Comment les moteurs servomoteurs à haute vitesse diffèrent-ils des moteurs traditionnels

Les moteurs servos à haute vitesse diffèrent des moteurs traditionnels dans les aspects suivants:

Conception structurelle

Structure du rotor

Les moteurs servos à haute vitesse adoptent généralement une structure de rotor à aimant permanent, et les matériaux d'aimants permanents avec un produit énergétique magnétique élevé et une coercivité élevée peuvent fournir un champ magnétique puissant sous une rotation à haute vitesse, assurant le fonctionnement efficace du moteur. Par exemple, les matériaux d'aimants permanents en NdFeB sont largement utilisés dans les moteurs servos à haute vitesse, qui peuvent résister à la force centrifuge générée par la rotation à haute vitesse tout en fournissant un champ magnétique stable. En revanche, la structure du rotor du moteur traditionnel peut utiliser un rotor bobiné ou un rotor à cage d'écureuil, qui peut rencontrer des problèmes tels que des difficultés de dissipation de chaleur et une insuffisance de résistance mécanique lors d'un fonctionnement à haute vitesse.

Le rotor des moteurs servos à haute vitesse est généralement conçu pour être fin afin de réduire le moment d'inertie et d'améliorer la vitesse de réponse. Cette structure de rotor fine réduit la perte d'énergie du moteur lors de l'accélération et du ralentissement, permettant au moteur de répondre plus rapidement aux signaux de commande. Par exemple, dans les applications nécessitant des démarrages et arrêts fréquents et une régulation rapide de la vitesse, la structure de rotor fine d'un moteur servo à haute vitesse peut considérablement améliorer les performances du système.

Conception du stator

Les enroulements du stator des moteurs servos à haute vitesse adoptent généralement des matériaux isolants spéciaux et des procédés de bobinage pour résister aux champs électromagnétiques à haute fréquence et aux contraintes thermiques générées par la rotation à haute vitesse. Par exemple, l'utilisation de fils émaillés et de matériaux isolants à haute résistance thermique et à haute résistance à l'isolation garantit que le moteur ne subira pas de court-circuit des enroulements ni de dommages à l'isolation lors d'un fonctionnement à haute vitesse. En même temps, la conception de refroidissement du stator est également plus importante, et des méthodes de refroidissement efficaces, telles que le refroidissement par eau ou par huile, sont généralement utilisées pour assurer la stabilité de la température du moteur à haute vitesse.

Afin d'améliorer la densité de puissance et l'efficacité du moteur, la forme des fentes du stator et la distribution des enroulements des moteurs servos à haute vitesse peuvent être optimisées. Par exemple, l'utilisation d'enroulements fractionnaires, d'enroulements centralisés et d'autres technologies peut réduire le couple de fente et le ripple de couple du moteur, et améliorer la stabilité de fonctionnement et la précision de contrôle du moteur.

Caractéristiques de performance

Plage de vitesse

Les moteurs servos à haute vitesse ont une plage de vitesse extrêmement élevée, qui peut généralement atteindre plusieurs dizaines de milliers de tours par minute ou même plus. Cela leur confère un avantage unique dans les situations nécessitant un mouvement à haute vitesse, comme les centres d'usinage à haute vitesse, les machines d'impression, etc. Par exemple, dans les centres d'usinage à haute vitesse, les moteurs servos à haute vitesse peuvent entraîner la broche à tourner à une vitesse de plusieurs dizaines de milliers de tours pour réaliser une coupe efficace. En revanche, la plage de vitesse des moteurs traditionnels est généralement basse, généralement inférieure à quelques milliers de tours par minute.

Les moteurs servos à haute vitesse peuvent maintenir une bonne précision de contrôle et une stabilité lorsqu'ils fonctionnent à haute vitesse. Grâce à des algorithmes de contrôle avancés et à un système de retour, les moteurs servos à haute vitesse peuvent réaliser un contrôle précis de position, de vitesse et de couple. Par exemple, dans certaines lignes de production automatisées à haute précision, les moteurs servos à haute vitesse peuvent assurer la précision et la qualité de traitement des produits.

Vitesse de réponse

Le moteur servo à haute vitesse a une vitesse de réponse très rapide et peut réaliser l'accélération, le ralentissement et l'inversion en un temps court. Cela est dû à son petit moment d'inertie du rotor, à sa courte constante de temps électromagnétique, et à l'utilisation d'algorithmes de commande et de conduite à haute performance. Par exemple, dans l'entraînement des articulations de robots, les moteurs servos à haute vitesse peuvent répondre rapidement aux signaux de commande, permettant un contrôle de position précis et un mouvement dynamique. En revanche, la vitesse de réponse des moteurs traditionnels est lente et peut ne pas répondre aux exigences dans les situations nécessitant une réponse dynamique rapide.

