Hareket Kontrolünde Motor Türleri

Şu anda motor üretmiyor olabiliriz ADVANCED Motion Controls, ancak her gün onlarla çalışıyoruz ve onları çalıştırmak için servo sürücüler üretiyoruz, bu yüzden onlar hakkında bir iki şey bildiğimizi söyleyebilirsiniz. Her türlü uygulamaya hizmet verebilmekten gurur duyuyoruz ve bu da bulabileceğiniz hemen hemen her tür motor için bir sürücümüz olduğu anlamına geliyor. Ne tür motorlar var ve nerede kullanılıyorlar?

Servo Motorlar

Genel olarak tüm servo motorlar, hem statorda (sabit duran kısım) hem de rotorda (statorun ortasında dönen kısım) sabit mıknatıslara sahip olan sabit mıknatıslı motorlar şemsiyesi altına girer. Ancak zamanla neyin servo motor olup neyin olmadığına dair sınırlar biraz bulanıklaşmıştır. Bu belirsizlik kısmen servo sürücülerin servo kontrolün ötesinde genişleyen kullanım alanlarından kaynaklanmaktadır.

On yıllar önce, servo sürücüler bir komut sinyalini yükseltmekten biraz daha fazlasını yapıyordu, bu nedenle alternatif isimleri servo amplifikatörlerdi. Hareket kontrol teknolojisi geliştikçe, mühendisler servo amplifikatörlerin modifiye edilebileceğini ve servo motorları kontrol ettikleri gibi diğer motor tiplerini de kontrol edecek şekilde ayarlanabileceğini keşfettiler. Günümüzün servo sürücüleri çok daha çok yönlüdür ve çok çeşitli motor tipleri için kolayca yapılandırılabilir, ancak yine de başlıklarında "servo" kelimesini tutarlar.

Servo motorlar, uzaktan kumandalı araçlardan CNC freze makinelerine ve cerrahi robotlara kadar milyonlarca uygulamada kullanılmaktadır. Servo motorlar, güç verimliliği ve küçük boyutları da dahil olmak üzere birçok nedenden dolayı popülerdir. Ancak en önemlisi, bir geri besleme cihazına ve bir servo sürücüye sahip olduklarında çok hassas kontrol sunabilmeleridir.  ADVANCED Motion Controls'ün sürücüleri, bulabileceğiniz hemen hemen her servo motoru kontrol edebilir.

Fırçalanmış DC (tek fazlı)

Fırçalı DC motorlar belki de piyasadaki en basit motor türüdür. Statora sabitlenmiş sabit mıknatıslarınız ve rotorda ilmekli tel bobinleriniz vardır. Elektrik akımı bobinlerden geçtiğinde, manyetik alan rotorun hareket etmesine neden olan bir kuvvet oluşturur. Soru şu: Dönen bir nesneye kablolar birbirine dolanmadan nasıl sürekli DC akım verebilirsiniz? Cevap iletken fırçalar ve bir komütatördür.

Komütatör, rotorun bobin halkalarının her birine bağlı metalik temas noktalarına sahip yuvarlak bir parçadır. İletken fırçalar saç fırçaları gibi değildir; tipik olarak elektrik akımı sağlamak için dönerken motorun komütatörüyle elektriksel temas kurmak üzere yayla yüklenen grafit karışımı parçalardır. Ekonomik bir fiyata mükemmel performans sunarlar. Ancak bir dezavantajı, fırçalar ve komütatör arasındaki fiziksel temas sürtünme yaratır, bu da fırçaları aşındırır ve zamanla çok sayıda toz partikülü oluşturur. Bu nedenle, fırçalı motorlar, daha düşük başlangıç maliyetlerine rağmen, fırçasız muadillerine göre uzun bir süre boyunca bakım maliyetlerine daha duyarlıdır. Düşük maliyetli uygulamalar, kısa ömürlü uygulamalar veya motorun tamir edilmek veya değiştirilmek üzere kolayca erişilebilir olduğu uygulamalar için DC fırçalı motor işinizi görebilir.

