EN
Ерекше қолданыстағы электр қозғалтқыштар үшін қолданыс талаптарын нақтылау
Жұмыс циклін, қоршаған ортаның жағдайларын және дәлдік мақсаттарын карталау
Қозғалтқыш параметрлерін дұрыс таңдау өзара әсер ететін үш негізгі факторды ескеруден басталады: оның жұмыс істеу жиілігі, қандай ортада пайдаланылатыны және орындалатын жұмыстың дәлдік деңгейі. Тұрақты жұмыс істейтін қозғалтқыштар мен уақытша немесе тек шың сұраныс кезінде жұмыс істейтіндерінің жылулық конструкциялары әртүрлі болуы керек. Мысалы, болат зауыттарында қозғалтқыштар температурасы 60 градустан асатын, кейде 140 Фаренгейтке (49 °C) дейін жететін ыстықта жұмыс істейді. Мұндай экстремалды жағдайларда оларды сенімді жұмыс істеуі үшін арнайы суыту шешімдері қажет болады. Келесі маңызды мәселе — ортаның түрі. Коррозиялық орталар, ATEX Zone 1 белгіленген жану қаупі бар орындар немесе стерильдік талап етілетін аймақтар материалдарды таңдау, герметизациялау және қорғаныш корпусы таңдау бойынша өзіндік қиыншылықтар туғызады. Қажетті дәлдік деңгейі де әлдеқайда әртүрлі болуы мүмкін. Медициналық лазерлердің орын ауыстыру дәлдігі 0,1 микрометрге дейін жетуі мүмкін, ал шахталық конвейерлер қалыпты жүктемесінің екі есесін қысқа уақытқа шыдай алуы маңызды болып табылады. Өнеркәсіптік қозғалтқыштардың істен шығу себептерінің негізгісі — жылулық мәселелер, IEEE-дің 2022 жылғы деректері бойынша бұл бүлінулердің шамамен 38 пайызын құрайды. Сондықтан қозғалтқыш спецификациясын растамас бұрын бұл негізгі параметрлерді дұрыс анықтау абсолютті маңызды.
ISO 13485, DO-160, ATEX сияқты салаға тән сәйкестікті басқару
Регламенттік аяқталымдар инженерлік шектеулерді қатаң етіп белгілейді, ал оларға қосымша ретінде қарауға болмайды. Медициналық жабдықтар толық бақылану үшін ISO 13485 нұсқаулықтарына сәйкес болуы керек және реакция туғызбауы немесе зиянды заттар бөліп шығармауы үшін материалдардан жасалуы тиіс. Ұшу аппараттарының бөлшектері үшін инженерлер вибрацияларға қатысты RTCA DO-160G Бөлім 8 талаптары бойынша сертификатталуы керек. Мұнай-химиялық зауыттар мүлдем басқа ережелерге бағынатын болып, нақты ATEX Директивасы 2014/34/EU-ге сәйкес әдетте жануы мүмкін аймақтар үшін арнайы қораптар қажет. Кемелер мен қайықтар әдетте уақыт өте келе тұзды су зиянынан қорғану үшін IEC 60092-301 стандарттарына сүйенеді. Бұл нормативтік талаптардың ешқайсысы да араласпайды. DO-160 бойынша дұрыс соққы тестілеуді өткізбеу немесе ATEX сәйкестігі үшін маңызды құжаттаманы қоспау бүкіл жобалардың қабылданбауына әкелуі мүмкін. Өткен жылы McKinsey жүргізген соңғы зерттеулерге сәйкес, двигательдерді қайта жобалауға арналған барлық күш-жігердің шамамен екі үштен бірі сәйкестікті тексеру кезінде өте кеш табылған мәселелерге байланысты. Сондықтан ақылды жобалаушылар оларды кейін ойланып қосылатын элементтер ретінде емес, бірінші нұсқаларына тікелей нормативтік талаптарды енгізеді.