La vitesse de réponse du moteur servo à haute vitesse se reflète également dans sa capacité à s'adapter aux changements de charge. Lorsque la charge change, le moteur servo à haute vitesse peut rapidement ajuster le couple de sortie et maintenir un état de fonctionnement stable. Par exemple, dans certaines applications nécessitant des changements de charge fréquents, comme les machines d'emballage, les machines textiles, etc., les moteurs servos à haute vitesse peuvent assurer la continuité et la stabilité du processus de production.

Domaine d'application

Occasions de contrôle à haute précision

Les moteurs servos à haute vitesse sont largement utilisés dans des applications nécessitant un contrôle à haute précision, comme les machines-outils à commande numérique (CNC), les équipements de fabrication de semi-conducteurs, les équipements d'assemblage électronique, etc. Dans ces applications, la précision de position, de vitesse et de couple du moteur est très élevée, et le moteur servo à haute vitesse peut répondre à ces exigences strictes. Par exemple, dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs, les moteurs servos à haute vitesse peuvent contrôler précisément la position et le déplacement des wafers, assurant la précision de la fabrication des puces.

En raison de leurs bonnes performances de réponse dynamique et de précision de contrôle, les moteurs servos à haute vitesse peuvent également être utilisés dans certaines occasions où la trajectoire de mouvement est stricte, comme la découpe laser, l'impression 3D, etc. Dans ces applications, le moteur doit contrôler précisément le mouvement selon une trajectoire prédéfinie pour obtenir des résultats de usinage de haute qualité.

Occasions de mouvements à haute vitesse

Comme mentionné précédemment, les moteurs servos à haute vitesse sont adaptés aux applications nécessitant des mouvements à haute vitesse, comme les ventilateurs à haute vitesse, les pompes à haute vitesse, les centrifugeuses à haute vitesse, etc. Dans ces applications, le fonctionnement à haute vitesse du moteur peut améliorer l'efficacité et les performances de l'équipement. Par exemple, dans un ventilateur à haute vitesse, un moteur servo à haute vitesse peut entraîner l'hélice à tourner à une vitesse très élevée, générant un flux d'air puissant pour répondre aux besoins de ventilation et de refroidissement.

Les moteurs servos à haute vitesse peuvent également être utilisés dans certaines occasions nécessitant une vitesse et une accélération élevées, comme les équipements aérospatiaux et militaires. Dans ces applications, les performances et la fiabilité élevées du moteur sont cruciales, et les moteurs servos à haute vitesse peuvent répondre à ces exigences particulières.

Mode de contrôle

Pilotes et contrôleurs

Les moteurs servos à haute vitesse nécessitent généralement des pilotes et des contrôleurs à haute performance spécialisés. Ces pilotes et contrôleurs peuvent mettre en œuvre des algorithmes de contrôle complexes, tels que le contrôle vectoriel, le contrôle direct de couple, etc., pour assurer la stabilité et la précision de contrôle du moteur à haute vitesse. Par exemple, en utilisant des processeurs numériques de signal (DSP) et des tableaux de porte programmables sur le terrain (FPGA) avancés, il est possible de réaliser un traitement de données à haute vitesse et des algorithmes de contrôle précis.

Le pilote et le contrôleur du moteur servo à haute vitesse disposent également d'interfaces de communication riches et de fonctions, telles qu'Ethernet, bus CAN, etc., qui permettent une intégration et une communication faciles avec d'autres dispositifs. Cela permet aux moteurs servos à haute vitesse de réaliser un contrôle plus flexible et efficace dans les systèmes d'automatisation.

Système de retour

Pour réaliser un contrôle de position et de vitesse à haute précision, les moteurs servos à haute vitesse sont généralement équipés de systèmes de retour à haute précision, tels que des encodeurs et des transformateurs rotatifs. Ces dispositifs de retour peuvent surveiller en temps réel la position, la vitesse, le couple et d'autres paramètres du moteur, et renvoyer ces informations au contrôleur pour un contrôle précis. Par exemple, un encodeur à haute résolution peut atteindre une précision de contrôle de position à l'échelle nanométrique.

Le système de retour du moteur servo à haute vitesse doit également avoir une bonne capacité anti-interférences et une fiabilité pour assurer que les informations d'état du moteur puissent être renvoyées de manière précise lors d'un fonctionnement à haute vitesse et dans des environnements difficiles. Par exemple, la transmission de signaux différentiels et la technologie de blindage peuvent améliorer la capacité anti-interférences du système de retour.