Servo motor kontrolü bizim oyunumuzdur, bu yüzden her bir ADVANCED Motion Controls servo sürücü, elbette uygun güç aralığında olması koşuluyla DC fırçalı bir motoru çalıştırabilir.

Fırçasız DC (üç fazlı)

Fırçasız motorlar, fırçalı motorların tam tersi bir yaklaşım benimser. Sabit mıknatısları rotora yerleştirir ve elektriği statordan geçirirler. Artık mekanik bir komütatör yoktur. Bunun yerine, statorun üç motor fazı DC akımıyla çalıştırılır ve bobinleri rotorun mıknatıslarından gelen manyetik alanla etkileşime girer. İki motor fazından hangisinin aynı anda aktif olduğunu kontrollü bir şekilde değiştirerek, manyetik alanlar rotorun dönmesine neden olur.

DC Fırçasız motorları satın almak genellikle fırçalı muadillerine göre daha maliyetlidir. Bununla birlikte, DC fırçasız motorlarda azaltılmış mekanik temas (AKA, fırça eksikliği), mükemmel ısı dağılımı, daha az bakım ihtiyacı ve daha yüksek elektrik verimliliği anlamına gelir ve bunların tümü uzun vadede maliyetleri düşürebilir.

Motorun bakım için kolayca erişilemediği veya fırçalı bir motordan daha yüksek verimliliğin istendiği uygulamalar için üç fazlı fırçasız bir DC motor tercih edilebilir.

Fırçasız servo motor kontrolü ürünlerimizle çok kolay. Birkaç istisna dışında, aktif olarak pazarlanan tüm servo sürücülerimiz DC fırçasız motorları çalıştırabilir.

Fırçasız AC

Sabit mıknatıslı senkron veya PMAC motorlar olarak da bilinen AC fırçasız servo motorlar inanılmaz derecede verimlidir. Fırçasız DC motorlarda olduğu gibi, elektrik akımı statordan geçer ve sabit mıknatıslar rotorda bulunur.

Bugünlerde, Fırçasız AC motorları Fırçasız DC motorlarla karşılaştırırken ayrım motorların kendisinden ziyade servo sürücü tarafından nasıl tahrik edildikleri ile ilgilidir. Fırçasız AC ile akım sürekli olarak üç fazdan geçer, ancak duvardan çıkan AC beslemesinde göreceğiniz gibi sinüzoidal bir şekilde ileri geri değişir. Bu olgu, DC fırçasız motorda motor fazlarının açılıp kapatılmasıyla elde edilen manyetik alandan çok daha düzgün bir şekilde dönen net bir dönen manyetik alan yaratır.

DC fırçasız motorlar gibi, mekanik fırçaların olmaması nedeniyle nadiren bakım gerektirirler. DC fırçasız motorlarla (ve daha sonra ele alınacak olan AC endüksiyon motorlarıyla) karşılaştırıldığında AC fırçasız motorların dezavantajı daha da yüksek başlangıç maliyetleridir. Ancak, performans verimlilikleri ve minimum bakım maliyetleri uzun vadede bunu telafi edebilir.

AMC DigiFlex Performance ve FlexPro servo sürücüler, bir geri besleme cihazı olduğu sürece fırçasız AC motorları çalıştıracak şekilde yapılandırılabilir.

Diğer Döner Motorlar

Step

Step motorlar fırçasız motorlara benzer, ancak hareket artımlı "adımlarla" tanımlanır. Bu nasıl gerçekleştirilir? Rotor ve stator "dişlerle" şekillendirilmiştir, ancak dişlilerden farklı olarak dişler birbirine geçmez - manyetik hizalama için kullanılırlar. Statorda rotorda olduğundan daha az diş vardır, bu nedenle tüm dişler aynı anda hizalanamaz. Farklı stator fazlarını kuzey veya güney olarak manyetize ederek, rotor aktif fazlarla hizalanmak veya ters hizalanmak için çok az kayacaktır.

