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【專題】AGV電機選型指南

發布時間: 2021-07-12 09:07:38 來源:

核心提示: 電機種類繁多,在AGV中主要用到的電機包括4種:直流有刷電機、直流無刷電機、直流伺服電機、步進電機。如何匹配電機,如何認識與評價國產電機,本文將給你答案。

AGV的驅動系統主要由驅動電源、電機和減速裝置組成。電機作為一種將電能轉換為機械能的元件,在AGV小車中扮演著重要的角色,電機的性能參數及減速裝置的規格型號的確定直接決定整車的動力性,即車輛的運動速度和驅動力直接決定整車的動力特性。

電機種類繁多,在AGV中主要用到的電機包括4種:直流有刷電機、直流無刷電機、直流伺服電機、步進電機。


直流有刷電機

直流有刷電機是內含電刷裝置的將直流電能轉換成機械能(直流電動機)或將機械能轉換成直流電能(直流發電機)的旋轉電機。

直流有刷電機是所有電機的基礎,它具有啟動快、制動及時、可在大范圍內平滑地調速、控制電路相對簡單等特點。

但同時,因為電刷和換向器的存在,容易產生火花,特定場合容易產生危險;同時,電刷和換向器之間一直存在物料摩擦,使用壽命不長,需要后期維護等缺點。

在AGV中,如果需要控制電路簡單,對電機使用壽命沒有過高要求的場合,可以選用直流有刷電機。

直流無刷電機

直流無刷電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化。與有刷電機最明顯的不同是,采用了電子換向,去掉了電刷。

電機主體由三個繞組A、B、C組成,采用對稱星形接法。轉子是永磁體。為了檢測轉子位置,常內置霍爾傳感器。與有刷電機相比,直流無刷電機具有:高效率、低能耗、低噪音、超長壽命、高可靠性等優點,但是控制相對復雜一點,需要專用的控制器。

直流伺服電機

直流伺服采用永磁同步電機,結構與直流無刷區別不大,只是繞組的反電動勢不同,直流無刷的發電動勢接近方波,更適合六步方波控制,永磁同步電機的發電動勢為正弦波,更適合矢量控制。

伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。

與直流無刷電機相同的是,需要專用的驅動器來控制,采用了更復雜的矢量控制算法。除了采用霍爾傳感器來檢測轉子位置,還會采用編碼器來檢測轉子位置,實現轉子任意位置的停止。直流伺服電機具有效率高、響應快、轉動平滑、力矩穩定、運行噪聲小等優點,能運行在速度模式和位置模式。


AGV的行走電機常采用的直流伺服電機或直流無刷電機,在對精度要求較高的場合,常采用直流伺服電機。

根據電機本體和驅動器的形式,可以分為:分體式和一體式。分體式的,驅動器和電機本體分開,適用于大功率場合。一體式,驅動器和電機本體組裝在一起,結構緊湊,適用于功率較小、對體積有要求的場合。

步進電機

步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號時,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(步距角),它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。

可以通過控制脈沖個數來控制角位移量。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度,從而達到調速的目的。與直流

伺服電機相比,步進電機一般不具有過載能力。速度響應性能比伺服小。主要用在執行機構中。

總體而言,各類電機中,如果從控制精準度上說,則伺服調速精度最高,步進次之,直流有刷及無刷電機最低。伺服電機一般都是被使用在精度要求高的場合,而無刷電機就只用在精度不是特別高的地方了,步進電機居中,但步進電機的轉速沒有無刷電機快。

對于AGV智能小車所用的電機,用戶可以從出法點、側重點來考慮進而選擇合適的電機。如果側重于對設備實現精準控制的話就用伺服電機,如果AGV智能小車對調速不是很精準的話,可以用無刷電機。因為不同產品之間的價格也是相差懸殊的:伺服電機價格最高,無刷電機價格最低。

在廠家的選擇上,目前伴隨著AGV行業的日益發展,一些廠商也相繼推出了針對這一領域應用的相關產品,以下列舉了幾家具有代表性的電機廠商,供大家參考!

步科——極智系列低壓伺服電機

上海步科自動化股份有限公司成立于1996年,作為移動機器人核心部件優秀供應商,步科股份一直深入挖掘行業需求,以服務行業、解決行業問題為出發點,不斷創新,不斷突破關鍵技術,推出了AGV專用驅動產品與解決方案:AGV專用低壓伺服電機、低壓伺服一體機、低壓伺服電機模組、AGV機器自動化與物聯網控制方案、電商AGV運動控制方案等。



2020年步科研發團隊在第一代低壓伺服電機的基礎上研發了新一代的G2和超短機身的極智系列低壓伺服電機,新一代電機采用了全新的5對極電磁設計方案,新電機具有以下特點:

超短機身:極智系列在保證不損失功率的情況下,機身結構重新設計極大的縮短了機身長度,電機長度平均縮短30%以上,200W電機機身長度最短可以做到46.5mm。極短的長度可以為客戶設備節省更多安裝空間、有利于移動機器人車身尺寸,使設備小型化,提高整體空間利用率。