Арнайы қолданыс қозғалтқыштарының электромагниттік жобасын тапсырыс бойынша жасау
Полюс/ұяшық конфигурациясын, момент сызықтылығын және тартылыс мінез-құлқын тиімдестендіру
Электромагниттік оптимизацияға келгенде, негізгі мақсат - айналу моментінің сызықтылығы, жұмыстың үздіксіздігі және жүйенің динамикалық жағдайда қаншалықты жылдам реакция беруі арасындағы ең тиімді нүктені табу болып табылады. Полярлар мен орамдар санының дұрыс таңдалуы, әсіресе бөлшек орамды орамдар қолданылған кезде, жүктеме өзгерген кезде де айналу моментінің ауытқуын шамамен плюс-минус 2% шегінде ұстай алады. Бұл хирургиялық роботтар сияқты дәлдік маңызды болатын немесе жартылай өткізгіш өндіріс жабдықтары сияқты қолданыстарда өте маңызды. Тығырыққа түсу моменті (cogging torque) шынымен мәселені тудырады, себебі ол ыңғайсыз импульстер мен орын ауыстыру қателерін тудырады. Көбінесе инженерлерге белгілі болғандай, номиналдық моменттің 5%-нен төменгі деңгейде ұстау үшін бірнеше әдістерді қолдану қажет. Ротордың қабаттарын бұрыштап орналастыру магниттік симметрияны бұзады, ал полюстерді симметриялы емес етіп жасау ағын өтуін жұмсартады. Сонымен қатар, барлық осы шаралардан кейін қалған айналу моментінің тербелісін болдырмау үшін гармониканы енгізетін жүріс алгоритмдерін де ұмытпау керек. Бұл тәсілдер микрондар маңызды болатын құралдарда өлшеулерді бұзатын тербелістерді жоюда шынымен айтарлықтай айырмашылық жасайды және бір уақытта жақсы ПӘК пен жолақтық өнімділікті сақтайды.
Жоғары момент тығыздығы мен компактілі конструкция үшін статор-ротор жинағының инженериясы
15 Нм/кг-ден жоғары момент тығыздығын алу тәулік бойы тек электромагнетизм мен механиканы бірге қарастыруды, тек осы жерде және басқа жерде кіші жақсартулар жасауды ғана емес, талап етеді. 0,2 мм қалыңдықтағы ультра жұқа силиконды болат пластиналар ядроның шығынын дәстүрлі материалдармен салыстырғанда шамамен 30% азайтады. Ішіндегі V-тәрізді IPM роторлар магниттік күштер мен механикалық кедергілердің екеуімен де жұмыс істеп, жақсырақ өнімділік қамтамасыз етеді. Содан кейін ауа саңылау аймағына одан да көп магниттік қуатты ығыстыратын Халбах массиві орналасуы бар, бұл бәрін күштірек жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Кеңістік шектеулі әуежаңғырық қолданбалары үшін тура жеткізу орнатуларын рамасыз қолдану байланыстар мен тісті доңғалақтар сияқты барлық қосымша бөлшектерді толығымен жояды. Бұл тәсіл көптеген жағдайларда 98%-ға жуық ПӘК-ті қамтамасыз етеді. Тест нәтижелеріне қарағанда, біз бұл факторлардың барлығын дұрыс оптимизацияласақ, әрбір маңызды өлшеу санаты бойынша нақты жақсаруларды байқаймыз.
| Жобалау параметрі | Стандартты двигатель | Оптимизацияланған арнайы двигатель |
|---|---|---|
| Момент тығыздығы (Nm/л) | 8–12 | 18–22 |
| Орам ұзындығының пайдалы әрекет етуі | 1× | 1.8× |
| 40°C температурада тұрақты момент | 100% | 140% |
Жылу интеграциясы сырттай бекітілген емес, тікелей статор артқы қабырғасына кіріктірілген мыс салқындату каналдары арқылы компактті конструкцияда жоғары тұрақты момент қамтамасыз етіледі.