Sadece iki veya üç motor fazıyla bile, step motorlar her adımda çok sıkı kontrol edilen artışlarla hareket edebilir, bu da bir dereceden daha az bir hareket olabilir. Yarım adımlama (aynı anda 1 ve 2 hizalanmış faz kullanma arasında geçiş yapma) ve mikro adımlama (fazları daha kademeli olarak etkinleştirme ve devre dışı bırakma) ile çözünürlük, tork pahasına iki katına çıkarılabilir. Bu, step motorları yüksek hassasiyetli uygulamalar için harika hale getirir.

Step motor kontrolünü yazıcılarda (2D ve 3D), optiklerde, düşük uçlu masaüstü CNC makinelerinde, bilgisayar bileşenlerinde, kamera lenslerinde ve hassas konum kontrolüne ihtiyaç duyan diğer cihazlarda görürsünüz. ADVANCED Motion Controls FlexPro ve DigiFlexPerformance servo sürücüler kapalı döngü step motorları çalıştırabilir. Bu, servo sürücülerin onları servo motorlar gibi çalıştırabilmesi için motorların enkoder geri beslemesine ihtiyaç duyduğu anlamına gelir.

AC indüksiyon

Nikola Tesla tarafından icat edilen endüksiyon motorları muhtemelen dünyadaki en yaygın motor türüdür. Tartıştığımız diğer döner motorların aksine, AC endüksiyon motorları stator veya rotorda kalıcı mıknatıslar kullanmaz.

Fırçasız AC servo motorlar gibi, net bir dönen manyetik alan üreten üç fazlı AC döngü yapısına dayanırlar. Bununla birlikte, rotorda kalıcı mıknatısları hareket ettirmek için alanı kullanmak yerine, manyetik akı, sincap kafesli bir tasarımla yapılandırılan rotorda bir akım indükler. Bu akım daha sonra statordan gelen manyetik alanla etkileşime giren ve rotorun dönmesini sağlayan bir manyetik alan üretir. Bir anlamda rotor sürekli olarak statorun dönen manyetik alanını yakalamaya çalışır. Hız farkı kayma olarak bilinir.

Bir AC endüksiyon motorunun hızı sadece AC frekansı ayarlanarak ayarlanabilir. Buna ek olarak, DC yerine AC kullanılması bu motorları çok yüksek güçlü uygulamalar için çok cazip hale getirebilir. Sonuç olarak. AC endüksiyon motorları genellikle vinçler, asansörler, elektrikli arabalar ve diğer ağır makineler gibi büyük cihazlar için kullanılır. Hepsi ADVANCED Motion Controls'ün dijital servo sürücüleri kapalı çevrim vektör motorlarını, yani enkoder geri beslemeli AC endüksiyon motorlarını çalıştırabilir.

Döner Olmayan Motorlar

Tüm hareket kontrolü uygulamaları bir şeyin etrafında dönmeyi veya eklemleri eklemlemeyi içermez.

Lineer Motorlar

Lineer motorlar, stator ve rotorun yer değiştirdiği "açılmış" bir dc fırçasız motor olarak düşünülebilir. Kutupsal olarak değişen kalıcı mıknatıslardan oluşan uzun bir yol ve üç fazlı bobinlere sahip hareketli bir taşıyıcı vardır. Bu bobinlerden geçen akımın yönü, kuzey veya güney fazlarını mıknatıslayarak sırasıyla motor yolu boyunca çeker veya iter.

Bu motorlar, endüstriyel 3D yazıcılar veya AMC'nin top atma demoları gibi hassas ve yüksek hızlı doğrusal hareketin gerekli olduğu uygulamalar için kullanılır. Yatay, dikey veya açılı olarak yönlendirilebilirler. Ancak bu özelliklerin tam anlamıyla bir bedeli vardır; lineer motorlar diğer motor türlerine göre çok daha pahalıdır.

