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无刷电机将机器人关节驱动提升至新高度

无刷电机将机器人关节驱动提升至新高度

  • 分类:企业动态
  • 作者:多维电气
  • 来源:
  • 发布时间:2023-08-23 16:31
  • 访问量:

【概要描述】

无刷电机将机器人关节驱动提升至新高度

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机器人技术的迅速发展和应用广泛性,使得机器人关节驱动的需求急剧增加。

关节驱动系统是机器人的重要组成部分,直接关系到机器人运动的精度和效率。

传统的关节驱动常使用直流有刷电机,然而这种有刷电机存在速度波动、寿命短等问题。

近年来,无刷电机凭借其高效率、高转速、高扭矩、低噪音等优点逐渐成为机器人关节驱动的首选。

 

无刷电机的优势

高效率

无刷电机采用电子换向技术,不需要使用传统有刷电机中耗能较大的刷子换向装置,从而大大提高了能量转换的效率。相较于有刷电机,无刷电机的能效提高了30%左右。

高效率的无刷电机能够提供更大的输出功率,从而使机器人关节驱动更加稳定可靠。

高转速

无刷电机的转速可以达到几万转每分钟,比传统有刷电机高出一倍以上。高转速不仅加快了机器人运动的响应速度,还有助于提高机器人的工作效率。

高转速的无刷电机使得机器人关节驱动更加灵活、精准。

高扭矩

无刷电机具有更高的转矩密度,可以提供更大的扭矩输出。高扭矩使得机器人能够更好地应对各种复杂任务,如搬运重物、抓取物体等。

相比之下,传统有刷电机的扭矩输出有限,无法满足机器人关节驱动的要求。

低噪音

无刷电机的转子采用磁性材料制成,不会产生机械摩擦和碰撞噪音,工作时噪音非常低

。低噪音使得机器人在工作时更加安静,减少对周围环境和人员的干扰。特别是在需要长时间持续工作或在噪音敏感的环境中使用的情况下,无刷电机表现出了明显的优势。


 

无刷电机在机器人关节驱动中的应用

机器人关节控制

无刷电机能够快速响应控制指令,实现机器人关节的精准控制。

无刷电机的高转速和高扭矩使得机器人关节能够实现更复杂、更高效的运动,有效提升机器人在各种环境下的适应能力和执行效果。

 

机械臂驱动

机械臂是机器人的典型应用之一,无刷电机在机械臂关节驱动中表现出色。高效率、高转速、高扭矩的无刷电机使得机械臂关节能够运动更快、更准确,完成更复杂的任务。

例如,无刷电机驱动的机械臂可以快速灵活地抓取并放置物体,满足各种工业自动化生产线的需求。


 

脚部驱动

无刷电机在机器人的脚部驱动中也有广泛应用。无刷电机的高转速和高扭矩使得机器人的脚部能够实现更快速、更稳定的移动。

例如,无刷电机驱动的机器人能够快速行走、跳跃,适应各种地形和环境,提高机器人的自主导航能力和灵活性。

无刷电机作为一种高效、高速、高扭矩、低噪音的驱动方式,为机器人关节驱动带来了新的突破。

无刷电机的优势使得机器人能够更稳定、更精准地完成任务,在工业、服务军事等领域得到广泛应用。

未来,随着无刷电机技术的不断发展和突破,机器人关节驱动将会迎来更多的创新和进步。

 

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一、电机基本名词术语 电机: 电机是借助于电磁原理工作的能量转换设备。只有给电机输入能量,它才会输出能量,在其输入和输出的能量中至少应该有一方是电能。 变压器:是利用电磁原理将交流电能转换成同频但电压等级不同的交流电能的设备。 发电机:是利用电磁原理将机械能转换成电能的设备。 直流发电机:将机械能转换成直流电能的发电机。 交流发电机:将机械能转换成交流电能的发电机 同步发电机:其电动势的频率与电机转速(同步转速)之比为恒定值,例如对于2极(1对磁极)同步发电机,发电频率与每秒转速相同;对于12极(6对磁极)同步发电机,发电频率为6倍每秒转速。大型汽轮发电机、水轮发电机都是同步发电机,大多数交流发电机都是同步发电机,应用非常广泛。同步转速: 要使发电机供给电网50Hz的工频电能,发电机的转速必须为同步转速。同步转速=50×60/p,p是磁极对数,例如一对磁极(2极)电机的同步转速为3000r/min,二对磁极(4极)电机的同步转速为1500r/min。 异步发电机:带负载时发电机的转速大于同极数的同步转速,例如二对磁极的异步发电机转速大于1500r/min,也就是说发电机输出电压频率低于2倍每秒转速,而且发电机转速与所接电网频率之比不是恒定值,随负荷加大转差加大。异步发电机应用很少,主要应用在风力发电机组中。 电动机:是利用电磁原理将电能转换成机械能的设备。 直流电动机:将直流电能转换成机械能的电动机。 交流电动机:将交流电能转换成机械能的电动机。交流电动机分成异步电动机(转速小于同步转速)和同步电动机(转速等于同步转速),实际中以异步电动机应用最为普及,同步电动机相对较少。 发电机容量(发电机额定容量):发电机在制造厂规定的额定转速、电压、功率因数以及额定的冷却条件下运行时,在出线端以千伏安表示的连续输出容量,单位是kVA。 电动机功率(额定功率):在额定电压、额定负载、规定的冷却条件下运行时,电机轴输出的机械功率,单位是kW。 电机的效率:P2 与P1 的比值称为电机的效率,用η表示,即有η=P 2 /P 1  ,P1 称为输入功率,表示单位时间内输入电机的能量;P2称为输出功率,表示单位时间内电机输出的能量。   二、电机的电磁结构 转子、定子:发电机与电动机都与机械能有关,在它们的结构中有运动部件,运动部件通常都作旋转运动,称为转子;相应地固定部件就称为定子。 主磁路:是指主磁通Φ 的路径,变压器的主磁路为闭合铁心,见图3左,浅蓝色箭头线是磁力线。旋转电机的主磁路,除定、转子铁心外,还包含两段气隙,见图1右,浅蓝色箭头线是磁力线。 铁芯:承载磁通的磁路部件,不包括气隙。 机座(定子机座):支承定子铁心或铁心组件以及定子绕组的构件。 机座磁轭:为静止凸极提供机械支撑的定子铁芯部分。 磁极:铁芯的一部分,带有或嵌有励磁绕组或包含一块或几块永久磁体。 极靴:凸极靠近气隙的部分。 气隙:磁路内铁磁性部分中的间隙。 转子磁轭:为旋转凸极提供机械支撑的转子铁芯部分。 凸极:从轭部向气隙方向伸出的一种磁极,图5左图的转子有6个凸极,凸极安装在转子磁轭上。 隐极:圆柱铁芯的一部分,通过分布绕组的励磁效应起磁极作用,见图5右,小齿间的槽用来嵌放分布的励磁绕组,大齿则是磁极。。 槽:铁芯上的凹槽,在其中放置绕组导体。 齿:两个相邻槽之间的铁芯部分。  
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