Ерекше қолданыстағы қозғалтқыштар үшін механикалық және жылулық бейімдеулер
Тапсырыс бойынша дайындалған вал геометриясы, орнату интерфейстері және рамасыз интеграция нұсқалары
Механикалық интеграцияда стандарттық техникалық шарттарға бағынумен салыстырғанда, формасы функцияның орнына келеді. Инженерлер жиі ротордың дұрыс тураланбауынан туындайтын ерте қирауын болдырмау үшін тапсырыс бойынша вал өлшемдерін, шпоночный канавкалар конфигурацияларын және дәлдік сақиналарын көрсетеді. Сол уақытта ISO фланецтері немесе NEMA-ға сәйкес келетін орнату элементтері бар компоненттер ескі механизмдермен жұмыс істеуге дәріл алынбаған күйінде қолданылуы мүмкін. Мысалы, рамасыз электр қозғалтқыштарды алайық. Бұл конструкциялар роторды қозғалуы тиіс бөлшекке тікелей енгізеді және жалпы ұзындықты шамамен 40%-ға қысқартады. Бұл роботтардың буындары мен ғарыш аппараттары механизмдері сияқты әрбір миллиметр маңызды болып табылатын тығыз кеңістіктерде міндетті болып табылады. Алайда, нақты бөлшектерді дайындауға кірісудің алдында барлық механикалық өзгерістер қатаң шектік элементтер әдісіне ұшырайды. Бұл материалдар бойынша кернеудің таралуын тексереді, иілу ықтималдығын өлшейді және экстремалды жағдайларға ұшыраған кезде қызмет ету мерзімін болжайды. Тек бұл сынақтардан өткеннен кейін ғана өңдеу басталады.
Жылулықты басқару стратегиялары мен жоғары өнімді материалдарды таңдау
Ұзақ мерзімді өнімділік үшін нәрселерді суық ұстау өте маңызды. Температура 150 градус Цельсийден асқан кезде IEEE стандарттарына сәйкес (2001 жыл) изоляцияның қызмет ету мерзімі екі есе қысқарады. Сондықтан әртүрлі қолданбалар үшін әртүрлі салқындату әдістері қажет. Қарапайым автоматтандыру жұмыстары үшін мәжбүрлі ауа каналдары жарамды. Ал ауыр жұмыс режимінде тәулік бойы жұмыс істейтін сервомашинкаларға сұйықпен салқындатылатын статор қаптамалары қажет. Қуаттың кенеттен асуы пайда болған кезде фазалық өзгеріс материалдары осындай шыңдарды жұтуда көмектеседі. Дұрыс материалдарды таңдау да үлкен айырмашылық туғызады. Керамикалық қапталған орамалар электрлік қасиеттерін сақтай отырып, 200 градусқа дейінгі жылуға шыдайды. Самарий-кобальт магниттері 350 градусқа дейінгі температурада демагниттенуден төзімді болып келеді. Бұл материалдар мұнай ұңғымаларын бұрғылау құралдары немесе өнеркәсіптік пештер сияқты температураны бақылау шарт болып табылатын экстремалды орталарда ерекше маңызға ие.
Техникалық мақсаттағы арнайы қосымша моторларды интеграциялау және тексеру
Тастау – дамытудың соңында толтырылатын кез-келген қосымша жәшік емес, оның орнына процестің маңызды сатысы болып табылады. Бұл барлық электромагниттік, механикалық және жылу өзгерістерін шынайы жағдайларда бірігіп жұмыс істейтініне кепілдік береді. Тестілеу өзі әрбір нақты қолданыс үшін алдын ала белгіленген қатаң нұсқауларға сәйкес жүргізіледі. Біз алдымен жүктеме шарттарындағы жұмыс істеу сипаттамаларын тексереміз, содан кейін компоненттерді температураның тербелісі, ылғалдылық деңгейлері мен тербелістер сияқты экологиялық стресстерге DO-160 сияқты стандарттарға сәйкес ұшыратамыз. Үдеулі өмір тестілері де жүргізіледі, негізінен жылдарға созылатын пайдалану процесін жандандырып, жылдамдатып көрсетеді. Жылулық бейнелеу қызу аймақтарын анықтауға көмектеседі, ал дыбыс үлгілерін талдау мен тиімділікті картаға түсіру бізге стандартты спецификацияларда көрсетілгендерден тыс мәліметтер береді. Бұл қосымша қабат миссиялық маңызды жүйелер үшін қауіпсіздік факторлары минималды талаптардан едәуір жоғары болатынын қамтамасыз етеді. 2023 жылғы McKinsey зерттеуіне сәйкес, осы қайталанатын жетілдіру циклінен өту өрістегі істен шығуларды шамамен 40% азайтады. Соңғы рұқсат беруді беру алдында, кемінде 500 жұмыс сағаты бойы тұрақты жұмыс істеуінің дәлелін және қажет болған жағдайда үшінші тараптың сертификаттауын алуымыз керек. Сол кезде ғана двигатель сынақтан өткен прототиптен шынымен өндірістік пайдалануға дайын затқа айналады.