Tümü ADVANCED Motion Controls DigiFlex Performance ve FlexPro dijital servo sürücüler lineer motorları çalıştırabilir.

Lineer Aktüatör

Lineer aktüatörler, lineer motorlara bir alternatiftir. Teknik olarak, aslında farklı bir motor türü değildirler. Doğrusal hareket oluşturmak için bir bilye ve vida mekanizması ile birleştirilmiş servo, endüksiyon veya step motor gibi bir döner motordur. Bu tasarım boşluğa karşı çok hassas olduğundan, hassasiyet gerektiğinde genellikle çift döngülü geri bildirim kullanılır. Döngüler, döner motor üzerinde bir geri besleme cihazı ve doğrusal hareket eden bileşen üzerinde bir cihaz kullanır.

Doğrusal aktüatörler büyük atölye makineleri, masaüstü 3D yazıcılar ve büyük gantry sistemleri gibi birçok cihazda bulunur. Genellikle DC lineer motorlara göre daha az maliyetli bir alternatiftirler, bunun karşılığında daha düşük en yüksek hızlar ve entegrasyon için daha fazla alan gerekir (döner motor nedeniyle). Bununla birlikte, lineer aktüatörlü bir hareket kontrol sistemi inanılmaz derecede verimli olabilir ve lineer motor kullananlara göre daha büyük kuvvetler üretebilir.

Ses Bobinleri

Ses bobinleri, bir elektrik çevriminden daha az sınırlı bir harekete sahip tek fazlı lineer motorlardır. Tepki hızları, hassasiyetleri ve doğrulukları için kullanışlıdırlar.

Ses bobinleri en yaygın olarak ses hoparlörlerinde bulunur. İleri geri hareket, kısa hareket aralığı ve hassasiyet ile birleştiğinde ses bobinlerinin elektrik sinyallerinden duyulabilir gürültü oluşturan titreşimleri yaratmasına olanak tanır. Hareket kontrol uygulamalarında ses bobini motorları, malzemelerin kontrollü bir şekilde birçok gerilme döngüsüne maruz bırakılabildiği hızlandırılmış ömür test makineleri, istenmeyen titreşimlere karşı koymak için bir ağırlığın hızla ileri geri hareket ettirilebildiği aktif sönümleme cihazları veya yüksek hız ve hassasiyetin gerekli olduğu herhangi bir kısa stroklu konumlandırma uygulaması gibi kısa bir aralıkta doğrusal hareket için kullanılır.

Bir ses bobinini kontrol etmek için bir servo sürücü kullanmak, fırçalanmış DC servo motor kontrolüne benzer, temel fark hareketin dönme yerine doğrusal olmasıdır. Servo motor kontrolünde akım torkla orantılıyken, ses bobini kontrolünde akım kuvvetle orantılıdır. Ve tüm servo sürücülerimiz fırçalı motorları kontrol edebildiği için, hepsi ses bobinlerini de kontrol edebilir.

Son Düşünceler

Tech_Motor-Karakteristikleri_indüktansUmarım bu blog size piyasadaki farklı motor türleri ve her birinin nasıl kullanılabileceği hakkında bir fikir verir. Hareket kontrol uygulamanız için ne tür bir motora ihtiyacınız olduğundan emin değilseniz, bizimle iletişime geçin. Yine, motor üretmiyoruz, ancak hareket kontrolünün tüm yönlerini biliyoruz ve önerilerde bulunmaktan mutluluk duyarız. Uygulamanızın tüm ihtiyaçlarını karşılayan bir hareket kontrol çözümü oluşturmak için sizinle birlikte çalışacağız.

 

Jackson McKay tarafından, Pazarlama Mühendisi