電機規格齊全:電機安裝法蘭有40、60、80、130等規格,功率覆蓋了50W到1.5kW,編碼器涵蓋了磁電、光電、絕對值(不帶電池)等不同類型,可以滿足客戶不同的應用要求,助力AGV企業為客戶賦能實現產業轉型升級。

和利時電機--超短系列低壓伺服電機

北京和利時電機公司自主研發的超短系列低壓伺服電機,采用全新電磁設計方案,在保證電機同等輸出功率的前提下,機身長度比市場常見電機平均縮短了20%以上。以輸出功率為200W的超短系列電機為例:該電機機身長度僅為51.5mm,重量約600g,機身短,重量輕,結構緊湊,為設備節省了空間,幫助用戶實現了設備小巧、輕便。

超短系列低壓伺服電機在縮短機身的同時保留了電機出眾的性能,不僅滿足用戶設備空間緊湊的需求,還具有更高的性價比:

① 超短機身設計,適用于對空間要求極高的場合;

② 全新電磁設計,保證電機轉矩的輸出,且電機運行更加平穩;

③ 采用更加優質的材料,增加轉矩的同時有效地控制了電機發熱,并提升了電機的散熱功能在實驗室條件下,電機平均溫升低于60K,保證了電機在絕大多數工況下長期穩定的運行;

④ 自主研發的超薄編碼器,體積小,精度高;

⑤ 超短系列電機規格齊全,可滿足不同場景的需求。

和利時電機公司自主研發的超短系列低壓伺服電機自推出后便獲得了移動機器人廠商的青睞,目前已大批量應用于倉儲物流搬運機器人、AMR、堆高機、物流分揀線、單件分離設備、停車機器人、建筑機器人等設備中,幫助了用戶優化了設備空間利用率的最大化。

鳴志電機——集成式低壓伺服電機

鳴志公司是全球運動控制領域先進制造商,國內步進電機及驅動產品制造的龍頭企業,是國內步進電機驅動系統制造的領軍企業。被媒體評價為最近十年之內唯一改變混合式步進電機全球市場競爭格局, 打破日本企業對該行業的主導和壟斷的中國企業。

公司是國家高新技術企業、上海市企業技術中心。截至2019年度末,公司及子公司擁有已獲證書的國內外專利技術305項,其中,國內發明專利20項,國際發明專利24項,實用新型專利149項,外觀設計專利14項,以及軟件著作權98項。


公司業務深度服務于國家級重大工程項目、智能裝備制造、生命科學研究、航空航天電子工業等。對于近年來需求旺盛的物流裝備行業,公司通過市場調研,結合產業用戶的實際需求何自身深厚的技術積累,在低壓伺服電機方面不斷推陳出新。配套機型有通用型無人搬運底盤、到潛伏式牽引車、自動叉車、料箱機器人、箱式四向穿梭車、巡檢機器人,涉及物流倉儲、

智能制造、自動泊車、智慧醫療,港口機械等多個行業。公司發布的MDX集成式低壓伺服電機以一體化設計、節約AGV內部空間占用、優化線路布局、減少安裝調試工時等優勢深受海內外用戶喜愛,成為國內AGV專用低壓伺服產品技術創新的風向標。

一直以來,公司在生產技術和生產資源投入很多。與國內競爭對手相比,公司生產自動化程度高,成本控制和規模效應優勢明顯;與國外競爭對手相比,公司在勞動力、原材料、國內市場開拓等方面,也具有較明顯的成本優勢。

運控電子——低壓伺服系列

常州市運控電子有限公司是專業提供精密電機、驅動、高精密減速機及解決方案的制造商。公司成立于1999年,擁有員工600余人,現有生產廠房2萬余平方米,公司主要產品有步進電機、無刷電機、伺服電機和行星減速機。 

公司生產的步進電機、無刷電機、伺服電機及減速機獲得國內客戶好評,并通過歐盟CE認證。公司不斷利用技術、管理、質量上的優勢,以高性價比的產品獲國內外客戶好評。

其中,低壓伺服電機是運控電子的重點發展的產品之一。近5年來,通過在AGV市場的不斷深耕,公司自主研發、生產的低壓伺服電機與AGV領域多家領頭企業建立了長期深入合作關系,如海康,極智嘉等。產品型號包括40#、60#、80#、100#、110#、130#,功率范圍從50W到3000W,180#低壓伺服即將問世,將助力于重載AGV。



此外,運控通過將精密行星減速機與低壓伺服一體化設計,可以從體積上更好地服務于AGV更小機身的設計需求。運控斜齒精密型行星減速機可以與全系列低壓伺服電機配合,具有結構緊湊,精度高,噪音低等優點。

AGV應用領域不斷拓展以及場景、環境、需求、技術等差異性和其他條件的不確定性,促使電機企業開始做針對性的設計、制造和服務。

而為了進一步提高產品的準確性、穩定性和可靠性,AGV驅控一體化設計被認為是未來的發展方向。驅控一體就是把驅動器,控制器,編碼器,電機這些東西全部集成到一起,形成一個高度集成和智能化的設備,不僅能夠幫助提高產品的各項性能,也能夠進一步降低成本。

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