان مثال، یک انکودر با وضوح بالا می‌تواند دقت کنترل موقعیت را در مقیاس نانومتری تأمین کند.

سیستم بازخورد موتور سروو با سرعت بالا نیز باید دارای توانایی ضد تداخل خوب و قابلیت اطمینان بالا باشد تا اطلاعات وضعیت موتور را در حین چرخش با سرعت بالا و در محیط‌های سخت به صورت دقیق بازخورد دهد. به عنوان مثال، انتقال سیگنال‌های دیفرانسیل و فناوری‌های محافظت می‌توانند توانایی ضد تداخل سیستم بازخورد را بهبود بخشند.