Các yêu cầu đối với động cơ trong khớp robot luôn mang tính mâu thuẫn: vừa phải tạo ra mô-men xoắn đủ lớn, vừa phải có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, đồng thời phải lắp vừa vào không gian lắp đặt vốn đã chật hẹp. Cách tiếp cận truyền thống đối với động cơ hướng tâm là thiết kế động cơ dài hơn, nhằm tăng mô-men xoắn bằng cách gia tăng chiều dài theo trục dọc. Tuy nhiên, khi không gian theo trục dọc của khớp đã bị chiếm hết bởi các bộ phận như bộ giảm tốc, bộ mã hóa và ổ trục, phương án này đã đi vào ngõ cụt.
Động cơ từ trục dọc Jiuju Robotic
Cách tiếp cận đối với động cơ từ thông dọc trục lại khác biệt. Mô-men xoắn đầu ra của nó phụ thuộc nhiều hơn vào bán kính rô-to, chứ không phải chiều dài dọc trục. Mô-men xoắn bằng lực nhân với bán kính; do đó, trong các trường hợp đường kính cho phép nhưng chiều dài dọc trục bị hạn chế, việc bố trí vùng tác động điện từ ra bán kính lớn hơn là một phương án trực tiếp hơn. Cấu trúc dạng đĩa giúp động cơ vừa mỏng hơn vừa vẫn duy trì được mật độ mô-men xoắn cao, đây chính là hình dạng cần thiết cho các khớp ở chi dưới, vùng thắt lưng của robot hình người.
Sơ đồ chi tiết động cơ từ trường dọc Jiuju (Axial Flux Motor Exploded View)
Tuy nhiên, tính đặc thù của khớp robot không chỉ dừng lại ở kích thước. Động cơ khớp đặt ra những yêu cầu rất cao về tốc độ phản hồi, dao động mô-men xoắn, sự tăng nhiệt và độ tin cậy. Mặc dù động cơ từ thông dọc có ưu điểm về cấu trúc, nhưng nó cũng phải đối mặt với các vấn đề như khó tản nhiệt, chi phí vật liệu cao và khó đảm bảo tính nhất quán trong sản xuất hàng loạt. Đặc biệt là với cấu trúc dạng “bánh sandwich” gồm hai rôto kẹp giữa một stato, do stato bị kẹp ở giữa nên nhiệt khó thoát ra ngoài, và việc vận hành ở tải cao trong thời gian dài dễ ảnh hưởng đến hiệu suất của nam châm vĩnh cửu.
Động cơ trục dọc khớp nối Jiuju (Jiuju Joint Axial Flux Motor)
Trong quá trình lắp ráp các dự án động cơ cho robot dịch vụ và máy bay không người lái, Jiuju nhận thấy rằng khó khăn của loại động cơ này thường không nằm ở khâu thiết kế, mà là làm thế nào để hiện thực hóa thiết kế đó một cách ổn định. Các khâu như ngăn ngừa sai cực khi lắp ráp nam châm, kiểm soát độ đồng trục khi lắp ráp rôto và stato, cũng như đảm bảo độ đồng đều của khe hở từ, đều là những công đoạn cần dựa vào thiết bị và quy trình công nghệ chứ không phải sức người để đảm bảo độ chính xác. Giải pháp lắp ráp của Jiuju kết nối các công đoạn này thành một quy trình tự động hóa liên tục, kết hợp với kiểm tra trong quá trình sản xuất, nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của các biến động do con người gây ra đối với tính nhất quán. Động cơ từ thông dọc trục không phải là giải pháp phù hợp cho tất cả các khớp của robot, nhưng ở những vị trí có không gian dọc trục hạn chế và yêu cầu mật độ mô-men xoắn cao, đây là một giải pháp đáng được xem xét kỹ lưỡng.
Câu hỏi thường gặp về tự động hóa động cơ
Video về các trường hợp ứng dụng tự động hóa động cơ
Thông tin ngành công nghiệp động cơ điện
Rất tiếc, chúng tôi không tìm thấy thông tin của quý khách
Rất tiếc, chúng tôi không tìm thấy thông tin của quý khách
Khu vực xuất hàng ngoài xưởng nhộn nhịp; sau nhiều vòng chạy thử toàn máy, xác nhận mô phỏng sản xuất hàng loạt và kiểm tra chất lượng xuất xưởng, một dây chuyền lắp ráp tự động động cơ DC của Jiuju đã hoàn tất toàn bộ quy trình xuất xưởng, lên xe đúng hạn và chuẩn bị lên đường tới cơ sở sản xuất của khách hàng, giúp dự án của khách hàng triển khai sản xuất đúng kế hoạch.
Kết cấu nhiều cực tạo ra hài bậc nhất tần số cao; ở tốc độ vạn vòng, tần số cơ bản có thể đạt hàng nghìn hertz. IGBT truyền thống có tổn thất chuyển mạch tăng vọt và tỏa nhiệt nghiêm trọng, chỉ có khả năng chuyển mạch cỡ megahertz của MOSFET cacbua silic mới là bạn đồng hành phù hợp cho động cơ từ thông dọc trục nhiều cực tần số cao.
Kết cấu nhiều cực tạo ra hài bậc nhất tần số cao; ở tốc độ vạn vòng, tần số cơ bản có thể đạt hàng nghìn hertz. IGBT truyền thống có tổn thất chuyển mạch tăng vọt và tỏa nhiệt nghiêm trọng, chỉ có khả năng chuyển mạch cỡ megahertz của MOSFET cacbua silic mới là bạn đồng hành phù hợp cho động cơ từ thông dọc trục nhiều cực tần số cao.
Kết cấu nhiều cực tạo ra hài bậc nhất tần số cao; ở tốc độ vạn vòng, tần số cơ bản có thể đạt hàng nghìn hertz. IGBT truyền thống có tổn thất chuyển mạch tăng vọt và tỏa nhiệt nghiêm trọng, chỉ có khả năng chuyển mạch cỡ megahertz của MOSFET cacbua silic mới là bạn đồng hành phù hợp cho động cơ từ thông dọc trục nhiều cực tần số cao.
Động cơ từ thông dọc có những ưu điểm vượt trội về hiệu suất, nhưng để sản xuất hàng loạt, cần phải vượt qua ba thách thức chính là độ chính xác của khe hở từ, quản lý nhiệt và tính nhất quán về chi phí. Bài viết phân tích nguyên nhân gốc rễ và các giải pháp cho từng thách thức này.